一種噴射泵蒸汽注採一體採油裝置及方法與流程
2023-06-29 08:49:26 1
本發明涉及一種石油工業開採設備及方法，特別涉及一種噴射泵蒸汽注採一體採油裝置及方法。
背景技術：
目前，石油開採井上使用的注蒸汽開採施工工藝及裝置，一般採用分步進行的方式，即：下入注蒸汽管柱，對目的層進行熱吞吐施工；燜井完成後放噴，下入採油機械抽吸；待油井產量降低或採油機械發生故障時，起出井內全部管柱，重新下入注蒸汽管柱，重複上述步驟完成採油。上述傳統的施工工藝和施工設施為石油開採存在著如下的缺點或不足：①施工分步進行，工藝步驟複雜；②施工周期長，油水氣井生產時效低；③施工成本高，多次起下管柱造成人力、物力、財力的浪費；④操作人員勞動強度大，重複施工次數多，一口井需進行2-3次作業施工，安全係數低；⑤容易造成油層或環境汙染；⑥注入高壓、高溫蒸汽，對施工作業的安全係數要求高；機械採油設備故障率高，易導致施工失敗等。
技術實現要素：
本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種噴射泵蒸汽注採一體採油裝置及方法，採用噴射泵機組無密封件、耐高溫性能強、起下泵芯靈活的特點，一次管柱即可進行多項措施工藝，有效地克服或避免上述現有技術中存在的缺點或不足。
本發明提到的一種噴射泵蒸汽注採一體採油裝置，包括隔熱管（1）、中心油管（2）、工作筒（3）、泵芯（4）、提升裝置（5）、插入密封體（6）、打撈連杆（7）、打撈頭（8）、單流閥球（9）、扶正套筒（10），所述工作筒（3）的頂部連接隔熱管（1），中下部設有泵芯座（3.2），底部設有單流閥座（3.3），在工作筒（3）的內腔設有內筒（3.1），所述內筒（3.1）的中下部設有環形凸臺（3.4）；所述泵芯（4）通過提升裝置（5）與插入密封體（6）連接，再通過插入密封體（6）與內筒（3.1）連接固定，所述插入密封體（6）的底部支撐在內筒的環形凸臺（3.4）上；所述泵芯（4）的底部通過打撈連杆（7）連接打撈頭（8），所述單流閥座（3.3）上設有單流閥球（9），且所述打撈連杆（7）、打撈頭（8）和單流閥球（9）安裝在扶正套筒（10）內腔。
上述的泵芯（4）包括導向頭（4.1）、進液孔（4.2）、噴嘴（4.4）、擴散管（4.5）、擴散腔（4.7）、出液口（4.9），泵芯（4）的頂部設有導向頭（4.1），導向頭（4.1）的下部設有進液孔（4.2），泵芯（4）的中部設有噴嘴（4.4），噴嘴（4.4）的正下方設有擴散管（4.5），擴散管（4.5）的內腔設有喇叭形的擴散腔（4.7），擴散腔（4.7）的下部連接出液口（4.9），所述出液口（4.9）連通工作筒（3）和內筒（3.1）之間的環空。
上述的泵芯（4）的上部與插入密封體（6）通過第一密封圈（4.3）密封連接，且第一密封圈（4.3）設置在插入密封體（6）內壁的凸起部。
上述的泵芯（4）的中部與工作筒（3）的內筒之間通過第二密封圈（4.8）連接，且第二密封圈（4.8）設置在擴散管（4.5）的下部外壁；上述的泵芯（4）的下部與工作筒（3）通過第三密封圈（4.10）連接，且第三密封圈（4.10）設置在內筒的下部。
上述提升裝置（5）採用橡膠製成的提升皮碗，提升皮碗由固定端（5.1）和弧形主體（5.2）組成，弧形主體（5.2）的一端設有固定端，另一端自由伸展，所述固定端（5.1）為環形結構，緊緊的套在泵芯（4）上，而弧形主體（5.2）的中部向外隆起。
上述的打撈頭（8）包括上接頭（8.1）、中部主體（8.2）、彈簧（8.3）、上打撈腔（8.4）、下打撈腔（8.5）、打撈筒（8.6）、打撈入口（8.7）和環形凸臺（8.8），所述中部主體（8.2）的上部設有上接頭（8.1），下部設有上打撈腔（8.4）和下打撈腔（8.5），所述上打撈腔（8.4）和下打撈腔（8.5）之間設有環形凸臺（8.8）；所述打撈筒（8.6）的頂部設置在上打撈腔（8.4）內，且安設有彈簧（8.3），所述打撈筒（8.6）的下部設有開口，通過打撈筒（8.6）的上下移動，實現對下部的單流閥球（9）的抓取或鬆開。
上述的打撈筒（8.6）的開口的直徑小於打撈入口（8.7）的直徑。
上述的扶正套筒（10）的上側和下側分別設有套筒出液口。
本發明提到的噴射泵蒸汽注採一體採油裝置的使用方法，包括以下步驟：（A）井中下入設計管柱；（B）進行注蒸汽施工作業；（C）進行採油生產，
其中，（A）步驟包括以下工序：1、起出井內管柱，下入隔熱管到預定位置；2、下入中心油管，使中心油管插入到井中，完成蒸汽注採一體採油裝置至固定位置，調整油管短接長度，使中心管受壓1000kg-2000kg；3、投入單流閥球對隔熱管試壓，確保在規定壓力下穩壓一段時間；4、合格後投入堵塞器，對插入接頭密封進行試壓，確保在規定壓力下穩壓一定時間；5、用泵車反循環起出堵塞器和單流閥球；
（B）步驟包括以下工序：1、依靠液力或機械打撈出單流閥球；2、上提中心油管10m，懸掛於井口；3、向井內注入高壓、高溫蒸汽，並進入目的處理層；4、關井燜井；5、開井、放空，排液至井口壓力為零、無溢流；6、將懸掛的中心油管下放，插入到固定位置，7、安裝井口至滿足要求；
（C）進行採油生產：打入井中的動力液是自中心油管中打入，沿中心油管至泵芯，驅動泵芯工作，返出的地層液與動力液的混合液，沿中心管與隔熱管之間的環空返至地面。
優選的，第二次注蒸汽時，可通過倒井口閥門，液力起出泵芯，同時通過單流閥球打撈連杆下端的打撈頭，打撈出單流閥球，連通與地層的流道，通過隔熱管進行井口注蒸汽施工。
本發明與現有技術相比較具有如下優點：
1．一次管柱可實現注蒸汽、水力噴射泵生產等聯作施工，降低現場作業工人勞動強度，減少施工時間和施工費用；
2．有效控制熱採地層油井的燜井時間，使採油工藝的實施達到最佳效果；
3．具有注蒸汽和採油雙重功能，利用水力噴射泵的強抽吸能力，將泵掛深度下至油層頂部，縮短油井的施工周期，大大延長生產時率；
4．可實現對稠油、高含蠟、高凝油井的正常開採；
5．能夠實現單流閥球液力打撈，溝通注入蒸汽與地層的通道；
6．結構簡單，操作方便、靈活，需要調整產量時，只需在地面控制一定壓力即可實現；
7．成功率高，防止泵芯堵塞，在泵芯內、地面高壓雙重過濾的獨特設計，確保施工的成功率；
8．根據油井產量情況，可液力起下泵芯，調整泵芯參數，發揮地層的最大能量，滿足現場生產要求；
9．減少由於多次施工造成的地層汙染和環境汙染；
10．充分發揮水力噴射泵採油工藝獨特優勢，完成難開發油井的開採。
附圖說明
附圖1是本發明的結構示意圖；
附圖2是打撈頭的結構示意圖；
附圖3是提升裝置的局部放大圖；
上圖中：隔熱管1、中心油管2、工作筒3、泵芯4、提升裝置5、插入密封體6、打撈連杆7、打撈頭8、單流閥球9、扶正套筒10；
導向頭4.1、進液孔4.2、第一密封圈4.3、噴嘴4.4、擴散管4.5、擴散腔4.7、第二密封圈4.8、出液口4.9、第三密封圈4.10；
上接頭8.1、中部主體8.2、彈簧8.3、上打撈腔8.4、下打撈腔8.5、打撈筒8.6、打撈入口8.7和環形凸臺8.8。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明提到的一種噴射泵蒸汽注採一體採油裝置，包括隔熱管1、中心油管2、工作筒3、泵芯4、提升裝置5、插入密封體6、打撈連杆7、打撈頭8、單流閥球9、扶正套筒10，所述工作筒3的頂部連接隔熱管1，中下部設有泵芯座3.2，底部設有單流閥座3.3，在工作筒3的內腔設有內筒3.1，所述內筒3.1的中下部設有環形凸臺3.4；所述泵芯4通過提升裝置5與插入密封體6連接，再通過插入密封體6與內筒3.1連接固定，所述插入密封體6的底部支撐在內筒的環形凸臺3.4上；所述泵芯4的底部通過打撈連杆7連接打撈頭8，所述單流閥座3.3上設有單流閥球9，且所述打撈連杆7、打撈頭8和單流閥球9安裝在扶正套筒10內腔。
其中，泵芯4包括導向頭4.1、進液孔4.2、噴嘴4.4、擴散管4.5、擴散腔4.7、出液口4.9，泵芯4的頂部設有導向頭4.1，導向頭4.1的下部設有進液孔4.2，泵芯4的中部設有噴嘴4.4，噴嘴4.4的正下方設有擴散管4.5，擴散管4.5的內腔設有喇叭形的擴散腔4.7，擴散腔4.7的下部連接出液口4.9，所述出液口4.9連通工作筒3和內筒3.1之間的環空。
另外，泵芯4的上部與插入密封體6通過第一密封圈4.3密封連接，且第一密封圈4.3設置在插入密封體6內壁的凸起部；上述的泵芯4的中部與工作筒3的內筒之間通過第二密封圈4.8連接，且第二密封圈4.8設置在擴散管4.5的下部外壁；上述的泵芯4的下部與工作筒3通過第三密封圈4.10連接，且第三密封圈4.10設置在內筒的下部。
另外，參照附圖2，本發明的打撈頭8包括上接頭8.1、中部主體8.2、彈簧8.3、上打撈腔8.4、下打撈腔8.5、打撈筒8.6、打撈入口8.7和環形凸臺8.8，所述中部主體8.2的上部設有上接頭8.1，下部設有上打撈腔8.4和下打撈腔8.5，所述上打撈腔8.4和下打撈腔8.5之間設有環形凸臺8.8；所述打撈筒8.6的頂部設置在上打撈腔8.4內，且安設有彈簧8.3，所述打撈筒8.6的下部設有開口，通過打撈筒8.6的上下移動，實現對下部的單流閥球9的抓取或鬆開；在下放時，通過抓取單流閥球9將其放到單流閥座3.3上，在需要打撈時，向下操作泵芯，就可以使打撈筒8.6向下移動，並通過開口鎖住單流閥球9上側的引導杆，然後就可以上提操作，需要說明的是，扶正套筒10對單流閥球9進行扶正，避免單流閥球9上部的引導杆偏移，而且單流閥球9由兩部分組成，上部分為引導杆，下部分為閥球，通過下部的閥球與單流閥座3.3配合，通過上部的引導杆實現與打撈筒配合。
其中，打撈筒8.6的開口的直徑小於打撈入口8.7的直徑；上述的扶正套筒10的上側和下側分別設有套筒出液口。
參照附圖3，本發明的提升裝置5採用橡膠製成的提升皮碗，提升皮碗由固定端5.1和弧形主體5.2組成，弧形主體5.2的一端設有固定端，另一端自由伸展，所述固定端5.1為環形結構，緊緊的套在泵芯4上，而弧形主體5.2的中部向外隆起，提升時，與外側的插入密封體6擠壓變形，從而緊密連接，將插入密封體6和泵芯4一起提出井。
本發明提到的噴射泵蒸汽注採一體採油裝置的使用方法，包括以下步驟：（A）井中下入設計管柱；（B）進行注蒸汽施工作業；（C）進行採油生產，
其中，（A）步驟包括以下工序：1、起出井內管柱，下入隔熱管到預定位置；2、下入中心油管，使中心油管插入到井中，完成蒸汽注採一體採油裝置至固定位置，調整油管短接長度，使中心管受壓1000kg-2000kg；3、投入單流閥球對隔熱管試壓，確保在規定壓力下穩壓一段時間；4、合格後投入堵塞器，對插入接頭密封進行試壓，確保在規定壓力下穩壓一定時間；5、用泵車反循環起出堵塞器和單流閥球；
（B）步驟包括以下工序：1、依靠液力或機械打撈出單流閥球；2、上提中心油管10m，懸掛於井口；3、向井內注入高壓、高溫蒸汽，並進入目的處理層；4、關井燜井；5、開井、放空，排液至井口壓力為零、無溢流；6、將懸掛的中心油管下放，插入到固定位置，7、安裝井口至滿足要求；
（C）進行採油生產：打入井中的動力液是自中心油管中打入，沿中心油管至泵芯，驅動泵芯工作，返出的地層液與動力液的混合液，沿中心管與隔熱管之間的環空返至地面。
優選的，第二次注蒸汽時，可通過倒井口閥門，液力起出泵芯，同時通過單流閥球打撈連杆下端的打撈頭，打撈出單流閥球，連通與地層的流道，通過隔熱管進行井口注蒸汽施工。
其中，所述工作筒全部油管扣連接密封，無需其它密封材料，對注蒸汽吞吐的熱採系統，有很好的適應性。
以上所述，僅是本發明的部分較佳實施例，任何熟悉本領域的技術人員均可能利用上述闡述的技術方案加以修改或將其修改為等同的技術方案。因此，依據本發明的技術方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬於本發明要求保護的範圍。