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1、10申请公布号CN103075134A43申请公布日20130501CN103075134ACN103075134A21申请号201310019766X22申请日20130118E21B43/16200601E21B43/24200601E21B17/00200601E21B34/1420060171申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号72发明人王书慧王玉龙管九洲郎宝山吴非张鸿璐刘昌龙74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人何春兰54发明名称注空气及蒸汽自动选配注管柱57摘要本发明公开了一种注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述管柱包括伸缩。
2、管；安全转向阀，其上端与所述伸缩管相连接；热采封隔器，其上端通过丝扣与所述安全转向阀的下端相连接，其下端通过丝扣与定量分注阀的上端相连接；所述定量分注阀，其下端通过丝堵堵塞，所述定量分注阀包括内衬套；外套，其套设在所述内衬套的外部；上接头和下接头，分别位于定量分注阀的上、下端，且所述上、下接头均设置在所述外套和内衬套之间；滑套，其位于所述外套和内衬套之间，所述滑套可上下运动地设置在所述上、下接头之间；注气通道，所述内衬套、外套和滑套分别设有对应的注气孔，这些注气孔形成注气通道，随着所述滑套的上下运动，所述注气通道的面积发生改变。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图2页19中华人民共和国国。
3、家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图2页10申请公布号CN103075134ACN103075134A1/2页21一种注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述管柱包括伸缩管；安全转向阀，其上端与所述伸缩管相连接；热采封隔器，其上端通过丝扣与所述安全转向阀的下端相连接，其下端通过丝扣与定量分注阀的上端相连接；所述定量分注阀，其下端通过丝堵堵塞，所述定量分注阀包括内衬套；外套，其套设在所述内衬套的外部；上接头和下接头，分别位于定量分注阀的上、下端，且所述上、下接头均设置在所述外套和内衬套之间；滑套，其位于所述外套和内衬套之间，所述滑套可上下运动地设置在所述上、下接头之间；注。
4、气通道，所述内衬套、外套和滑套分别设有对应的注气孔，这些注气孔形成注气通道，随着所述滑套的上下运动，所述注气通道的面积发生改变。2根据权利要求1所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述内衬套设有第一注气孔，所述滑套设有第二注气孔，所述外套设有第三注气孔，所述第一、三注气孔相互对应，所述第一、二、三注气孔形成注气通道。3根据权利要求1所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述滑套的上端设置有上平衡弹簧，滑套的下端设置有下平衡弹簧，所述上、下平衡弹簧均位于所述外套和内衬套之间；所述内衬套上设有内平衡孔，所述内平衡孔位于所述滑套的上方，且内平衡孔位于所述上平衡弹簧的一侧；所述外套上。
5、设有外平衡孔，所述外平衡孔位于所述滑套的下方，且外平衡孔位于所述下平衡弹簧的一侧。4根据权利要求3所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述滑套与下接头之间设有定位套，所述定位套通过销钉连接在所述外套上，所述下平衡弹簧的两端分别顶抵于滑套和定位套。5根据权利要求1所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述安全转向阀包括阀本体，所述阀本体的上端具有上连接部，下端具有下连接部，所述阀本体的内部具有相互独立的蒸汽通道和注入通道，所述蒸汽通道为轴向贯通设置，所述注入通道设置在蒸汽通道的一侧，所述阀本体的侧壁上设有注入槽口，所述注入槽口位于注入通道的上端，所述注入通道上设有能封闭注入通道。
6、的阀球部。6根据权利要求5所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述阀本体内设有L形板，所述L形板具有横板和竖板，所述横板的一端连接在阀本体的侧壁，横板的另一端连接竖板的上端，所述竖板位于所述阀本体的中心轴上，所述竖板的两侧分别为所述蒸汽通道和注入通道。7根据权利要求5所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述阀球部包括中空的阀球座、阀球、阀球罩和阀罩压环，所述阀球可上下移动地位于阀球罩内，所述阀球座、阀球罩和阀罩压环由上至下依次地嵌设在所述注入通道中，且所述阀球座、阀球罩和阀罩压环三者相互连通，所述阀罩压环的外侧与注入通道的内壁螺纹连接，当阀球顶抵于阀球座的下端时，所述注入通。
7、道呈封闭状态。权利要求书CN103075134A2/2页38根据权利要求7所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述注入通道的上端形成一缩径的定位部，所述阀球座的上端顶抵在所述定位部的底端。9根据权利要求7所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述阀球罩的上端开口，下端形成具有通孔的流通部；所述阀球的直径大于所述阀球座的内径，且小于所述阀球罩的内径。10根据权利要求1所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其特征在于，所述定量分注阀具有两个，第一个定量分注阀的上端与所述热采封隔器相连，第一个定量分注阀的下端与第二个定量分注阀的下端相连，第二个定量分注阀的下端用所述丝堵堵塞。权利要求书。
8、CN103075134A1/6页4注空气及蒸汽自动选配注管柱技术领域0001本发明涉及稠油注空气催化氧化开采领域的一种注气汽管柱，具体是涉及一种注空气及蒸汽自动选配注管柱。背景技术0002目前稠油注空气催化氧化采油技术在辽河油田应用取得了较理想开采效果，注空气催化氧化采油技术是对层能量不足的重要补充方式。目前注空气采油主要采取笼统的注气方式，不同的油层吸气能力不同，导致油藏的动用层度不均，影响原油的开采效果。目前分层配注技术主要采用封隔器和配注阀投球式配套技术，该技术存在以下几方面的不足0003第一、由于不能同时给两个层注汽，只能先注下层或上层，必然造成注汽层焖井不均衡，使得先注汽层的热损失增。
9、大，热采效果变差；0004第二、由于上下两层的注汽量是依靠人工井口投球来实现的，所以在一些情况下由于人为误差，造成上下两层的实际注汽量与设计注汽量之间的误差较大；0005第三、分层配注投球时，需要热注炉放空配合，因此，每次配注投球都要造成蒸汽的浪费。0006第四、注汽时通过热采井口投球实现配注，由于井口高温高压，操作存在重大不安全隐患，同时也增加了操作人员的劳动强度。0007第五、现场应用的衡量配汽阀存在以下几个方面的问题0008结构不合理，注入气汽量分配不准，因地层吸气能力不同，所以分配的气汽量不同，气汽量的分配不仅与注气汽孔的面积有关系，同时还与注入压力，地层的吸气汽能力有关。0009在注。
10、气汽初始由于井内压力较低，注入气汽液混合液的的流速过快，导致调整阀关闭注通道，导致无法注气汽。0010现有配气汽装置由于设计不合理导致不能进行批量现场使用，该装置只能根据油井每个注气汽单元注气汽量才能进行设计加工，而油井注气汽量的设计要在旬度运行排定，排定后可立即施工，该配气汽装置又不能马上加工出来，使稠油井定量分注不能实现规模实施；0011具有衡量配汽阀但一直没有形成规模主要有以下几方面原因0012根据它工作原理上分析，因地层各层间的压力不同，各层吸气汽能力不同，单靠注气汽孔的面积来分配注汽量，汽量分配上存在一定的误差。0013它工作原理是根据注汽孔的面积来分配注汽量，所以只有把井选好后，在。
11、根据各层配汽气汽量去加工，这样可能会因加工时间不够而耽误现场施工，所以它不能形成规模生产。0014由于设计存在问题造成油井注气汽初始时，在高速、高压气汽液混合液的作用下调整活塞关闭注汽孔，不能实现注汽，浪费了大量的人力和物力。说明书CN103075134A2/6页5发明内容0015本发明的目的是，提供一种注空气及蒸汽自动选配注管柱，其根据地层压力自动配气汽能更加精确的给油层配气汽，避免了人为的操作误差，增加了油藏动用层度。0016本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现0017一种注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述管柱包括伸缩管；安全转向阀，其上端与所述伸缩管相连接；热采封隔器，其上端通过丝扣与。
12、所述安全转向阀的下端相连接，其下端通过丝扣与定量分注阀的上端相连接；所述定量分注阀，其下端通过丝堵堵塞，所述定量分注阀包括内衬套；外套，其套设在所述内衬套的外部；上接头和下接头，分别位于定量分注阀的上、下端，且所述上、下接头均设置在所述外套和内衬套之间；滑套，其位于所述外套和内衬套之间，所述滑套可上下运动地设置在所述上、下接头之间；注气通道，所述内衬套、外套和滑套分别设有对应的注气孔，这些注气孔形成注气通道，随着所述滑套的上下运动，所述注气通道的面积发生改变。0018如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述内衬套设有第一注气孔，所述滑套设有第二注气孔，所述外套设有第三注气孔，所述第一、三注气。
13、孔相互对应，所述第一、二、三注气孔形成注气通道。0019如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述滑套的上端设置有上平衡弹簧，滑套的下端设置有下平衡弹簧，所述上、下平衡弹簧均位于所述外套和内衬套之间；所述内衬套上设有内平衡孔，所述内平衡孔位于所述滑套的上方，且内平衡孔位于所述上平衡弹簧的一侧；所述外套上设有外平衡孔，所述外平衡孔位于所述滑套的下方，且外平衡孔位于所述下平衡弹簧的一侧。0020如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述滑套与下接头之间设有定位套，所述定位套通过销钉连接在所述外套上，所述下平衡弹簧的两端分别顶抵于滑套和定位套。0021如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述安全转。
14、向阀包括阀本体，所述阀本体的上端具有上连接部，下端具有下连接部，所述阀本体的内部具有相互独立的蒸汽通道和注入通道，所述蒸汽通道为轴向贯通设置，所述注入通道设置在蒸汽通道的一侧，所述阀本体的侧壁上设有注入槽口，所述注入槽口位于注入通道的上端，所述注入通道上设有能封闭注入通道的阀球部。0022如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述阀本体内设有L形板，所述L形板具有横板和竖板，所述横板的一端连接在阀本体的侧壁，横板的另一端连接竖板的上端，所述竖板位于所述阀本体的中心轴上，所述竖板的两侧分别为所述蒸汽通道和注入通道。0023如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述阀球部包括中空的阀球座、阀球、阀。
15、球罩和阀罩压环，所述阀球可上下移动地位于阀球罩内，所述阀球座、阀球罩和阀罩压环由上至下依次地嵌设在所述注入通道中，且所述阀球座、阀球罩和阀罩压环三者相互连通，所述阀罩压环的外侧与注入通道的内壁螺纹连接，当阀球顶抵于阀球座的下端时，所述注入通道呈封闭状态。0024如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述注入通道的上端形成一缩径的定位部，所述阀球座的上端顶抵在所述定位部的底端。说明书CN103075134A3/6页60025如上所述的注空气及蒸汽自动选配注管柱，所述阀球罩的上端开口，下端形成具有通孔的流通部；所述阀球的直径大于所述阀球座的内径，且小于所述阀球罩的内径。0026如上所述的注空气及蒸。
16、汽自动选配注管柱，所述定量分注阀具有两个，第一个定量分注阀的上端与所述热采封隔器相连，第一个定量分注阀的下端与第二个定量分注阀的下端相连，第二个定量分注阀的下端用所述丝堵堵塞。0027本发明实施例的注空气及蒸汽自动选配注管柱的特点和优点是00281、其根据地层压力自动配气汽能更加精确的给油层配气汽，避免了人为的操作误差，增加了油藏动用层度；因为不用放空进而避免了蒸汽的浪费，节省了能源，避免了传统投球时给现场操作带来伤害的可能。00292、其可以批量生产，然后根据油井各层设计配汽量，由技术人员根据孔、饱、渗等主要因素进行调整注汽孔的面积，同时在注汽时在地层压力的作用下可自动调控，使用该工具后能有。
17、效的解决稠油井的油层动用不均，提高油层的动用程度，改善油井的吸气剖面，使中低渗透层得到充分的发挥。附图说明0030为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0031图1是本发明的注空气及蒸汽自动选配注管柱的结构示意图；0032图2是本发明的注空气及蒸汽自动选配注管柱的安全转向阀的剖面示意图；0033图3是本发明的注空气及蒸汽自动选配注管柱的定量分注阀的剖面示意图。具体实施方式0034下面将结合本发明实施。
18、例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0035如图1至图3所示，本发明实施例提出的注空气及蒸汽自动选配注管柱，其包括伸缩管1，安全转向阀2、定量分注阀3和热采封隔器4。所述安全转向阀2的上端与所述伸缩管1相连接。所述热采封隔器4的上端通过丝扣与所述安全转向阀2的下端相连接，其下端通过丝扣与定量分注阀3的上端相连接；所述定量分注阀的下端通过丝堵堵塞。所述定量分注阀3包括内衬套3A、外套3B、上接头。
19、3C、下接头3D、滑套3E和注气通道3F。所述外套3B套设在所述内衬套3A的外部；所述上接头3C和下接头3D分别位于定量分注阀3的上、下端，且所述上、下接头3C、3D均设置在所述外套3B和内衬套3A之间。所述滑套3E位于所述外套3B和内衬套3A之间，所述滑套3E可上下运动地设置在所述上、下接头3C、3D之间；所述内衬套3A、外套3B和滑套3E分别设有对应的注气孔，这些注气孔形成注气通道3F，随着所述滑套3E的上下运动，所述注气通道3F的面积发生改变。0036其中，所述内衬套3A和外套3B的上部分别与上接头3C螺纹连接，所述内衬套3A说明书CN103075134A4/6页7和外套3B的下部分别与。
20、下接头3D螺纹连接。0037当作业下完本实施例的管柱后，先从伸缩管1注入200300方的蒸汽，蒸汽进入安全转向阀2，并使热采封隔器4作封，再从油套环形空间往安全转向阀2注入空气，蒸汽和空气的混合气体往下从上接头3C进入定量分注阀3，混合气体再经过注气通道3F进入油层。其中，所述定量分注阀3在工作过程中，由于所述滑套3E可上下运动，且随着滑套3E的上下运动，注气通道3F的面积随之产生变化，以此来控制定量分注阀3的混合气体的流量，使其流量基本上保持在设计流量稳定不变，达到定量注汽之目的。0038采用本实施例的管柱，能实施定量注汽，如此可控制高渗透层吸气量，加强对低渗透层的注汽量，改善层间矛盾；提高。
21、注汽压力，节省注汽量；注汽量基本不受地层间吸气压力变化影响，注汽平稳，能较好的完成各个油层蒸汽的配注量。0039其中，所述定量分注阀3可具有两个，第一个定量分注阀的上端与所述热采封隔器相连，第一个定量分注阀的下端与第二个定量分注阀的下端相连，第二个定量分注阀的下端用所述丝堵堵塞。0040如图3所示，根据本发明的一个实施方式，所述内衬套3A设有第一注气孔3A1，所述滑套3E设有第二注气孔3E1，所述外套3B设有第三注气孔3B1，所述第一、三注气孔3A1、3B1相互对应，所述第一、二、三注气孔3A1、3E1、3B1形成注气通道3F。其中，第一、二、三注气孔3A1、3E1、3B1的孔径大小可以相同，。
22、当第二注气孔3E1与第一注气孔3A1对应时，注气通道3F的流量为最大，当滑套3E上下运动时，滑套3E的一部分会挡住部分第一、三注气孔3A1、3B1，进而可减少注气通道3F的流量。0041如图3所示，根据本发明的一个实施方式，所述滑套3E的上端设置有上平衡弹簧3G，滑套3E的下端设置有下平衡弹簧3H，所述上、下平衡弹簧3G、3H均位于所述外套3B和内衬套3A之间；所述内衬套3A上设有内平衡孔3A2，所述外套3B上设有外平衡孔3B2，所述内平衡孔3A2位于所述滑套3E的上方，且内平衡孔3A2位于所述上平衡弹簧3G的一侧，所述外平衡孔3B2位于所述滑套3E的下方，且外平衡孔3B2位于所述下平衡弹簧3。
23、H的一侧。0042所述滑套3E与下接头3D之间设有定位套3I，所述定位套3I通过销钉3J连接在所述外套3B上，所述下平衡弹簧3H的两端分别顶抵于滑套3E和定位套3I。0043本实施例中，根据各层的配汽量，首先计算出各层注汽过流面积之比，通过调整定位套3I到适当位置，并用销钉3J固定在外套3B上。工作时，蒸汽和空气的混合气体经过注气通道3F由内而外地进入油层外套3B外为油层，当注入一段时间以后，因为内平衡孔3A2内的压力与内衬套3A中的蒸汽压力相同，此时在蒸汽压力与上平衡弹簧3G的作用下，内衬套3A与外套3B之间的滑套3E的上端面的压力为P1；外套3B外部具有油层压力，油层压力与外平衡孔3B2内。
24、的压力相同，此时在油层压力与下平衡弹簧3H的作用下，滑套3E的下端面的压力为P2。当压力P1和压力P2两者之间存在压差后，滑套3E会移动，例如，当压力P1大于压力P2时，在压差的作用下推动滑套3E向下移动，滑套3E移动会使上、下平衡弹簧3G、3H的作用力发生变化，当压力P1等于压力P2时，滑套3E停止移动。当压力P1小于压力P2时，在此压差的作用下推动滑套3E向上移动，滑套3E上移会使上、下平衡弹簧3G、3H的作用力发生变化，当压力P1等于压力P2时，滑套3E停止移动。0044因此，当油层压力发生变化时，滑套3E会相应移动，以调整注气通道3F的面积大说明书CN103075134A5/6页8小，。
25、一般而言，油层压力越大，注气通道3F的面积越大，以便往油层注入更多蒸汽。0045由于注汽是两个单元，这两个单元的地层吸气能力不同，作用在滑套3E端面的压力不同，吸气能力好的作用在滑套3E端面的压力较小，所以注汽通道3F的面积变小，而另一个单元吸气能力差，作用在滑套3E端面的压力就大，滑套3E移动，增大注汽通道3F的面积。0046如图2所示，根据本发明的一个实施方式，所述安全转向阀2包括阀本体2A，所述阀本体2A的上端具有上连接部2B，上连接部2B用于连接伸缩管1，阀本体2A的下端具有下连接部2C，下连接部2C用于连接热采封隔器4。所述阀本体2A的内部具有相互独立的蒸汽通道2D和注入通道2E，即。
26、蒸汽通道2D和注入通道2E不连通，所述蒸汽通道2D为轴向贯通设置，所述注入通道2E设置在蒸汽通道2D的一侧，所述阀本体2A的侧壁上设有注入槽口2F，所述注入槽口2F位于注入通道2E的上端，所述注入通道2E上设有能封闭注入通道2E的阀球部2G。0047本实施例中，如果没有往注入通道2E注入空气，此时阀球部2G封闭注入通道2E，当通过高压机经由管道连接注入槽口2F后，通过注入槽口2F往注入通道2E注入空气，空气压力会使阀球部2G打开注入通道2E，进而流入定量分注阀3。0048所述阀本体2A内设有L形板2H，所述L形板2H具有横板2H1和竖板2H2，所述横板2H1的一端连接在阀本体2A的侧壁，横板2。
27、H1的另一端连接竖板2H2的上端，所述竖板2H2位于所述阀本体2A的中心轴上，所述竖板2H2的两侧分别为所述蒸汽通道2D和注入通道2E。0049所述阀球部2G包括中空的阀球座2G1、阀球2G2、阀球罩2G3和阀罩压环2G4，所述阀球2G2可上下移动地位于阀球罩2G3内，所述阀球座2G1、阀球罩2G3和阀罩压环2G4由上至下依次地嵌设在所述注入通道2E中，且阀球座2G1、阀球罩2G3和阀罩压环2G4三者相互连通，所述阀罩压环2G4的外侧与注入通道2E的内壁螺纹连接，当阀球2G2顶抵于阀球座2G1的下端时，所述注入通道2E呈封闭状态。0050本实施例中，如果没有往注入通道2E注入空气，此时阀球2G。
28、2顶抵在阀球座2G1的下端，使注入通道2E封闭；当通过注入槽口2F往注入通道2E注入空气后，空气压力会使阀球2G2下移而离开阀球座2G1，从而打开注入通道2E，空气可流入定量分注阀3。0051进一步而言，所述阀球罩2G3的上端开口，下端形成具有通孔2I的流通部，即阀球罩2G3的下端具有封闭隔板，封闭隔板上具有通孔2I。所述阀球2G2的直径大于所述阀球座2G1的内径，且小于所述阀球罩2G3的内径。如此使得阀球2G2被限制在阀球罩2G3内上下移动。0052所述注入通道2E的上端形成一缩径的定位部2J，所述阀球座2G1的上端顶抵在所述定位部2J的底端。0053本实施例能够不用投球而能够根据油层需要自。
29、动实现选配注，由于安全转向阀2的注入通道2E内设有能封闭注入通道的阀球部2G，从而避免了蒸汽从油套环形空间上反到地面的可能，从而保护了现场的设备及操作人员的生命安全，从而更用利于指导原油生产工作。0054此外，本实施例根据地层压力自动配气汽能更加精确的给油层配气汽，避免了人为的操作误差，增加了油藏动用层度；因为不用放空进而避免了蒸汽的浪费，节省了说明书CN103075134A6/6页9能源，避免了传统投球时给现场操作带来伤害的可能。0055因此，本实施例可用在任何需要同时往不同的油层注入两种不同流体或单独注入一种流体的油井，能够增加油藏动用层度，减轻现场操作人员的劳动强度。0056以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动，变型或组合而不脱离本发明的精神和范围。说明书CN103075134A1/2页10图1图2说明书附图CN103075134A102/2页11图3说明书附图CN103075134A11。