近几年来, 我们从以下几个方面开展了注蒸汽井口的研制:各种井口结构的设计、井口设计, 试验, 检测。我们运用有限元计算方法, 对井口各部件进行了强度校核。并且都进行了模拟试验。进行了井口带压更换配套装置的技术研究, 为了减少重复施工的费用, 避免对油层的冷伤害, 在蒸汽驱注汽井口应用的同时研制了配套的井口堵塞装置, 能够实现带压更换井口大四通以上的任何部件。提高了蒸汽驱、SAGD、水平井等技术的应用效果。满足现场注汽、测试、生产等多种工艺的要求。
高温不压井蒸汽驱井口是稠油高凝油开采的重要技术之一。是蒸汽驱开采中地面控制注汽速度及压力的重要组成部分。该井口闸阀开关灵活;长效密封性能及稳定性、耐冲蚀性随着井口结构的设计有了很大提高。在确保蒸汽驱注汽过程中, 可不压井更换采油树从而避免伤害地下油藏。针对该井口装置还研制了一种新型井口堵塞装置。旨在井口大四通钢圈部位发生泄漏时或主阀失效时, 带压更换井口大四通以上部分, 以有效减少压井更换井口。这种堵塞器具有可拆换、支承、密封等功能, 使用安全可靠, 操作方便, 与压井换阀门作业相比较, 经济和社会效益显著。
该井口装置闸阀均采用楔式结构闸板热采闸阀, 材质是钢性材质。这种新结构的闸阀对比原有平行式单闸板结构更加适用于高温环境, 能够降低温度变化时发生闸阀阀板卡主的可能性便于补偿材料热胀冷缩。蒸汽驱注汽井口变径法兰与油管挂采用分体设计, 且油管挂内设计有堵塞结构, 可实现注汽过程中高温不压井作业装置安装以及蒸汽驱注汽井口主阀的更换和小四通的带压更换。井口大四通及油管挂采用柔性石墨、金属热涨密封等特殊材料, 在井口大四通及油管挂之间实现多级密封, 从而确保了蒸汽驱长期注汽过程中油套间的长效密封。
热采闸阀的阀体采用楔式钢性单闸板结构设计, 具有耐高温、耐高压、操作扭矩小、耐腐蚀、流体阻力小、结构新颖、密封可靠等特点。在高温状态, 便于补偿材料热胀冷缩, 使阀门性能可靠、寿命长。密封性能在高温高压下更加优越, 阀杆螺母传动部分两个单向推力球轴承减小启闭阻力, 在支架上用轴承压帽压紧, 保证阀门顺利开启和关闭。
不压井作业中堵塞器总成的下部为带丝堵的脱接器, 上面是传动杆。转动手轮, 经轴承和杆上段的梯形螺纹可将堵塞器丝堵上下受控移动并保证安全。如图1所示。该堵塞器的可动部分保证它能顺利通过测试阀门和主阀门, 到达主阀门以下的异径法兰内。固定部分保证堵塞器的可动部分能有效密封、能进退受控移动和保障安全。杆经轴承和手轮通过螺纹结合在一起, 以便操作灵活、稳定。为了使设备的手轮部分适于井场工作人员操作, 传动部分的长度也做了充分考虑。
如果主阀门已经损坏, 可通过测试阀门控制, 将堵塞器及配件组装好后, 转动手轮从而使杆和堵塞器下移到异径法兰位置。将主阀门下的油管悬挂器堵住, 打开连接阀盖的放空阀观察采油树内是否无压力后即可直接更换采油树。更换新采油树后, 将销子卡在销孔处, 使脱接器和传动杆固定为一体后反转手轮即可卸下提出堵头。最后关阀门、卸油压、卸掉工具组件, 从而完成更换主阀的目的。
近年来蒸汽辅助重力泄油技术得到了大范围推广, 该技术特别适用于开采原油粘度非常高的特稠油田油藏及天然沥青。蒸汽从上面的注入井注入油层, 注入的蒸汽向上及侧面移动。形成了一个饱和蒸汽室, 蒸汽在蒸汽室周围冷凝, 并通过热传导将周围油藏加热。被加热降粘的原油及冷凝水在重力驱动下流到生产井, 随着原油的采出蒸汽室逐渐扩大, 为了更好的解决稠油油藏水平井段吸汽不均问题, 实现蒸汽辅助重力泄油技术中水平段的脚跟和脚尖的均匀注汽, 开发出双管注汽工艺。
水平井注汽开采地面控制设备中双管注汽井口是实现水平段的脚跟和脚尖的均匀注汽的关键技术设备。水平井双管注汽井口结构设计新颖, 闸门开关灵活, 在高温、高压注汽过程中具有可靠的长效密封与耐冲击性能。
该同心管双管注汽井口主要由双管四通、井口大四通、隔热管油管挂及热采闸阀四大部分组成, 内外管双流道在井口处不需采用任何密封件就使两流道注汽通道隔离开。该项发明的关键技术为双管四通的结构的设计及隔热管悬挂器同下部大四通的密封结构的连接。
现有的双管注汽工艺所用的注汽井口是在蒸汽驱井口下部加装一个大四通, 通过坐于上下两个大四通内的两个油管挂分别悬挂内外两层管, 上面的大四通悬挂无接箍油管, 下面的大四通悬挂隔热油管, 该井口装置体积大, 井口高, 作业施工操作困难。
特种井口系列, 从施工源头保证了稠油油田热采开发的顺利进行, 有效提高了油井采收率。高温蒸汽驱井口装置共在现场应用效果理想, 不压井带压作业不但节约了大量的作业费用, 而且有效地避免了压井液对油层的冷伤害。
随着稠油开采技术逐步经济有效的开发, 热采蒸汽驱井口具有良好的应用前景及发展势头。
摘要：稠油油藏开采进入中后期, 为了进一步提高原油采收率, 进行了多种新工艺、新技术的现场推广应用, 为了适应新形势的需求, 针对当前开发中应用的蒸汽驱特种井口系列, 从注汽、生产、测试几个方面, 形成了具有稠油热采的特色工艺技术, 达到了国内领先水平。在井口研制过程中, 还从新工艺新技术的整体出发, 为了减少重复施工的费用, 避免对油层的冷伤害, 在蒸汽驱注汽井口应用的同时研制了配套的井口堵塞装置, 能够实现带压更换井口大四通以上的任何部件。
关键词：蒸汽驱特种井口堵塞装置
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