[发明专利]注汽管柱系统

说明书

本发明提供了一种注汽管柱系统，注汽管柱系统包括：隔热管(10)，隔热管(10)的下端延伸至油层的上方；伸缩管(20)，伸缩管(20)的上端连接隔热管(10)的下端；第一封隔器(30)，第一封隔器(30)的上端连接伸缩管(20)的下端，第一封隔器(30)的下端连接有出汽结构(80)；其中，伸缩管(20)和第一封隔器(30)均通过第一密封环(51)密封，第一密封环(51)的材质为纳米纤维复合材料。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中伸缩管和热采封隔器不适于高温高压(温度≥350℃，压力≥17MPa)的工况的问题。

技术领域

本发明涉及稠油生产设备技术领域，具体涉及一种注汽管柱系统。

背景技术

稠油油藏是一种重要的油气资源，据U.S.Geological Survey(2003)公布数据显示，世界探明石油剩余可采储量53％为稠油，稠油资源正以其储量大、资源集中等特点，成为世界石油资源的重要接替。稠油油藏由于稠油粘度大，普遍采用注蒸汽加热稠油、降低粘度的方式进行开采，其中开采方法主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱及蒸汽辅助重力泄油等。在上述稠油注蒸汽开采方式中，注入蒸汽的温度与压力是重要的指标，提升注入蒸汽的温度可大幅提升注入蒸汽所携带的热能，从而提升加热稠油，降低粘度的效果；提升注入蒸汽的压力可克服井深增加及油藏渗透性不佳带来的注入压力门槛，达到携带热量、有效注入，降低稠油粘度的目的。

现有的注汽工艺管柱技术主要是在套管内下入隔热油管，隔热油管下面顺序连接伸缩管、上封隔器、注汽阀、下封隔器。伸缩管具有内管和外管双层结构，双层管采用石墨环作为高温密封圈。注蒸汽时管柱受热伸长产生的应力由伸缩管内外管的相对滑动得到释放。但是由于石墨环的强度低、无弹性，当伸缩管内外管相对滑动后石墨环无法承受高压蒸汽的冲击，造成伸缩管内外管密封失效，从而导致整体注汽管柱密封失效。上封隔器和下封隔器皆为热采封隔器，热采封隔器按照密封单元分类可分为金属热采封隔器、石墨编织热采封隔器和聚四氟乙烯热采封隔器。金属热采封隔器虽耐高温、高压，但在间歇注汽等井况中温度降低时，因金属热采封隔器没有锁死机构金属密封件回缩破坏造成油层封隔失效；同时在斜井、侧钻井使用或直井多级使用后解封困难，不易解封，造成大修事故概率大，风险巨大。石墨编织热采封隔器所需座封力过大，封隔器机构设计困难；密封件的里面是编织，外面是石墨，石墨强度大、无弹性，密封件的表面不光滑，座封后仍会产生渗漏；密封件为组合件，强度低，在大座封力实现密封时，密封件本体结构已产生破坏，当高压介质长期连续冲击或管柱蠕动、震动等情况发生时，密封失效。聚四氟乙烯热采封隔器耐温性能差、强度低，只可短期使用于井温≤250℃情况下。

由此，现急需一种适用于超高温高压的注汽工艺管柱技术，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种注汽管柱系统，以解决现有技术中伸缩管和热采封隔器不适于高温高压(温度≥350℃，压力≥17MPa)的工况的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种注汽管柱系统，包括：隔热管，隔热管的下端延伸至油层的上方；伸缩管，伸缩管的上端连接隔热管的下端；第一封隔器，第一封隔器的上端连接伸缩管的下端，第一封隔器的下端连接有出汽结构；其中，伸缩管和第一封隔器均通过第一密封环密封，第一密封环的材质为纳米纤维复合材料。

进一步地，伸缩管和第一封隔器均还通过第二密封环密封，第二密封环的材质为石墨或聚四氟乙烯，第一密封环沿注汽方向设有至少两个，两个第一密封环之间设置一个第二密封环，以构成密封总成。

进一步地，伸缩管包括外筒部件和第一内管，第一内管可相对滑动的套设在外筒部件内，外筒部件包括沿注汽方向依次连接的压帽和密封套，第一内管、密封套及压帽之间围成密封空间，密封总成设置在密封空间中。