CN221194991U - 一种热采井双向补偿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于稠油开采技术领域，公开了一种能够有效提高对井下注汽管柱的伸缩的补偿能力，以避免井下注气管柱弯曲变形损坏及井下工具蠕动导致的工具失效的问题的热采井双向补偿器。包括：中心管，套设在中心管外的外管，连接在外管的上端的上接头，位于中心管与外管之间的悬挂环，中心管的上端与悬挂环相连，连接在悬挂环与外管之间的锁套组件，连接在外管的下端与中心管之间的密封组件，以及与中心管的下端相连的下接头。其中，悬挂环在轴向上位于上接头与密封组件之间，锁套组件具有锁定状态：悬挂环与锁套组件固定连接，和能够在流体的溶解作用下解锁的解锁状态：悬挂环能够在上接头与密封组件之间滑动以带动中心管在轴向上的位移。

Description

一种热采井双向补偿器

技术领域

本实用新型涉及稠油开采技术领域，具体涉及一种热采井双向补偿器。

背景技术

蒸汽吞吐及蒸汽驱开发是目前应用较为普遍的稠油热采开发方式。由于在注汽过程中管柱受热膨胀以及压力波动，管柱受热后易出现膨胀伸长，温度下降后，管柱又会缩短。从而导致管柱受力损坏或者弯曲变形、井下其它配套工具失效等问题，严重影响了注汽效果。因此在现有技术中需使用热采补偿器来补偿管柱的伸长量，以保证注汽效果。

热采井补偿器是一种井下采油作业时的配套工具，主要包括中心管、套设在中心管外的管套以及位于中心管与管套之间的密封总成，中心管通过下接头与井内管柱相连，管套通过上接头与上部工具相连，中心管与管套之间可以相对滑移，使得井内管柱在受热或冷却时，伸缩存在一个缓冲位移，从而避免了井内管柱被压弯或损坏的可能。

然而，在对稠油油井开采时，需通过井内管柱向井内稠油层注入蒸汽，现有的热采井补偿器一方面所提供的补偿作用有限，例如只能在一个方向上很好地实现对井内管柱的长度进行补偿；另一方面现有的热采井补偿器由于密封性较差，大量蒸汽会通过中心管与管套连接处的缝隙进入到套管环空中，造成巨大的热量损失，而这部分损失的热量又会对套管性能造成影响；同时在中心管与管套相对滑移的过程中，会有少量的油、气通过缝隙进入到二者之间的环空中并难以排除，严重影响了补偿器的补偿作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够有效提高对井下注汽管柱的伸缩的补偿能力的热采井双向补偿器，从而避免井下注气管柱弯曲变形损坏及井下工具蠕动导致的工具失效的问题。

根据本实用新型的热采井双向补偿器，包括：中心管，套设在中心管外的外管，连接在外管的上端的上接头，位于中心管与外管之间的悬挂环，中心管的上端与悬挂环相连，连接在悬挂环与外管之间的锁套组件，连接在外管的下端与中心管之间的密封组件，以及与中心管的下端相连的下接头。其中，悬挂环在轴向上位于上接头与密封组件之间，锁套组件具有锁定状态和能够在流体的溶解作用下解锁的解锁状态，在锁定状态下，悬挂环与锁套组件固定连接，在解锁状态下，悬挂环能够在上接头与密封组件之间滑动以带动中心管在轴向上的位移。

进一步地，锁套组件包括与上接头相连的锁套和连接在锁套与悬挂环之间的可溶性锁块，其中，锁套的内周壁上形成有第一凹槽，悬挂环的外周壁上形成有用于与第一凹槽相对的第二凹槽，可溶性锁块同时嵌入在的第一凹槽和第二凹槽中，悬挂环上还形成有用于连通第二凹槽与中心管的通孔。

进一步地，锁套的内周壁上形成有沿周向间隔布置的多个第一凹槽，悬挂环的外周壁上形成有沿周向间隔布置的多个第二凹槽。

进一步地，上接头包括用于与外管相连的第一连接段和与第一连接段相连的用于与锁套相连的第二连接段，第二连接段的外径小于第一连接段的外径，锁套的外周壁与外管的内周壁抵接。

进一步地，在锁定状态下，悬挂环的顶端与上接头的底端之间、以及悬挂环的底端与密封组件的顶端之间均形成有间距。

进一步地，密封组件包括：位于外管的下端与中心管之间的密封筒，和连接在密封筒的下端与中心管之间的挡套，以及密封垫组件，其中，密封筒的内壁上形成有第一密封槽，密封垫组件安装在由第一密封槽、挡套以及中心管共同形成的封闭空间内。

进一步地，密封垫组件包括沿轴向自上而下依次布置的装配隔环、多个密封垫以及压环，挡套的上端压紧压环，以将密封垫密封压紧在在第一密封槽内。

进一步地，密封组件还包括形成在密封筒的内壁上的位于第一密封槽上方的第二密封槽，以及至少一个密封圈，其中，密封圈安装在由第二密封槽与中心管共同形成的封闭空间内。

进一步地，密封垫采用石墨环，密封圈采用全氟醚密封圈。

进一步地，挡套包括自下而上依次相连的用于与密封筒相连的大径段和用于密封压紧压环的小径段，小径段与密封筒的内周壁之间还形成有环隙，环隙与第一密封槽不连通。

与现有技术相比，本实用新型的热采井双向补偿器通过设置锁套组件，由于在其锁套与悬挂环之间均布设置多个可溶性锁块，通过可溶性锁块来实现悬挂环与锁套的固定，当热采井双向补偿器下入井下预设位置后，可溶性锁块被水溶解后从悬挂环上的通孔流出，使得可溶性锁块失去固定支撑的作用。该设置可提高锁套组件锁定和解锁的便利性。通过设置锁套组件在锁定状态下，将悬挂环的顶端与上接头的底端之间、以及悬挂环的底端与密封组件的顶端之间均形成间距，可使悬挂环在解锁后具备更适当的双向伸缩位移，从而有助于进一步实现热采井双向补偿器对管柱更好的双向补偿作用。本实用新型的热采井双向补偿器能有效补偿热采井注汽管柱的伸缩，避免管柱弯曲变形损坏及井下工具蠕动导致的工具失效的问题，从而保证注汽效果。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的热采井双向补偿器的结构示意图；

图2为图1所示沿A-A方向的截面示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型做进一步详细的描述。

图1示出了根据本实用新型实施例的热采井双向补偿器100的结构。如图1所示，该热采井双向补偿器100可包括：中心管1，套设在中心管1外的外管2，连接在外管2的上端的上接头3，位于中心管1与外管2之间的悬挂环4，中心管1的上端与悬挂环4相连，连接在悬挂环4与外管2之间的锁套组件5，连接在外管2的下端与中心管1之间的密封组件6，以及与中心管1的下端相连的下接头7。其中，悬挂环4在轴向上位于上接头3与密封组件6之间，锁套组件5具有锁定状态和能够在流体的溶解作用下解锁的解锁状态，在锁定状态下，悬挂环4与锁套组件5固定连接，在解锁状态下，悬挂环4能够在上接头3与密封组件6之间滑动以带动中心管1在轴向上的位移。

本实用新型实施例的热采井双向补偿器100在工作时，热采井双向补偿器100随管柱下井至预设位置。随着流体进入中心管1，流体可对锁套组件5进行溶解以使悬挂环4与锁套组件5脱开，此时与悬挂环4相连的中心管1可在轴向上位移。在井下注入高温蒸汽后，与下接头7相连的管柱受热伸长，此时上接头3、外管2、锁套组件5以及密封组件6一起向下移动；下接头7、中心管1以及悬挂环4一起向上移动，热采井双向补偿器100在轴向上被压缩，从而补偿了管柱受热的拉伸距。在停止注汽后，温度下降使管柱回缩，此时上接头3、外管2、锁套组件5以及密封组件6一起向上移动；下接头7、中心管1以及悬挂环4一起向下移动，热采井双向补偿器100在轴向上被拉伸，从而缩补偿了管柱冷却后的伸缩距。由此，本实用新型实施例的热采井双向补偿器100可对管柱的伸缩形变实现双向补偿，这就更好地提升了对井下注汽管柱的伸缩形变的补偿能力，从而可有效避免井下注气管柱弯曲变形损坏及井下工具蠕动导致的工具失效的问题，进而保证注汽的效果。

根据本实用新型，在如图1所示的优选的实施例中，锁套组件5可包括与上接头3相连的锁套51和连接在锁套51与悬挂环4之间的可溶性锁块52，其中，结合图2所示，锁套51的内周壁上形成有第一凹槽53，悬挂环4的外周壁上形成有用于与第一凹槽53相对的第二凹槽42，可溶性锁块52同时嵌入在的第一凹槽53和第二凹槽42中，悬挂环4上还形成有用于连通第二凹槽42与中心管1的通孔41。在该实施例中，通过在所述锁套51与悬挂环4之间设置可溶性锁块52，可实现将悬挂环4锁定在锁套51上，通过将悬挂环4锁定在锁套51的适当位置，可使悬挂环在解锁后具备更适当的双向伸缩位移，从而实现热采井双向补偿器100对管柱更好的双向补偿作用。当热采井双向补偿器100下至井下预设位置后，可溶性锁块52被水溶解后可从悬挂环4上的通孔41流出，使得可溶性锁块52失去固定支撑的作用。

在如图1所示的优选的实施例中，锁套51的内周壁上可形成有沿周向间隔布置的多个第一凹槽53，悬挂环4的外周壁上可形成有沿周向间隔布置的多个第二凹槽42。通过在各第一凹槽53和第二凹槽42中均嵌入可溶性锁块52，可增加悬挂环4与锁套51固定的稳定性，以防止热采井双向补偿器100在锁定状态下发生悬挂环4与锁套51的脱开。在如图2所示的优选的实施例中，锁套51的内周壁上可形成有沿周向间隔布置的四个第一凹槽53，悬挂环4的外周壁上可形成有沿周向间隔布置的四个第二凹槽42。

回到图1所示的优选的实施例中，上接头3可包括用于与外管2相连的第一连接段31和与第一连接段31相连的用于与锁套51相连的第二连接段32，第二连接段32的外径小于第一连接段31的外径，锁套51的外周壁与外管2的内周壁抵接。在该实施例中，第一连接段31与外管2可螺纹连接，第二连接段32与锁套51也可螺纹连接，锁套51的外周壁与外管2的内周壁抵接的方式可实现对中心管1与外管2之间的环隙的上端密封作用。

在如图1所示的优选的实施例中，在锁定状态下，悬挂环4的顶端与上接头3的底端之间、以及悬挂环4的底端与密封组件6的顶端之间均形成有间距。该间距的设置有利于使悬挂环在解锁后具备更适当的双向伸缩位移，从而有助于进一步实现热采井双向补偿器100对管柱更好的双向补偿作用。优选地，悬挂环4的顶端与上接头3的底端之间、以及悬挂环4的底端与密封组件6的顶端之间形成的间距相等。

根据本发明，在如图1所示的优选的实施例中，密封组件6可包括：位于外管2的下端与中心管1之间的密封筒61，和连接在密封筒61的下端与中心管1之间的挡套62，以及密封垫组件，其中，密封筒61的内壁上形成有第一密封槽，密封垫组件安装在由第一密封槽、挡套62以及中心管1共同形成的封闭空间内。在该实施例中，密封筒61自身可实现对中心管1与外管2之间的环隙的有效密封，挡套62的设置可实现对密封筒61与中心管1之间进行有效密封，在二者以及密封垫组件的共同作用下，能够有效防止中心管1与外管2之间的环隙以及密封筒61与中心管1之间发生漏气或漏液现象。

优选地，如图1所示，密封垫组件可包括沿轴向自上而下依次布置的装配隔环63、多个密封垫65以及压环66，挡套62的上端压紧压环66，以将密封垫65密封压紧在在第一密封槽内。优选地，密封垫65可采用耐高温高压的石墨环，多个密封垫65的叠加使用可进一步提高密封效果。

进一步地，密封组件6还可包括形成在密封筒61的内壁上的位于第一密封槽上方的第二密封槽，以及至少一个密封圈64，其中，密封圈64安装在由第二密封槽与中心管1共同形成的封闭空间内。密封圈64与多个密封垫65的共同使用可形成更优的多重密封，从而进一步保证了保证中心管1与密封筒61之间的密封性。优选地，密封圈64优选为O型密封圈，可采用全氟醚密封圈。

在如图1所示的优选的实施例中，挡套62可包括自下而上依次相连的用于与密封筒61相连的大径段67和用于密封压紧压环66的小径段68，小径段68与密封筒61的内周壁之间还形成有环隙8，环隙8与第一密封槽不连通。该环隙8的设置有利于在多个密封垫65的结构发生磨损或老化时允许挡套62的大径段67进一步向上旋入，从而继续实现对压环66的压紧，以进一步保证密封垫组件的密封效果。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上方”、“上”、“下”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种热采井双向补偿器，其特征在于，包括：

中心管，

套设在所述中心管外的外管，

连接在所述外管的上端的上接头，

位于所述中心管与所述外管之间的悬挂环，所述中心管的上端与所述悬挂环相连，

连接在所述悬挂环与所述外管之间的锁套组件，

连接在所述外管的下端与所述中心管之间的密封组件，以及

与所述中心管的下端相连的下接头，

其中，所述悬挂环在轴向上位于所述上接头与所述密封组件之间，所述锁套组件具有锁定状态和能够在流体的溶解作用下解锁的解锁状态，在所述锁定状态下，所述悬挂环与所述锁套组件固定连接，在所述解锁状态下，所述悬挂环能够在所述上接头与所述密封组件之间滑动以带动所述中心管在轴向上的位移。

2.根据权利要求1所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述锁套组件包括与所述上接头相连的锁套和连接在所述锁套与所述悬挂环之间的可溶性锁块，其中，所述锁套的内周壁上形成有第一凹槽，所述悬挂环的外周壁上形成有用于与所述第一凹槽相对的第二凹槽，所述可溶性锁块同时嵌入在的第一凹槽和所述第二凹槽中，所述悬挂环上还形成有用于连通所述第二凹槽与所述中心管的通孔。

3.根据权利要求2所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述锁套的内周壁上形成有沿周向间隔布置的多个所述第一凹槽，所述悬挂环的外周壁上形成有沿周向间隔布置的多个所述第二凹槽。

4.根据权利要求2所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述上接头包括用于与所述外管相连的第一连接段和与所述第一连接段相连的用于与所述锁套相连的第二连接段，所述第二连接段的外径小于所述第一连接段的外径，所述锁套的外周壁与所述外管的内周壁抵接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热采井双向补偿器，其特征在于，在所述锁定状态下，所述悬挂环的顶端与所述上接头的底端之间、以及所述悬挂环的底端与所述密封组件的顶端之间均形成有间距。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述密封组件包括：位于所述外管的下端与所述中心管之间的密封筒，和连接在所述密封筒的下端与所述中心管之间的挡套，以及密封垫组件，其中，所述密封筒的内壁上形成有第一密封槽，所述密封垫组件安装在由所述第一密封槽、所述挡套以及所述中心管共同形成的封闭空间内。

7.根据权利要求6所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述密封垫组件包括沿轴向自上而下依次布置的装配隔环、多个密封垫以及压环，所述挡套的上端压紧所述压环，以将所述密封垫密封压紧在所述第一密封槽内。

8.根据权利要求7所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述密封组件还包括形成在所述密封筒的内壁上的位于所述第一密封槽上方的第二密封槽，以及至少一个密封圈，其中，所述密封圈安装在由所述第二密封槽与所述中心管共同形成的封闭空间内。

9.根据权利要求8所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述密封垫采用石墨环，所述密封圈采用全氟醚密封圈。

10.根据权利要求7所述的热采井双向补偿器，其特征在于，所述挡套包括自下而上依次相连的用于与所述密封筒相连的大径段和用于密封压紧所述压环的小径段，所述小径段与所述密封筒的内周壁之间还形成有环隙，所述环隙与所述第一密封槽不连通。