一种分层点火工艺管柱及点火方法
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，尤其是指一种分层点火工艺管柱及点火方法。
背景技术
火驱工艺是油田稠油开发后期重要的转换方式，电点火方式是目前采用的主要点火方法，并从油层的笼统点火转变为分层点火。目前分层电点火主要采用的工艺方法是：将外管柱下到下层点火油层处，内管柱下到上层点火油层处，在点火油层附近通过封隔器对套管与外管柱、外管柱与内管柱环空进行隔离，实现分层点火。该工艺方法存在的问题是：点火器全部在内管柱内，环空空间小，增加了点火器遇阻、遇卡以及与内管柱粘连的风险；内、外管柱环空之间的封隔器直接处于高温环境中，封隔器易损坏，座封失效；内管柱下到上层点火油层处，增加了生产制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种分层点火工艺管柱及点火方法，能有效保证点火的顺利进行、提高封隔器的使用寿命并降低内管柱的生产制造成本。
为达到上述目的，本发明提供了一种分层点火工艺管柱，其中，所述分层点火工艺管柱包括外管柱、内管柱与点火组件，所述外管柱的外壁上设有靠近其上端的第一封隔器与靠近其下端的第二封隔器，所述内管柱同轴地设于所述外管柱的内部，所述内管柱的外壁上设有能坐封于所述外管柱的内壁上的第三封隔器，所述第三封隔器位于所述第一封隔器的下方且位于所述第二封隔器的上方，所述外管柱上于所述第一封隔器与所述第三封隔器之间开设有至少一个注气孔，所述外管柱上于所述第三封隔器与所述第二封隔器之间设有第一连通组件，所述内管柱的下端位于所述第一连通组件的上方，所述外管柱的下端于所述第二封隔器的下方设有第二连通组件，所述第一连通组件与所述第二连通组件能分别开启并连通所述外管柱的内侧与所述外管柱的外侧，所述点火组件由上至下贯穿所述内管柱并伸至所述外管柱的内部，所述点火组件的点火端能于所述第一连通组件与所述第二连通组件之间移动。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述外管柱具有顶部开口、底部封闭且内部中空的结构，所述外管柱包括由上至下顺次连通的外注气管、第一段隔热管、第一滑套开关、第二段隔热管及第二滑套开关，所述第二滑套开关的下端通过丝堵封闭，所述第一封隔器设于所述外注气管的外壁上，所述第二封隔器设于所述第二段隔热管的外壁上，所述第三封隔器位于所述外注气管的内部，所述第一滑套开关为所述第一连通组件，所述第二滑套开关为所述第二连通组件。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述内管柱的下端高于所述第一段隔热管的上端，或所述内管柱的下端与所述第一段隔热管的上端平齐。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述点火组件包括电缆与电点火器，所述电缆由上至下贯穿所述内管柱，所述电缆的下端由所述内管柱的下端伸至所述第一段隔热管的内部，所述电点火器的上端与所述电缆相接，所述电点火器的下端伸至所述第一滑套开关与所述第二滑套开关之间，所述电点火器的下端为所述点火端。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述第一滑套开关与所述第二滑套开关均包括外筒与内筒，所述外筒上开设有连通孔，所述内筒能沿所述外筒的轴向往复滑动地设于所述外筒的内部，且所述内筒能遮挡并封闭各所述连通孔或与各所述连通孔错位并导通所述连通孔。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述注气孔设有多个，多个所述注气孔沿所述外注气管的轴向均匀间隔分布。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述注气孔处安装有能供气体由所述外管柱的内部流向所述外管柱的外部的单向阀。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述第一封隔器为机械坐封封隔器，所述第二封隔器与所述第三封隔器均为热力坐封封隔器。
如上所述的分层点火工艺管柱，其中，所述内管柱的上端与所述外管柱的上端均设有注气流量控制组件。
本发明还提供了一种分层点火方法，其中，所述分层点火方法采用如上所述的分层点火工艺管柱实施，所述分层点火方法包括：
步骤1：将所述分层点火工艺管柱的外管柱下入油井套管中，使第一连通组件与上部油层相对应，且第二连通组件与下部油层相对应，使第一封隔器于所述上部油层的上方坐封于所述油井套管的内壁上，所述第二封隔器于所述上部油层与所述下部油层之间坐封于所述油井套管的内壁上；
步骤2：将所述分层点火工艺管柱的内管柱下入所述外管柱的内部，使所述第三封隔器坐封于所述内管柱的内壁上；
步骤3：将所述分层点火工艺管柱的点火组件下入所述内管柱的内部，使所述点火组件的点火端位于所述第一连通组件处；
步骤4：开启所述第一连通组件，使所述第一连通组件连通所述外管柱的内侧与所述外管柱的外侧；
步骤5：向所述内管柱的内部注气，控制所述点火组件点火，使所述上部油层燃烧；
步骤6：向所述外管柱的内部注气，关闭所述第一连通组件，向下移动所述点火组件，使所述点火组件的下端位于所述第二连通组件处；
步骤7：开启所述第二连通组件，使所述第二连通组件连通所述外管柱的内侧与所述外管柱的外侧；
步骤8：向所述内管柱的内部注气，控制所述点火组件点火，使所述下部油层燃烧。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的分层点火工艺管柱及点火方法，通过第一封隔器、第二封隔器、第三封隔器及注气孔、第一连通组件、第二连通组件的设置，能在套管的内部形成分别为上部油层与下部油层注气的通道，实现上部油层与下部油层的分别注气与点火，达到分层点火注气的工艺要求；同时，本发明缩短了内管柱伸入至外管柱的内部的长度，使点火组件贯穿内管柱后点火端伸入至外管柱的内部进行点火作业，由于外管柱的内径远大于内管柱的内径，故能有效增大点火空间，保证点火作业顺利进行，同时由于缩短了内管柱的长度，故能有效达到缩减内管柱生产制造成本的目的；另外，本发明中第一封隔器与第二封隔器均设于点火空间的外部，且第三封隔器与点火位置之间具有较远的距离，从而能有效使各个封隔器均处于温度较低的位置处，从而提高各个封隔器的使用寿命。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明进行示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明提供的分层点火工艺管柱的结构示意图；
图2是本发明提供的分层点火工艺管柱在使用时对上部油层注气的使用状态示意图；
图3是本发明提供的分层点火工艺管柱在使用是对下部油层注气的使用状态示意图；
图4是本发明提供的分层点火方法的步骤流程图。
附图标号说明：
1、外管柱；
11、外注气管；
111、注气孔；
1111、单向阀；
12、第一段隔热管；
13、第一滑套开关；
14、第二段隔热管；
15、第二滑套开关；
16、丝堵；
2、内管柱；
3、第一封隔器；
4、第二封隔器；
5、第三封隔器；
6、点火组件；
61、电缆；
62、电点火器；
7、上部油层；
71、射孔；
8、下部油层；
81、射孔；
9、油井套管；
A、注气路径；
B、注气路径；
C、注气路径。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1～图3所示，本发明提供了一种分层点火工艺管柱，其中，分层点火工艺管柱包括外管柱1、内管柱2与点火组件6，外管柱1的外壁上设有靠近其上端的第一封隔器3与靠近其下端的第二封隔器4，内管柱2同轴地设于外管柱1的内部，内管柱2的外壁上设有能坐封于外管柱1的内壁上的第三封隔器5，第三封隔器5位于第一封隔器3的下方且位于第二封隔器4的上方，外管柱1上于第一封隔器3与第三封隔器5之间开设有至少一个注气孔111，外管柱1上于第三封隔器5与第二封隔器4之间设有能启闭的第一连通组件，内管柱2的下端位于第一连通组件的上方，即内管柱2的下端面不低于第一连通组件所在的位置，如此能缩短内管柱2伸入外管柱1的内部的长度，从而降低内管柱2的生产制造成本，外管柱1的下端于第二封隔器4的下方设有能启闭的第二连通组件，第一连通组件与第二连通组件能分别开启并连通外管柱1的内侧与外管柱1的外侧，点火组件6由上至下贯穿内管柱2并伸至外管柱1的内部，即点火组件6由上至下伸入内管柱2的内部，且点火组件6的下端由内管柱2的下端伸出并到达外管柱1的内部，如此使得点火组件6于外管柱1的内部进行点火，由于外管柱1的内径远大于内管柱2的内径，如此设置与现有技术中在内管柱2的内部进行点火的结构相比能有效扩大点火空间，保证点火作业的顺利进行，点火组件6的点火端能于第一连通组件与第二连通组件之间移动，分别在不同的位置进行点火。在使用时，使第一连通组件的位置与上部油层7的射孔71处相对应，使第二连通组件的位置与下部油层8的射孔81处相对应，在外管柱1内靠近第一连通组件处点火能实现上部油层7的点火作业，在外管柱1内靠近第二连通组件处点火能实现下部油层8的点火作业。
在进行点火作业时，先进行本发明的安装作业，首先将外管柱1下入油井套管9中，使第一连通组件与上部油层7相对应，且第二连通组件与下部油层8相对应，使第一封隔器3于上部油层7的上方坐封于油井套管9的内壁上，第二封隔器4于上部油层7与下部油层8之间坐封于油井套管9的内壁上；然后将内管柱2下入外管柱1的内部，使第三封隔器5坐封于内管柱2的内壁上；接着将点火组件6下入内管柱2的内部，使点火组件6的点火端位于第一连通组件处；再进行上部油层7的点火作业(请参见图2)，开启第一连通组件，使第一连通组件连通外管柱1的内侧与外管柱1的外侧，此时，内管柱2与点火组件6之间的环空、外管柱1与点火组件6之间的环空及第一连通组件连通形成了注气路径A，且内管柱2与外管柱1之间的环空、注气孔111及外管柱1与油井套管9之间的环空连通形成了注气路径B，向内管柱2的内部注气，同时控制点火组件6运行，注入的空气沿注气路径A在外管柱1的内部进行预热后到达上部油层7处，进行点火，使所述上部油层7开始燃烧，接着向外管柱1的内部注气，注气一段时间后，关闭第一连通组件，此时，通过注气路径B中注入的空气使上部油层7保持燃烧；接着进行下部油层8的点火作业(请参见图3)，向下移动点火组件6，使点火组件6的下端位于第二连通组件处，开启第二连通组件，使第二连通组件连通外管柱1的内侧与外管柱1的外侧，此时，内管柱2与点火组件6之间的环空、外管柱1与点火组件6之间环空以及第二连通组件连通形成了注气路径C，向内管柱2的内部注气，同时控制点火组件6运行，注入的空气沿注气路径C在外管柱1的内部进行预热后到达下部油层8处，进行点火，使下部油层8开始燃烧；如此完成上部油层7与下部油层8的分层注气及分层点火作业。
进一步地，如图1～图3所示，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，外管柱1具有顶部开口、底部封闭且内部中空的结构，外管柱1包括由上至下顺次连通的外注气管11、第一段隔热管12、第一滑套开关13、第二段隔热管14及第二滑套开关15，第二滑套开关15的下端通过丝堵16封闭，第一封隔器3设于外注气管11的外壁上，第二封隔器4设于第二段隔热管14的外壁上，注气孔111开设于外注气管11上，第三封隔器5位于外注气管11的内部，第一滑套开关13为第一连通组件，第二滑套开关15为第二连通组件，由于各个油井中上部油层7与下部油层8之间的距离不尽相同，可以通过更换具有不同长度的第二段隔热管14，来改变第一滑套开关13与第二滑套开关15之间的距离，以保证第一滑套开关13与第二滑套开关15能分别对应上部油层7与下部油层8；其中，由于第一封隔器3与第三封隔器5均位于外注气管11处，而点火处分别位于第一滑套开关13与第二滑套开关15处，使第一封隔器3与第三封隔器5与点火处之间的距离较远，故第一封隔器3与第三封隔器5所处位置处的温度相对较低，从而有效保证第一封隔器3与第三封隔器5的使用寿命，同时由于第二封隔器4是设置在第二段隔热管14的外壁上，而第二段隔热管14具有良好的隔热效果，使得第二封隔器4处的位置也大大降低，从而保证第二封隔器4的使用寿命，避免第一封隔器3、第二封隔器4与第三封隔器5在高温环境下坐封失效的情况发生。
作为优选，如图1～图3所示，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，内管柱2的下端高于第一段隔热管12的上端，或内管柱2的下端与第一段隔热管12的上端平齐，从而有效缩短内管柱2的长度，降低内管柱2的生产制造成本。
作为优选，如图1～图3所示，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，点火组件6包括电缆61与电点火器62，电缆61由上至下贯穿内管柱2，电缆61的下端由内管柱2的下端伸出并伸至第一段隔热管12的内部，电点火器62的上端与电缆61相接，电点火器62的下端伸至第一滑套开关13与第二滑套开关15之间，电点火器62的下端为点火端，点火端于第一滑套开关13处点火实现上部油层7的点火作业，在第二滑套开关15处点火实现下部油层8的点火作业。
作为优选，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，第一滑套开关13与第二滑套开关15均包括外筒与内筒，外筒上开设有连通孔，内筒能沿外筒的轴向往复滑动地设于外筒的内部，通过下入井下工具，能控制内筒遮挡并封闭各连通孔或与各连通孔错位并导通各连通孔。
作为优选，如图1～图3所示，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，注气孔111设有多个，多个注气孔111沿外注气管11的轴向均匀间隔分布，以使空气被均匀的注入至外管柱1与油井套管9之间的环空中。
作为优选，如图1～图3所示，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，注气孔111处安装有能供气体由外管柱1的内部流向外管柱1的外部的单向阀1111，以防止注入外管柱1与油井套管9之间的环空中的空气沿注气孔111倒流，保证外管柱1与油井套管9之间的环空中有足够的空气支持上部油层7保持燃烧。
作为优选，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，第一封隔器3为机械坐封封隔器，第二封隔器4与第三封隔器5均为热力坐封封隔器，但需要说明的是，第一封隔器3、第二封隔器4、第三封隔器5的上述各坐封方式仅为本发明的较佳实施例，本发明并不以此为限。
作为优选，本发明提供的分层点火工艺管柱，其中，内管柱2的上端与外管柱1的上端均设有注气流量控制组件，以控制并观测内管柱2与外管柱1的注气量。
如图4所示，本发明还提供了一种分层点火方法，其中，分层点火方法采用如上所述的分层点火工艺管柱实施，分层点火方法包括：
步骤1：将的分层点火工艺管柱的外管柱1下入油井套管9中，使第一连通组件与上部油层7相对应，且第二连通组件与下部油层8相对应，使第一封隔器3于上部油层7的上方坐封于油井套管9的内壁上，第二封隔器4于上部油层7与下部油层8之间坐封于油井套管9的内壁上；
步骤2：将分层点火工艺管柱的内管柱2下入外管柱1的内部，使第三封隔器5坐封于内管柱2的内壁上；
步骤3：将分层点火工艺管柱的点火组件6下入内管柱2的内部，使点火组件6的点火端位于第一连通组件处；
步骤4：开启第一连通组件，使第一连通组件连通外管柱1的内侧与外管柱1的外侧；
步骤5：向内管柱2的内部注气，控制点火组件6点火，使上部油层7燃烧；
步骤6：向外管柱1的内部注气，关闭第一连通组件，向下移动点火组件6，使点火组件6的下端(点火端)位于第二连通组件处；
步骤7：开启第二连通组件，使第二连通组件连通外管柱1的内侧与外管柱1的外侧；
步骤8：向内管柱2的内部注气，控制点火组件6点火，使下部油层8燃烧。
如此即能实现上部油层7与下部油层8的分层注气与分层点火。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的分层点火工艺管柱及点火方法，通过第一封隔器、第二封隔器、第三封隔器及注气孔、第一连通组件、第二连通组件的设置，能在套管的内部形成分别为上部油层与下部油层注气的通道，实现上部油层与下部油层的分别注气与点火，达到分层点火注气的工艺要求；同时，本发明缩短了内管柱伸入至外管柱的内部的长度，使点火组件贯穿内管柱后点火端伸入至外管柱的内部进行点火作业，由于外管柱的内径远大于内管柱的内径，故能有效增大点火空间，保证点火作业顺利进行，同时由于缩短了内管柱的长度，故能有效达到缩减内管柱生产制造成本的目的；另外，本发明中第一封隔器与第二封隔器均设于点火空间的外部，且第三封隔器与点火位置之间具有较远的距离，从而能有效使各个封隔器均处于温度较低的位置处，从而提高各个封隔器的使用寿命。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
