一種熱采多功能注熱管柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開餓一種熱采多功能注熱管柱，包括：套管以及設置在所述套管中的隔熱管、防污染控制部和水平段注熱部，所述隔熱管設置在所述套管的上部，所述防污染控制部設置在所述隔熱管與水平段注熱部之間分別與所述隔熱管和水平段注熱部連接。本實用新型的熱采多功能注熱管柱通過設置防污染控制部避免油層被污染，確保海上稠油熱采水平井的有效動用。
【專利說明】一種熱采多功能注熱管柱
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油開采設備【技術領域】，尤其涉及一種熱采多功能注熱管柱。
【背景技術】
[0002]在海上油田的稠油開采中，對于粘度比較高的，水驅開發采收率低，采出程度低的稠油油井，目前主要采用注入多元熱流體(氮氣+ 二氧化碳+水蒸汽)的方法，提高油層的溫度來降低地層原油的粘度，改變地層原油的流動能力，注入的氮氣具有擴大多元熱流體的地下波及作用范圍、對地層增能保壓、對近井地帶的疏通作用，注入的二氧化碳對稠油具有溶解、溶脹降粘作用，碳酸對地層具有解堵作用，達到提高原油采收率的目的。
[0003]目前海上稠油熱采的注入管柱主要采用“隔熱油管+環空連續注入氮氣”，同時在水平段配套均勻注入管柱實現長水平段的熱流體的均勻注入，確保長水平段注入效果及水平井的均衡動用，這種管柱結構簡單可靠，風險性比較小，但目前這種注入管柱還存在以下問題:
[0004](I)在火災、平臺傾覆、地面閥門失效、其它意外發生時，無法實現油流緊急關斷，會造成人員傷亡、設備損壞和漏油事故，存在一定的安全隱患。
[0005](2)在注入多元熱流體、燜井放噴后，轉入人工舉升時，為了防止井噴等隱患，需要進行洗井、壓井作業，作業時采用的入井液會導致一定量的熱損失和對被注熱后的油層造成冷傷害，同時入井液因為與地層流體、巖石的不配伍性會污染油層，影響注入熱流體后油層的熱采效果。
[0006](3)注入熱流體時水平段的均勻注入管柱每段之間存在多元熱流體的竄流和互相干擾問題，對于非均質嚴重的油層這種層段之間的干擾會更加嚴重，一定程度上會影響熱采水平井的注熱效果。
實用新型內容
[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供一種熱采多功能注熱管柱，能夠避免稠油熱采井注熱及放噴過程中發生油層污染。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型的一種熱采多功能注熱管柱，包括:套管以及設置在所述套管中的隔熱管、防污染控制部和水平段注熱部，所述隔熱管設置在所述套管的上部，所述防污染控制部設置在所述隔熱管與水平段注熱部之間分別與所述隔熱管和水平段注熱部連接。
[0009]進一步地，還包括井筒安全控制部，所述井筒安全控制部設置在所述隔熱管與防污染控制部之間分別與所述隔熱管和防污染控制部連接。
[0010]進一步地，還包括井筒隔熱部，所述井筒隔熱部設置在所述隔熱管與井筒安全控制部之間分別與所述隔熱管和井筒安全控制部連接。
[0011]進一步地，所述防污染控制部包含熱采防污染密封懸掛器和熱采防污染開關，所述熱采防污染密封懸掛器分別與所述井筒安全控制部和熱采防污染開關連接，所述熱采防污染開關連接在所述熱采防污染密封懸掛器的下部，并與所述水平段注熱部連接。
[0012]進一步地，所述熱采防污染密封懸掛器包含主體、將主體錨定在所述套管上的錨定部件以及密封部件，所述錨定部件設置在所述主體上，所述主體的上端與所述井筒安全控制部連接，所述主體的下端與所述熱采防污染開關連接，所述密封部件設置在所述主體上與所述套管的內壁貼緊。
[0013]進一步地，所述井筒安全控制部包含安全閥和插管密封裝置，所述安全閥連接在所述隔熱管上，所述插管密封裝置分別與所述熱采防污染密封懸掛器的主體的上端和井筒隔熱部連接。
[0014]進一步地，所述插管密封裝置包含密封插管和密封套筒，所述密封套筒連接在所述熱采防污染密封懸掛器的主體的上端，所述密封插管的一端與所述井筒隔熱部連接，另一端穿過所述密封套筒、所述熱采防污染密封懸掛器的主體和所述熱采防污染開關通入所述水平段注熱部，所述密封插管與所述密封套筒形成配合密封。
[0015]進一步地，所述井筒隔熱部包含用于替出油套環空的液體的熱采氣舉偏心單流閥，所述熱采氣舉偏心單流閥的一端與所述隔熱管的下端連接，另一端與所述密封插管連接。
[0016]進一步地，所述水平段注熱部包含輸氣管、多個均衡注熱閥、水平段封隔密封器以及導向圓堵，所述輸氣管的輸氣口與所述熱采防污染開關連接，所述均衡注熱閥間隔的設置在所述輸氣管上，所述水平段封隔密封器設置在兩均衡注熱閥之間，所述導向圓堵設置在所述輸氣管的末端。
[0017]進一步地，所述水平段注熱部還包含水平段扶正器，所述水平段扶正器設置在兩水平段封隔密封器之間。
[0018]綜上所述，本實用新型的熱采多功能注熱管柱通過設置防污染控制部避免油層被污染，確保海上稠油熱采水平井的有效動用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的熱采多功能注熱管柱的結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的替出油套環空的液體的工作原理示意圖；
[0021]圖3為本實用新型的注入多元熱流體的工作原理示意圖；
[0022]圖4為本實用新型的地層流體被舉升到地面的工作原理示意圖；
[0023]圖5為本實用新型的起出上部管柱時熱采防污染開關關閉的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本申請的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0025]如圖1所示，本實施方式的熱采多功能注熱管柱包括:套管17以及設置在套管17中的隔熱管1、防污染控制部18和水平段注熱部19，隔熱管I設置在套管17的上部，防污染控制部18設置在隔熱管I與水平段注熱部19之間分別與隔熱管I和水平段注熱部19連接。[0026]本實施方式的熱采多功能注熱管柱還可以包括井筒安全控制部20，井筒安全控制部20設置在隔熱管I與防污染控制部18之間分別與隔熱管I和防污染控制部18連接。
[0027]本實施方式的熱采多功能注熱管柱還可以包括井筒隔熱部21，井筒隔熱部21設置在隔熱管I與井筒安全控制部20之間分別與隔熱管I和井筒安全控制部20連接。
[0028]井筒隔熱部21包括用于替出油套環空的液體的熱采氣舉偏心單流閥2，熱采氣舉偏心單流閥2的一端直接通過螺紋連接于隔熱管I的下端，另一端與井筒安全控制部20包括的插管密封裝置5的密封插管9連接，且設置在隔熱管I靠下部；在注入多元熱流體前，通過熱采氣舉偏心單流閥2注入用于隔熱的環空氣體3，替出作業過程中的入井液。環空氣體3主要是導熱系數低的氮氣。油套環空是指套管17內壁與隔熱管I的外壁構成的空間。
[0029]井筒隔熱部21能夠實現更好的隔熱效果。
[0030]防污染控制部18包括熱采防污染密封懸掛器6和熱采防污染開關7。井筒安全控制部20包括安全閥4和插管密封裝置5。熱采防污染密封懸掛器6分別與井筒安全控制部20的插管密封裝置5和熱采防污染開關7連接，熱采防污染開關7連接在熱采防污染密封懸掛器6的下部，并與水平段注熱部19連接。
[0031]熱采防污染密封懸掛器6包含主體22、將主體22錨定在套管17上的錨定部件11和密封油套環空的密封部件12。錨定部件11設置在主體22上，主體22的上端與插管密封裝置5連接，主體22的下端與熱采防污染開關7連接，密封部件12設置在主體22上與套管17的內壁貼緊。熱采防污染開關7通過螺紋緊接在熱采防污染密封懸掛器6的下面。
[0032]防污染控制部18能夠避免稠油熱采井注熱及放噴過程中發生油層污染。
[0033]安全閥4兩端通過螺紋連接于隔熱管I上，設置在隔熱管I靠上部，安全閥4上設置有液控管線8，液控管線8內充滿耐高溫的油，通過液控管線8里的高溫油控制安全閥4的開和關。插管密封裝置5分別與熱采防污染密封懸掛器6的主體22的上端和熱采氣舉偏心單流閥2的下端連接。
[0034]插管密封裝置5包括密封插管9和密封套筒10，密封套筒10連接在熱采防污染密封懸掛器6的主體22的上端，密封插管9的上端與熱采氣舉偏心單流閥2的下端直接連接，下端設置在密封套筒10內，與密封套筒10形成配合密封，且穿過密封套筒10、熱采防污染密封懸掛器6的主體22和熱采防污染開關7通入水平段注熱部19 ;密封套筒10下端直接接于熱采防污染密封懸掛器6的主體22的上端。
[0035]井筒安全控制部20實現井下安全控制，能夠在意外情況下實現安全控制，達到可靠的井下安全，消除海上稠油注多元熱流體熱采過程中意外情況下的安全隱患。
[0036]水平段注熱部19設置在熱采水平井的油層段A，包含輸氣管23、多個均衡注熱閥13、水平段封隔密封器14以及導向圓堵16。輸氣管23的輸氣口與熱采防污染開關7連接，均衡注熱閥13間隔的設置在輸氣管23上，均衡注熱閥13設置在水平段的不同油層段；水平段封隔密封器14設置在兩均衡注熱閥13之間，用于封隔不同的層段；導向圓堵16設置在輸氣管23的末端，封堵水平段輸氣管，防止熱流體從末端流出，同時在管柱下井過程中具有導向功能。水平段注熱部19還包含水平段扶正器15，水平段扶正器15設置在輸氣管23上的兩水平段封隔密封器14之間，用于扶正水平段注熱管柱。
[0037]水平段注熱部19能夠實現分段封隔均勻注熱，提高了海上稠油熱采水平井的注熱效果。
[0038]隔熱管I可以采用高真空隔熱管。
[0039]下面對本實用新型的工作原理進行說明。
[0040]如圖2所示，按照海上稠油熱采水平井注入多元熱流體熱采方案設計要求，配置均衡注熱閥13、水平段封隔密封器14和水平段扶正器15的數量。在向油層注入多元熱流體之前，先從套管經熱采偏心氣舉單流閥2用氮氣替換出油套環空的液體C，使油套環空充滿導熱系數低的氮氣，確保整個注入管柱的隔熱效果。
[0041]如圖3所示，然后按照注入工藝設計要求，通過隔熱管I進行多元熱流體D的注入。多元熱流體D經過隔熱管1、安全閥4、熱采偏心氣舉單流閥2、插管密封裝置5、熱采防污染密封懸掛器6和熱采防污染開關7進入到水平段注熱部19，然后經過均衡注熱閥13，通過均衡注熱閥13進行流量的分配，通過套管17水平段的篩管，再進入不同的油層段E、F、G。水平段封隔密封器14主要把不同的油層段E、F、G分隔開，確保不同層段配注的熱流體不互相竄流，水平段扶正器15主要起扶正水平段注熱管柱作用，確保水平段封隔密封器14的居中及密封效果。在注熱過程中，由于熱采懸掛密封器6密封了油套環空，切斷了油套環空流體的通道，保證注入的熱流體不上竄到熱采懸掛密封器6之上。
[0042]如圖4所示，注熱結束后，進行燜井，燜井結束后，打開隔熱管I對應的閘門，進行放噴生產。地層流體(油水氣)H分別通過注熱閥進入到注熱管柱內，靠井底壓力把地層流體H舉升到地面。
[0043]在整個生產放噴生產過程中，如果遇到意外情況(在火災、平臺傾覆、地面閥門失效、其它意外發生時)，地面控制系統泄掉安全閥4上的液控管線8內的壓力，切斷油管內流體的通道，同時熱采防污染密封懸掛器6密封了油套環空，切斷了油套環空流體的通道，這樣就確保了井底流體不噴出地面，消除了意外情況的安全隱患。
[0044]如圖5所示，在結束放噴生產后，需要進行換生產管柱作業時，上提隔熱管1，密封插管9就隨著隔熱管I的起出從熱采防污染開關7內拔出，熱采防污染開關7的液流通道被關閉，切斷了地層流體進入管柱內的通道，此時可以進行不壓井起管柱作業，起出熱采防污染密封懸掛器6以上的管柱，熱采防污染密封懸掛器6以下的管柱仍留在井下，實現下一輪的注熱。
[0045]當完成注熱管柱的起出后，進行生產管柱的下入，當生產管柱下到設計位置后，生產管柱下端接的插管又插入熱采防污染開關7。打開熱采防污染開關7，連同液流通道，實現正常的采油生產。
[0046]另外，在實際使用中，可根據油藏地質參數、注入熱流體的參數在注熱管柱水平段的不同位置上間隔放置多個均衡注熱閥13，多個水平段分段封隔密封器14，水平段多個扶正器15，可實現對長水平段不同層段同時分段封隔配注的需求。
[0047]綜上所述，本實用新型具有好的隔熱效果、安全控制、防污染控制、分段封隔均勻注熱等多種功能，解決了目前海上稠油熱采井注熱管柱存在的注熱及放噴過程中的安全隱患問題、油層污染問題、無法實現分段封隔均衡助熱問題，確保海上稠油熱采水平井的熱采效果并消除存在的安全隱患。
[0048]本實用新型集高效井筒隔熱、井下安全控制、防污染控制、水平段分段封隔注熱于一體，具有較高的隔熱性能，可靠的井下安全控制，消除油層被污染和確保長水平段注熱效果等多種功能，其應用消除了海上稠油注多元熱流體熱采過程中的安全隱患，消除了作業過程中入井液對油層的污染和冷傷害，提高了海上稠油熱采水平井的注熱效果，確保海上稠油熱采水平井的有效動用。
[0049]當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本實用新型做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種熱采多功能注熱管柱，其特征在于，包括:套管(17)以及設置在所述套管(17)中的隔熱管(I)、防污染控制部(18)和水平段注熱部(19)，所述隔熱管(I)設置在所述套管(17)的上部，所述防污染控制部(18)設置在所述隔熱管(I)與水平段注熱部(19)之間分別與所述隔熱管(I)和水平段注熱部(19)連接。
2.如權利要求1所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，還包括井筒安全控制部(20)，所述井筒安全控制部(20)設置在所述隔熱管(I)與防污染控制部(18)之間分別與所述隔熱管(I)和防污染控制部(18)連接。
3.如權利要求2所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，還包括井筒隔熱部(21)，所述井筒隔熱部(21)設置在所述隔熱管(I)與井筒安全控制部(20)之間分別與所述隔熱管(I)和井筒安全控制部(20)連接。
4.如權利要求3所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述防污染控制部(18)包含熱采防污染密封懸掛器(6)和熱采防污染開關(7)，所述熱采防污染密封懸掛器(6)分別與所述井筒安全控制部(20)和熱采防污染開關(7)連接，所述熱采防污染開關(7)連接在所述熱采防污染密封懸掛器(6)的下部，并與所述水平段注熱部(19)連接。
5.如權利要求4所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述熱采防污染密封懸掛器(6)包含主體(22)、將主體(22)錨定在所述套管(17)上的錨定部件(11)以及密封部件(12)，所述錨定部件(11)設置在所述主體(22)上，所述主體(22)的上端與所述井筒安全控制部(20)連接，所述主體(22)的下端與所述熱采防污染開關(7)連接，所述密封部件(12)設置在所述主體(22)上與所述套管(17)的內壁貼緊。
6.如權利要求5所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述井筒安全控制部(20)包含安全閥(4)和插管密封裝`置(5)，所述安全閥(4)連接在所述隔熱管(I)上，所述插管密封裝置(5)分別與所述熱采防污染密封懸掛器(6)的主體(22)的上端和井筒隔熱部(21)連接。
7.如權利要求6所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述插管密封裝置(5)包含密封插管(9)和密封套筒(10)，所述密封套筒(10)連接在所述熱采防污染密封懸掛器(6)的主體(22)的上端，所述密封插管(9)的一端與所述井筒隔熱部(21)連接，另一端穿過所述密封套筒(10)、所述熱采防污染密封懸掛器(6)的主體(22)和所述熱采防污染開關(7)通入所述水平段注熱部(19)，所述密封插管(9)與所述密封套筒(10)形成配合密封。
8.如權利要求7所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述井筒隔熱部(21)包含用于替出油套環空的液體的熱采氣舉偏心單流閥(2)，所述熱采氣舉偏心單流閥(2)的一端與所述隔熱管(I)的下端連接，另一端與所述密封插管(9)連接。
9.如權利要求8所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述水平段注熱部包含輸氣管(23)、多個均衡注熱閥(13)、水平段封隔密封器(14)以及導向圓堵(16)，所述輸氣管(23)的輸氣口與所述熱采防污染開關(7)連接，所述均衡注熱閥(13)間隔的設置在所述輸氣管(23)上，所述水平段封隔密封器(14)設置在兩均衡注熱閥(13)之間，所述導向圓堵(16)設置在所述輸氣管(23)的末端。
10.如權利要求9所述的熱采多功能注熱管柱，其特征在于，所述水平段注熱部(19)還包含水平段扶正器(15)，所述水平段扶正器(15)設置在兩水平段封隔密封器(14)之間。
【文檔編號】E21B17/00GK203441454SQ201320311863
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2013年5月31日
【發明者】孫永濤, 劉花軍, 王少華, 劉海濤, 顧啟林, 馬增華, 姜杰 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司