CN102720475A - 一种海上油田安全节能不动管柱降粘、防蜡系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，包括水的加热部分、水的注入部分、井下同轴管柱部分和控制部分；水的加热部分采用热泵机组；井下同轴管柱部分包括下入在油管内的连续油管管串和保温管；连续油管管串包括自下而上依次连接的单流阀、管内封隔器、管内安全阀和连续油管；保温管下入在连续油管内并与连续油管形成高温水循环环空；连续油管和油管形成与管内安全阀出口连通的采油环空；加热部分的高温水经注入部分进入保温管上端，高温水经环空循环放热后变为低温水进入加热部分；控制部分控制循环水压力打开管内安全阀建立采油通道，通过控制循环水温度实现采出原油的降粘和防蜡。本发明安全节能，能适用海上油田。

Description

一种海上油田安全节能不动管柱降粘、防蜡系统

技术领域

本发明属于油田加热降粘采油技术领域，可以实现油井清防蜡、稠油开采，是一种适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统。

背景技术

目前，国内部分油田，采用电加热降粘、防蜡或电磁防蜡。电加热即是将加热电缆置于井筒之中，通过电能转化为热能实现。电加热技术和电磁防蜡可以缓解稠油、析蜡现象，但由于需消耗大量电能，造成能源和成本的浪费。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，包括水的加热部分、水的注入部分、井下同轴管柱部分和控制部分；

所述水的加热部分包括依次相连的潜水泵、水的净化处理设备和带有换热器的热泵机组，所述换热器设有高温水出口和低温水进口；

所述水的注入部分包括柱塞泵，所述柱塞泵的进口与换热器高温水出口连通；

所述井下同轴管柱部分包括下入在油管内的连续油管管串和保温管；

所述连续油管管串包括自下而上依次连接的单流阀、管内封隔器、管内安全阀和连续油管，所述连续油管悬挂在连续油管挂上，所述连续油管挂固定在井口上；

所述保温管下入在所述连续油管内，悬挂在保温管挂上，所述保温管挂固定在井口上；

所述保温管和连续油管之间形成与保温管相通的高温水循环环空；

所述连续油管和油管之间形成与所述管内安全阀的出口连通的采油环空；

所述柱塞泵的出口与所述保温管的上端连接，所述高温水循环环空的上端设有与换热器低温水进口连通的低温水出口；

所述控制部分通过控制所述高温水循环环空内的循环水压力打开所述管内安全阀建立采油通道，通过控制高温水循环环空内的循环水温度实现采出原油的降粘和防蜡。

所述流体注入部分还包括过滤器，所述过滤器的进口与换热器高温水出口连接，过滤器的出口与柱塞泵的进口连接。

所述柱塞泵上装有蓄能器和溢流阀。

在连接所述低温水出口和换热器低温水进口的管道上设有节流阀。

所述控制部分采用PLC控制系统。

本发明具有的优点和积极效果是：采用热泵加热技术，结合井下同轴管柱形成桥式采油和水循环通道结构，采用PLC控制系统，节能环保，解决了加热管柱热短路问题，不动管柱，安全可靠地完成了对稠油油田和结蜡井进行加热循环，有效地达到了降粘和防蜡的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，包括水的加热部分、水的注入部分、井下同轴管柱部分和控制部分；

所述水的加热部分包括依次相连的潜水泵、水的净化处理设备和带有换热器的热泵机组，所述换热器设有高温水出口和低温水进口。该部分主要为热泵机组，设备运行特征为：经潜水泵取来的T1℃水的经水的净化处理设备处理后进入热泵的蒸发器，经蒸发吸热后，T2℃的水的排入大海；提取的热量经换热器转换后通过冷凝器释放，可根据所需温度增加热泵级数。

所述水的注入部分包括过滤器和柱塞泵，过滤器的进口与换热器高温水出口连接，过滤器的出口与柱塞泵的进口连接。换热器输出的高温水经过滤器，进入柱塞泵，出泵时升压至15MPa进入井下同轴管柱部分中的保温管中，在井内循环后排出，继续循环加热，完成对井下结蜡的加热清蜡处理。

所述井下同轴管柱部分包括下入在油管7内的连续油管管串和保温管5；所述连续油管管串包括自下而上依次连接的单流阀2、管内封隔器3、管内安全阀4和连续油管6，所述连续油管6悬挂在连续油管挂8上，所述连续油管挂8固定在井口9上；所述保温管5下入在所述连续油管6内，悬挂在保温管挂10上，所述保温管挂10固定在井口9上；所述保温管5和连续油管6之间形成与保温管5相通的高温水循环环空，所述连续油管6和油管7之间形成与所述管内安全阀4的出口连通的采油环空，所述柱塞泵的出口与所述保温管5的上端连接，所述高温水循环环空的上端设有与所述换热器低温水进口连通的低温水出口。

安装时，利用连续油管作业设备下入连续油管管串，然后将连续油管悬挂在连续油管挂上；利用保温管作业设备在连续油管内下入保温管，悬挂在保温管挂上，并坐好全部井口。

使用时，从连续油管内打压力，打压到P1压力时，例如P1是15MPa时，坐封管内封隔器，继续打压至P2压力，P2>P1，例如P2取20MPa，管内安全阀内的剪钉会被剪断，此时管内安全阀的活塞移动推开阀板，打开采油通道。一旦打开采油通道，连续油管内的压力会立刻下降，此时停止打压，停止打压后管内安全阀的阀板会在弹簧作用力下关闭采油通道。启动水的加热部分和水的注入部分，向保温管内注入高温水，高温水流经保温管和高温水循环环空，并经高温水循环环空上端的低温水出口返出地面，进入换热器低温水进口，从而建立循环。此时管内安全阀会在管内高温水的压力作用下，将阀板打开，建立采油通道。

水的注入部分通过采用装有蓄能器和溢流阀的柱塞泵来保证输出压力稳定的高温水。通过在出井低温水管道上安装节流阀憋压，保证管内安全阀的稳定开启。节流阀的开度大小由控制部分自动控制。电潜泵1开启后，可以开始生产，若要停止生产，则要先关闭电潜泵1，再关闭柱塞泵。

所述控制部分通过控制所述高温水循环环空内的循环水压力打开所述管内安全阀建立采油通道，通过控制高温水循环环空内的循环水温度实现采出原油的降粘和防蜡。

控制部分通过地面PLC控制系统进行数据采集，通讯和处理。对系统中的压力，流量，温度等参数进行实时监控和调节。采用一泵一井或一泵多井形式，对各井下进行同时或单独控制，完成每口井的参数调节，回路间不相互干扰。

开启管内安全阀需要高温水循环环空内的循环水压力达到设定值，例如15MPa，并且最好保持恒定。如果循环水压力达不到设定值，管内安全阀将关闭生产通道，井下的电潜泵将过载，烧坏潜油电机，造成起泵作业。因此，本发明在柱塞泵上装有蓄能器和溢流阀，在连接所述低温水出口和换热器低温水进口的管道上设有节流阀，通过对它们进行调节来控制循环水压力恒定。当循环水压力高于设定值时，打开溢流阀溢流，使循环水压力降低至设定值；当循环水压力低于设定值时，可开启蓄能器增压，关闭节流阀憋压。

采油时，先打开柱塞泵，并使其输出压力稳定，以保证管内安全阀的稳定开启，然后开启电潜泵1，开始生产；井喷时，先关闭电潜泵1，然后关闭柱塞泵，则管内安全阀关闭连续油管通道，实现整个油管关断，能够有效防止井喷。

本发明的特点在于：

1）采用热泵技术，节能环保。

利用热泵技术，以海水作为热源为例，若输入电功率为W,当W=210kW时，从T=8℃的海水中可以汲取热能输出W2=400kW的功率，从而消耗少量电能提取海水能量，达到加热井筒原油的目的。如平台条件允许，可利用平台生产污水作为加热介质，若将温度较高的生产污水用于热泵技术中会大大提高热效率，降低能耗，更加有利于节能。

2）井下同轴管柱，解决了热短路现象。

井下同轴管柱部分由双层同轴管组成，内层开放且管为保温管，外层末端封闭，从而形成回路。利用此回路，将地面加热后的液体用柱塞泵从双层同轴管的中心管泵入，从同轴管的环空流出，强制循环，把热能传递给原油，使原油升温降粘除蜡。经计算这种流向不会造成热短路，反向循环如液体流向是从环空进、中心保温管出则不能实现。

3）安全可靠，不动管柱。

通过控制部分保证井下压力稳定；结合安全阀和封隔器的使用，可防止井喷；同时，在井下同轴管柱下入过程中，采油井不用动管柱、无需修井机，无需起泵、检泵作业。

4）流程中采用PLC自动控制系统。

整套系统通过PLC对所有压力、温度及流量数据进行实时采集与处理，通过变频电机来调节泵转速，流程在触摸屏幕上显示，从而可以很清楚地看到循环热水的入井流量和出井流量、入井温度和出井温度。若采用一泵多井的加热方式，井口的整体布局采用“并联”结构，方便于同时或单独进行加热循环。

综上所述，本发明采油和水循环通道采用桥式设计结构，两条通道进出循环液，特殊通道过油，结构互不干涉。坐封通道、液控通道、采油通道为集成设计结构。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，其特征在于，包括水的加热部分、水的注入部分、井下同轴管柱部分和控制部分；

所述水的加热部分包括依次相连的潜水泵、水的净化处理设备和带有换热器的热泵机组，所述换热器设有高温水出口和低温水进口；

所述水的注入部分包括柱塞泵，所述柱塞泵的进口与换热器高温水出口连通；

所述井下同轴管柱部分包括下入在油管内的连续油管管串和保温管；

所述连续油管管串包括自下而上依次连接的单流阀、管内封隔器、管内安全阀和连续油管，所述连续油管悬挂在连续油管挂上，所述连续油管挂固定在井口上；

所述保温管下入在所述连续油管内，悬挂在保温管挂上，所述保温管挂固定在井口上；

所述保温管和连续油管之间形成与保温管相通的高温水循环环空；

所述连续油管和油管之间形成与所述管内安全阀的出口连通的采油环空；

所述柱塞泵的出口与所述保温管的上端连接，所述高温水循环环空的上端设有与换热器低温水进口连通的低温水出口；

所述控制部分通过控制所述高温水循环环空内的循环水压力打开所述管内安全阀建立采油通道，通过控制高温水循环环空内的循环水温度实现采出原油的降粘和防蜡。

2.根据权利要求1所述的适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，其特征在于，所述流体注入部分还包括过滤器，所述过滤器的进口与换热器高温水出口连接，过滤器的出口与柱塞泵的进口连接。

3.根据权利要求1所述的适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，其特征在于，所述柱塞泵上装有蓄能器和溢流阀。

4.根据权利要求1所述的适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，其特征在于，在连接所述低温水出口和换热器低温水进口的管道上设有节流阀。

5.根据权利要求1所述的适用于海上油田安全节能的不动管柱降粘、防蜡系统，其特征在于，所述控制部分采用PLC控制系统。