CN103015954A - 采油井井筒组合式重力热管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采油井井筒组合式重力热管，包括至少两重力热管单元，重力热管单元为一连续空心抽油杆，上、下两端分别设有密封堵头，以使重力热管单元的内腔为封闭腔，封闭腔中填充有工质，且密封堵头朝重力热管单元中心的方向凹设有一连接槽；各重力热管单元之间依次通过连接头相连，以形成采油井井筒组合式重力热管，连接头的上、下两端对应嵌设于两相邻重力热管单元之间相对的两密封堵头的连接槽内，并与连接槽的侧壁螺接固定，当该组合式重力热管放置于井下时，各重力热管单元能从井底依次向上传递至上一级的重力热管单元，进而逐级向上传递至井口，更能改善井筒流体温度剖面、提高井口流体温度的作用，有效降低传统超长重力热管失效的风险。

Description

采油井井筒组合式重力热管

技术领域

本发明属于井筒采油技术领域，涉及一种改善采油井井筒流体温度剖面的装置，特别是一种适用于在常规采油方式下，提高井口流体的温度以达到井口流体降粘的采油井井筒组合式重力热管。

背景技术

目前，国内对井筒重力热管改善井筒流体温度剖面方面已经进行了研究，该方法克服了热流体循环、井筒电加热、化学降粘等常用井筒流体降粘方法在实际应用过程中造成热量的巨大浪费以及产出液后处理问题的缺陷，能够利用地层自身的能量改善井筒流体的温度剖面，提高井口流体的温度，达到井口流体降粘的目的，因此，井筒重力热管技术在节能方面具有相当大的优势。

然而，现有的井筒重力热管均为单根超长热管，形成有一较长内腔的热管。在使用中发现，由于该超长热管为单一内腔，不利于将热量由井底传递至井口，容易发生传热失效的风险，使井口流体温度的提高，受到一定局限。

因此，很有必要设计一种采油井井筒组合式重力热管，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采油井井筒组合式重力热管，其能更好地改善井筒流体温度剖面、提高井口流体温度，有效克服了传统超长重力热管失效的风险。

为此，本发明提出一种采油井井筒组合式重力热管，其包括至少两重力热管单元，所述重力热管单元为一连续空心抽油杆，其上、下两端分别设有一密封堵头，以使所述重力热管单元的内腔为一封闭腔，所述封闭腔中填充有在受热时能形成为气态的工质，且所述密封堵头朝所述重力热管单元中心的方向凹设有一连接槽；

其中，各所述重力热管单元之间依次通过一所述连接头相连，以形成所述采油井井筒组合式重力热管，所述连接头的上、下两端对应嵌设于两相邻所述重力热管单元之间相对的两所述密封堵头的连接槽内，并与所述连接槽的侧壁螺接固定，当所述采油井井筒组合式重力热管放置于井筒内时，由于各所述重力热管单元彼此相互独立，能分别形成一热传递单元，使热量从井底由下一级所述重力热管单元吸收后，依次向上传递至上一级的所述重力热管单元，进而将热量逐级向上传递至井口。

如上所述的采油井井筒组合式重力热管，其中，各所述重力热管单元上端的密封堵头的连接槽内设有一接管，所述接管的内端通过所述连接槽底部的接口与所述封闭腔相连通，其外端形成有两支管，其中一所述支管上设置一抽真空控制阀，另一所述支管上设有一工质添加控制阀，在使用中，通过所述抽真空控制阀对所述封闭腔抽真空，能使所述封闭腔具有一定的真空度，再由所述工质添加阀向所述封闭腔内添加所述工质。

如上所述的采油井井筒组合式重力热管，其中，所述密封堵头的连接槽的槽口向外环设有一耳部，所述耳部对应扣合在所述重力热管单元的端口处。

如上所述的采油井井筒组合式重力热管，其中，所述重力热管单元的端口与所述密封堵头的连接槽相接处进一步密封有高强度密封胶。

如上所述的采油井井筒组合式重力热管，其中，所述工质为水、甲醇、丙酮或氟利昂的至少其中之一。

本发明提供的采油井井筒组合式重力热管，采用连续空心抽油杆组合而成，降低了井筒重力热管失效的风险，具有节能、组合灵活、应用成功率高和效果更好等优点。

另外，本发明提供的采油井井筒组合式重力热管，由至少两个相互独立的重力热管单元组合而成，每段重力热管单元由连续空心抽油杆的封闭腔内添加工作介质构成，重力热管单元的数量、各段重力热管单元的长度及内置工作介质依据具体采油井的流体物性参数以及井口流体要求达到的温度来确定；由于各重力热管单元工质的选择更具灵活性，每段重力热管单元内部可以添加不同的工质；当所述采油井井筒组合式重力热管放置于井筒内时，由于各所述重力热管单元彼此相互独立，能分别形成一热传递单元，通过各自内部工作介质的循环相变作用改善井筒流体温度剖面，以使热量从井底依次经各所述重力热管单元逐级向上传递，通过各段重力热管单元的协同作用，能更好地改善井筒流体温度剖面、提高井口流体温度、降低井筒流体粘度，有效降低传统超长重力热管单元失效的风险。

本发明提供的采油井井筒组合式重力热管，能避免其它井筒伴热方式造成能量的大量耗费，减少检泵和热洗的次数，提高井筒重力热管单元应用的成功率，更有利于提高井口流体温度，进一步提高油田开发的经济效益，特别适用于在常规采油方式下，井口流体温度低于或接近原油凝固点的采油井井筒中。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的采油井井筒组合式重力热管的组合示意图，显示了其使用状态；

图2为本发明中单根重力热管单元的组成结构示意图，并显示了在使用时在单根重力热管单元内热量传递过程；

图3为图2中H处的局部放大图。

主要元件标号说明：

10-组合式重力热管，1-重力热管单元，11-封闭腔，12-工质，2-密封堵头，21-连接槽，210-接口，211-接管，212-支管，213-耳部，22-抽真空控制阀，23-工质添加控制阀，3-连接头，4-抽油泵，5-套管，6-油管，7-抽油机。

具体实施方式

本发明提供一种采油井井筒组合式重力热管，其包括至少两重力热管单元，所述重力热管单元为一连续空心抽油杆，其上、下两端分别设有一密封堵头，以使所述重力热管单元的内腔为一封闭腔，所述封闭腔中填充有在受热时能形成为气态的工质，且所述密封堵头朝所述重力热管单元中心的方向凹设有一连接槽；其中，各所述重力热管单元之间依次通过一所述连接头相连，以形成所述采油井井筒组合式重力热管，所述连接头的上、下两端对应嵌设于两相邻所述重力热管单元之间相对的两所述密封堵头的连接槽内，并与所述连接槽的侧壁螺接固定，当所述采油井井筒组合式重力热管放置于井筒内时，由于各所述重力热管单元彼此相互独立，能分别形成一热传递单元，使热量从井底由下一级所述重力热管单元吸收后，依次向上传递至上一级的所述重力热管单元，进而将热量逐级向上传递至井口。

本发明提供的采油井井筒组合式重力热管，采用两端封闭的连续空心抽油杆组合而成，通过各段重力热管单元的协同作用，能更好地改善井筒流体温度剖面、提高井口流体温度、降低井筒内的流体粘度，有效降低传统超长重力热管失效的风险。

图1为本发明的采油井井筒组合式重力热管的组合示意图，显示了其使用状态；图2为本发明中单根重力热管单元的组成结构示意图，并显示了在使用时在单根重力热管单元内热量传递过程；图3为图2中H处的局部放大图。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的采油井井筒组合式重力热管的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

参见图1，本发明提出的一种采油井井筒组合式重力热管10，其包括至少两重力热管单元1，所述重力热管单元1为一连续空心抽油杆，其上、下两端分别设有一密封堵头2，以使所述重力热管单元1的内腔为一封闭腔11，所述封闭腔11中填充有在受热时能形成为气态的工质12，且所述密封堵头2朝所述重力热管单元1中心的方向凹设有一连接槽21，即密封堵头2由外端向重力热管单元的封闭腔凹设有该连接槽；其中，各所述重力热管单元1之间依次通过一所述连接头3相连，以形成所述采油井井筒组合式重力热管10，所述连接头3的上、下两端对应嵌设于两相邻所述重力热管单元1之间相对的两所述密封堵头2的连接槽21内，并与所述连接槽21的侧壁螺接固定，当所述采油井井筒组合式重力热管10放置于井筒内时，由于各所述重力热管单元1彼此相互独立，能分别形成一热传递单元，使热量从井底由下一级所述重力热管单元1吸收后，依次向上传递至上一级的所述重力热管单元1，进而将热量逐级向上传递至井口。另外，为提高本发明在使用中的抗腐蚀性，还可对每根重力热管单元的内壁做钝化处理。

需要指出的是，本发明提出的采油井井筒组合式重力热管，各重力热管单元的数量、各段重力热管单元的长度及内置工作介质，依据具体采油井的流体物性参数以及井口流体要求达到的温度来确定；另外，本发明采用连续空心抽油杆，能有效地提高井口流体温度、降低井筒流体粘度。

优选的实施方式是，各所述重力热管单元1上端的密封堵头2的连接槽21内设有一接管211，所述接管211的内端通过所述连接槽底部的接口210与所述封闭腔11相连通，其外端形成有两支管212，其中一所述支管212上设置一抽真空控制阀22，另一所述支管212上设有一工质添加控制阀23，在使用中，与先密封重力热管单元的下端并由上端向封闭腔内填充工质，再封闭上端的工质填充方式相比，在将重力热管单元的两端封闭之后，可先由所述抽真空控制阀22通过接管211内腔及接口210对所述封闭腔11抽真空，使所述封闭腔具有一定的真空度(比如在10KPa以上)，再关闭抽真空控制阀22，并由所述工质添加阀23经接管211及接口210向所述封闭腔11内添加所述工质，之后，关闭工质添加控制阀23，即可将接管的外端封闭，而封闭腔内的工质则能形成气液两相状态，最后再将各重力热管单元相连接，即可形成该采油井井筒组合式重力热管。

其中，所述密封堵头2的连接槽21的槽口向外环设有一耳部213，所述耳部213对应扣合在所述重力热管单元1的端口处。

为提高重力热管单元与密封堵头之间的密封性，优选在所述重力热管单元1的端口与所述密封堵头2的连接槽21相接处进一步密封有高强度密封胶。

另外，所述工质为水、甲醇、丙酮或氟利昂的至少其中之一，使得在实际作业时，重力热管单元中工质的选择更具灵活性，即各相邻所述重力热管单元中可填充水、甲醇、丙酮或氟利昂的其中一种工质，或两种以上工质的组合，以满足不同工况条件的使用要求，通过各段重力热管单元的协同作用，达到更好地起到改善井筒流体温度剖面、提高井口流体温度、降低井口流体粘度的作用。在具体使用中，也不限于以上为限，又如，每间隔一定数量的重力热管单元后，改变所填充的工质或工质组合，如此循环……，可达到不同的使用效果。

请一并参见图2、图3，本发明提出的采油井井筒组合式重力热管，在具体实施时，将其底端通过接头固定于抽油泵4上，并随抽油泵4一并下入套管5内的油管(俗称井筒)6中，而其上端连接至井口处的抽油机7处(具体参见图1)，在使用时，该采油井井筒组合式重力热管能将井底热量传递至井口，在此结合图2，以最低端的重力热管单元为例，对热量传递过程加以说明：

在抽油泵4将流体(原油)抽入油管6中后，在抽油机7的作用下，流体会沿油管6的内腔上行(该采油过程为现有技术，在此不再赘述)，此时，该重力热管单元以其底端处油管6中的流体温度作为输入温度(见图2中箭头L1)，一方面，其内腔中的工质吸收该底端处的流体的热量，可降低井筒流体温度及提高流体粘度，另一方面，工质吸热后，在封闭腔中循环相变，吸热后由液态变为气态，并将热量向上传递到封闭腔的顶部输出(见图2中箭头L2)，向外传递给流体，以提高该重力热管单元顶部处的井筒流体温度，降低该部位的流体粘度，而气相的该工质在释放热量后，则重新形成液相并沿封闭腔侧壁向下流动回到封闭腔的底部，以再次吸热，进行下一次的循环变相，具体参见图2中封闭腔内的箭头走向；之后，其上一级的重力热管单元，则以最低端的该重力热管单元顶部的流体温度作为输入温度，使其封闭腔内的工质吸热后循环变相，向上传递热量，该过程与前述相同，不再赘述……，如此传递下去，使得井筒底部的热量能不断向上传递，直到将热量传递给井口处的流体，达到提高井口流体的温度，降低井口流体粘度，改善井筒流体温度剖面的目的。

本发明提出的采油井井筒组合式重力热管，能够利用地层自身能量改善井筒流体温度剖面、提高井口流体温度、降低井口流体粘度、避免其它井筒伴热方式造成能量的大量耗费、减少检泵和热洗的次数，同时，提高了井筒重力热管应用的成功率、工作介质搭配更佳灵活，更有利于提高井口流体温度，进一步提高油田开发的经济效益。

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。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种采油井井筒组合式重力热管，其特征在于，所述采油井井筒组合式重力热管包括至少两重力热管单元，所述重力热管单元为一连续空心抽油杆，其上、下两端分别设有一密封堵头，以使所述重力热管单元的内腔为一封闭腔，所述封闭腔中填充有在受热时能形成为气态的工质，且所述密封堵头朝所述重力热管单元中心的方向凹设有一连接槽；

其中，各所述重力热管单元之间依次通过一所述连接头相连，以形成所述采油井井筒组合式重力热管，所述连接头的上、下两端对应嵌设于两相邻所述重力热管单元之间相对的两所述密封堵头的连接槽内，并与所述连接槽的侧壁螺接固定，当所述采油井井筒组合式重力热管放置于井筒内时，由于各所述重力热管单元彼此相互独立，能分别形成一热传递单元，使热量从井底由下一级的所述重力热管单元吸收后，依次向上传递至上一级的所述重力热管单元，进而将热量逐级向上传递至井口。

2.如权利要求1所述的采油井井筒组合式重力热管，其特征在于，各所述重力热管单元上端的密封堵头的连接槽内设有一接管，所述接管的内端通过所述连接槽底部的接口与所述封闭腔相连通，其外端形成有两支管，其中一所述支管上设置一抽真空控制阀，另一所述支管上设有一工质添加控制阀，在使用中，通过所述抽真空控制阀对所述封闭腔抽真空，能使所述封闭腔具有一定的真空度，再由所述工质添加阀向所述封闭腔内添加所述工质。

3.如权利要求1所述的采油井井筒组合式重力热管，其特征在于，所述密封堵头的连接槽的槽口向外环设有一耳部，所述耳部对应扣合在所述重力热管单元的端口处。

4.如权利要求1至3任一项所述的采油井井筒组合式重力热管，其特征在于，所述重力热管单元的端口与所述密封堵头的连接槽相接处进一步密封有高强度密封胶。

5.如权利要求1所述的采油井井筒组合式重力热管，其特征在于，所述工质为水、甲醇、丙酮或氟利昂的至少其中之一。

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