CN103362476A - 防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统 - Google Patents

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雷海燕
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Abstract

本发明公开了一种防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统装置，其方案是：在采油管的外侧依次嵌套内套管和外套管，将辅助热源、第一、第二截止阀、单向阀以及循环水泵依次串接。辅助热源的热水侧经第三截止阀、第四截止阀接至外套管进水口；外套管出水口通过管路经第五、第六截止阀接至循环水泵。第六、第七和第八截止阀可根据油管底部原油温度和地层条件，设定套管换热器导热流体的流动方式。利用井下套管换热器，可将采油管底部较高温度的原油和地层中的热量带至油管上部，用以弥补上部地层油井的热量散失，无需附加辅助热源或辅以少量加热，在不停产的情况下，保持输油管畅通不结蜡堵塞，实现持续的高产出油。

Description

防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统
技术领域
本发明属于强化传热技术领域，具体涉及到一种为防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统装置。
背景技术
原油在开采过程中沿采油管上升时温度会逐渐降低，并且越接近地面温差也越来越大。由于采油管束随着地面高度的提升而管壁的温度在降低，原油中的硬蜡将会凝固在金属采油管管壁上，使采油管的管径变小油量减少甚至结蜡堵塞，这样会极大地影响原油的开采进度和油管的使用寿命。为了防止结蜡多采用的做法是，将采油管提出地面，通过火烤排蜡后再重新放置地下，该方法不仅需要停产、费用昂贵，而且将造成很大的经济损失。目前也有采用电加热、蒸汽加热或者燃烧天然气加热等方式。其中电加热和天然气加热需消耗大量的高品位能源，而蒸汽加热不仅设备昂贵，并且需要在停采状况下向油井内采油套管注入高温高压蒸汽，所以金属采油管的除蜡问题成为困扰一些含蜡成分较高原油开采的一个难题。本发明提出了一种结构简单，并能有效防止采油管壁结蜡的系统装置，可以实现油井在不停产情况下，耗费较少并保证油管持续产油的目的。
发明目的
本发明的目的是，为了克服采油管壁结蜡堵塞的问题，提供一种防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统装置。
为了防止采油管壁温度下降而发生结蜡，本发明的技术方案是：在采油管的外侧依次嵌套内套管和外套管，将辅助热源、第一、第二截止阀、单向阀以及循环水泵依次串接。辅助热源的热水侧经第三截止阀、第四截止阀接至外套管进水口；外套管出水口通过管路经第五、第六截止阀接至循环水泵。第六、第七和第八截止阀用于导热流体不同流动加热方式时的管路切换。
井下套管换热器可以同时与地层（外套管）和地下原油（内套管）进行换热。对具有较高地温梯度的采油井，本发明通过套管换热器获取采油管底部地层的热量，弥补采油管上部原油向地层的散热损失。套管换热器根据地温地层条件分为外进内出和内进外出的两种流动方式。以外进内出为例：主要利用温度较高的油层底部原油和地层岩层中的热量，同时由辅助热源将循环水加温，循环水在向外套管灌注过程中，沿途将不断吸收地层深部的热量，使得原油在采油管内上升的过程中，温度较高的循环水在内套管上升，使采油管保持较高的温度并且温度均匀，防止内部采油管壁温度降至结蜡点以下。该系统可无需提供较高的外部热源，而辅以少量加热即可。
本发明的特点以及产生的效果：利用井下套管换热器，可将采油管底部较高温度的原油和地层中的热量带至油管上部，用以弥补上部地层油井的热量散失，无需附加辅助热源或辅以少量加热，在不停产的情况下，保持输油管畅通不结蜡堵塞，实现持续的高产出油。同时可根据油管底部原油温度和地层条件，设定套管换热器的导热流体的流动方式，合理有效地节约利用能源，实现油井在不停产情况下，耗费较少并保证油管持续产油的目的。
附图说明
所示附图为本发明系统原理及装置的结构图，导热流体采用的是外进内出的流动方式。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施例，对本发明的原理与结构进行更详细的说明。
防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统，包括采油管、内套管、外套管、辅助热源、单向阀、循环水泵以及8个截止阀。其结构是：采油管1的外侧依次嵌套内套管2和外套管3。将辅助热源4、第一截止阀6-1、第二截止阀6-2、单向阀5以及循环水泵7依次串接。辅助热源的热水侧经第三截止阀6-3、第四截止阀6-4接至外套管进水口；外套管出水口通过管路经第五截止阀6-5、第六截止阀6-6接至循环水泵。第三截止阀出口与循环水泵进口之间设有第七截止阀6-7；在第六截止阀6-6的进口与第一、第二截止阀之间设有第八截止阀6-8。
本系统装置是一种单回路循环系统，该系统包括地下系统（套管井下换热器、油管）和地上系统（循环泵和辅助热源）两部分。其中套管井下换热器在不同地温地层条件下，对应有外进内出和内进外出的两种流动方式，通过地面循环泵驱动的导热流体自套管流入地下，与油管底部温度较高的地层和原油换热温度升高后反向流出，加热油管上部温度较低的原油，从而可避免油管上部的结蜡堵塞现象。当吸收了油管下部地层和原油热量的导热流体沿套管上升，并足以避免油管上部散热而引起的原油结蜡时，套管换热器采用外进内出的流动方式，且无需辅助热源；反之套管换热器则采用内进外出的流动方式，同时启动附加热源补充少量热量，从而保证油管上部原油不结蜡。整个系统具有结构简单，密封性好、性能优越，使用方便等优点。附加热源可以是蒸汽加热或热泵系统等。
井下套管换热器分为外进内出和内进外出的两种流动方式。
外进内出流动方式：导热流体通过第四个截止阀自外套管进入，经套管底部与地层和采油管中的原油换热（温度升高），换热后经内套管与采油管之间的通道从内套管上部出水口流出。流体经第五、第八和第二截止阀、单向阀、循环水泵、第七、第四截止阀返回外套管。其中第三、第一和第六截止阀处于关闭状态。
内进外出流动方式：导热流体通过第五截止阀自内套管进入，与采油管上部原油换热后流入套管底部，换热后从外套管上部出水口流出。流体经第四、第三截止阀、辅助热源、第一、第二截止阀、单向阀、循环水泵、第六和第五截止阀流回至内套管。其中第八和第七截止阀处于关闭状态。
作为实施例：采油管管线长度1000m，管径Φ60×3.5mm，底部油温60℃。环境温度-5℃～8℃；原油结蜡拐点温度38℃。套管换热器外管直径120mm，长900m，内管直径90mm,长899m。本实施例井下套管换热器外管进水温度39.3℃，流量11.3m3/h,内管出水温度44.0℃，提取热量约61kW。

Claims (2)

1.防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统，包括采油管、内套管、外套管、辅助热源、单向阀、循环水泵以及8个截止阀，其特征是：采油管（1）的外侧依次嵌套内套管（2）和外套管（3），将辅助热源（4）、第一截止阀（6-1）、第二截止阀（6-2）、单向阀（5）以及循环水泵（7）依次串接，辅助热源的热水侧经第三截止阀（6-3）、第四截止阀（6-4）接至外套管进水口，外套管出水口通过管路经第五截止阀（6-5）、第六截止阀（6-6）接至循环水泵。
2.按照权利要求1所述的防止采油井壁结蜡的套管式井下换热器加热系统，其特征是在所述第三截止阀（6-3）出口与循环水泵（7）进口之间设有第七截止阀（6-7）；在所述第六截止阀（6-6）的进口与第一、第二截止阀之间设有第八截止阀（6-8）。
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