CN104234679B - 直井火驱移动式分层电点火系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直井火驱移动式分层电点火系统及其运行方法，包括：管柱，用于下入至直井套管中；连续管电缆，该连续管电缆的一端连接于地面配电柜；移动式电点火器，该移动式电点火器的上端连接于所述连续管电缆的另一端；油管内封隔器，加装于所述移动式电点火器的下端，所述油管内封隔器包含膨胀腔及密封件，所述移动式电点火器通电加热时，所述膨胀腔受热膨胀，使得所述密封件坐封于油管内壁；驱动装置，所述驱动装置置于直井井口的外面，所述连续管电缆设置于驱动装置上，驱动所述连续管电缆及其连接的移动式电点火器、油管内封隔器在所述管柱内的上提或下放。本发明下入一次管柱，即可实现分层点火，使多层燃烧，多层收益。

Description

直井火驱移动式分层电点火系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种直井火驱电点火系统及其运行方法，特别是一种直井火驱移动式分层电点火系统及其运行方法。

背景技术

辽河油田是我国最大的稠油生产基地，稠油产量约占总产量的60％，目前大部分区块处于注蒸汽开发后期，开采难度增大，将火驱作为其接替开发方式是一种行之有效的手段，火驱开发成功的关键是油层点火。

目前，电点火为国内外常用的油层点火主要方式之一。火驱电点火技术主要是利用井底电加热器将地面注入的介质(空气或助燃剂)加热，并使之与油层内的原油发生氧化反应，达到自燃点进行燃烧。目前油田使用的点火方式主要是单层点火，即将电点火器下入目标层位进行点火，按火驱应用中的点火器不同可将电点火系统分为捆绑式电点火器点火系统、可取式电点火器点火系统等。捆绑式电点火器点火系统是将点火器捆绑至管柱，利用管柱将点火器下入目的层位，其动力电缆绑到油管上与地面控制柜相连接，由于管柱在整个点火周期内不起出，导致点火结束后动力电缆及点火器均被烧毁，不能重复利用，成本过大。中国专利201110326453.X介绍了一种可取式电点火器点火系统，实现了点火器的重复利用，但由于该点火器与动力电缆不等径，在不间断注气的生产过程中，井口起下作业时难度较大，安全性较低。

综上所述单层点火方式，其点火的管柱结构及施工工艺复杂、单次点火成本较高、点火系统利用率低，不能实现多层点火，于是，如何实现直井火驱分层点火，有效利用点火系统，实现重复利用，降低安全系数，从而提高稠油开采的效率，即为本发明接下来将要探讨的问题。

发明内容

本发明要解决针对现有技术中单层点火系统利用率低、成本高等问题，提供一种直井火驱移动式分层电点火系统及其运行方法，以实现直井稠油开采中的多层点火，提高稠油开采的效率。

本发明一实施例提供一种直井火驱移动式分层电点火系统，其中，包括：管柱，连续管电缆，移动式电点火器，油管内封隔器，驱动装置。

管柱，用于下入至直井套管中，其中，管柱包括：油管及至少两个油套环空封隔器。油管为一带筛孔的油管，筛孔位于油套环封隔器之间，且与油层相对；油套环空封隔器按各油层分层深度及厚度设置于油管外壁上，油套环空封隔器在管柱下放至直井套管后坐封于各油层的上界及下界的直井套管上；

连续管电缆的一端连接于地面配电柜；

移动式电点火器的上端连接于连续管电缆的另一端，且移动式电点火器下放至油管内的位置与欲点燃油层相对；

油管内封隔器，加装于移动式电点火器的下端，油管内封隔器包含膨胀腔及密封件，移动式电点火器通电加热时，膨胀腔受热膨胀，使得密封件坐封于油管内壁；及

驱动装置置于直井井口的外面，所述连续管电缆设置于驱动装置上，驱动连续管电缆及其连接的移动式电点火器、油管内封隔器在管柱内的上提或下放；

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，还包括一带有注气管线的火驱井口及一过连续管密封器。带有注气管线的火驱井口设置于直井的井口处，其注气管线与油管的内腔相对，通过注气管线向油管内注入点火所需的助燃气；过连续管密封器设置于带有注气管线的火驱井口的上方，用于在连续管电缆上提下放过程中密封井口。

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其中，油套环空封隔器采用旋转坐封方式或上提下放坐封方式坐封于直井套管壁上。

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，驱动装置包括连续管注入装置、导向器及滚筒。连续管注入装置架装在井口上，用于下入连续管电缆；导向器安装于连续管注入装置的上方，用于调整连续管电缆的方向，其中，导向器的曲率半径大于连续管电缆的曲率半径；滚筒设置于直井与地面配电柜之间的地面上；连续管电缆设置于导向器及滚筒的沟槽上，通过连续管注入装置、导向器及滚筒实现连续管电缆在油管中的上提或下放。

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其中，连续管注入装置为移动式装置或一专门连续油管车。

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其中，移动式电点火器的内部包含加热丝，加热丝为镍铬丝或铁铬丝。

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其中，膨胀腔采用热敏材料制成。

如上所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其中，移动式电点火器与连续管电缆等径。

本发明第二实施例提供一种直井火驱移动式分层电点火系统运行方法，其中，包括：

将管柱下入至直井套管中，其中，管柱包括：油管及至少两个油套环空封隔器。油管为一带筛孔的油管，筛孔位于油套环封隔器之间，且与油层相对；油套环空封隔器按各油层分层深度及厚度设置于油管外壁上；油套环空封隔器坐封于各油层的上界及下界的直井套管上，实现对各油层的封隔，使筛孔与各油层形成联通；

移动式电点火器下入油管前，将移动式电点火器下端连接油管内封隔器，移动式电点火器上端连接连续管电缆的一端，连续管电缆的另一端连接于地面配电柜；

移动式电点火器下入油管时，将油管内封隔器、移动式电点火器及连续管电缆下入至油管内设定位置，使得移动式电点火器与欲点燃油层相对；

目的油层点火时，通过地面配电柜实现对连续管电缆的通电，驱动移动式电点火器开启，油管内封隔器包含膨胀腔及密封件，移动式电点火器通电加热时，膨胀腔受热膨胀，使得密封件坐封于油管内壁。

待目的油层完全燃烧后，关闭地面配电柜的电源从而实现移动式电点火器的断电，油管内封隔器实现解封；及

重新将移动式电点火器转向另一目的油层，重复上述目的油层点火过程，直至点完计划要点燃的油层。

如上所述的一种直井火驱移动式分层电点火系统运行方法，其中，待目的油层完全燃烧后至重新将移动式电点火器转向另一目的油层的过程中，注气管柱持续注气为已燃的油层提供助燃气。

综上所述技术方案，本发明提供的直井火驱移动式分层电点火系统及其运行方法，能够实现直井火驱分层点火，下入一次管柱，即可实现分层点火，使多层燃烧，多层收益,有效利用点火系统，实现重复利用，降低安全系数，提高稠油开采效率。

附图说明

图1为本发明实施例的一直井火驱移动式分层电点火系统示意图；

图2为本发明第二实施例的一直井火驱移动式分层电点火系统的示意图；

图3为本发明第二实施例的另一直井火驱移动式分层电点火系统的示意图；

图4为本发明直井火驱移动式分层电点火系统运行方法流程图。

图中符号说明：

1-带有注气管线的火驱井口；

2-过连续管密封器；

3-连续管注入装置；

4-导向器；

5、109-连续管电缆；

6-滚筒(收卷器)；

7-配电柜；

8、102-油管；

9、108-移动式电点火器；

10、12、14、103-油套环空封隔器；

11、13、104-筛孔；

15-油管内热敏封隔器中心管；

16、106-油管内热敏封隔器膨胀腔；

17、107-油管内热敏封隔器密封件；

101-套管；

S401～S406-步骤。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。为了简单明了的阐述本发明的直井火驱移动分层电点火系统及其运行方法的具体实施流程，下面采用两个油层作为实例，但本发明的应用并不限制于此。任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本发明的保护范畴。

请参阅图1所示，图1为本发明实施例的一直井火驱移动式分层电点火系统示意图，该直井火驱移动式分层电点火系统包括：管柱、连续管电缆109、移动式电点火器108、油管内热敏封隔器及驱动装置，其中，油管内热敏封隔器包括油管内热敏封隔器膨胀腔106、油管内热敏封隔器密封件107。

复请参阅图1所示，油管102用于下入至直井套管101中，套管101套设于直井中，其中，管柱包括：油管102及三个油套环空封隔器103。油管102为一带筛孔104的油管，筛孔104位于所述油套环封隔器103之间，且与油层相对；油套环空封隔器103按各油层分层深度及厚度设置于油管102外壁上，油套环空封隔器103在管柱下放至直井套管101后坐封于各油层的上界及下界的直井套管101上。

连续管电缆109的一端连接于地面配电柜；移动式电点火器108的上端连接于连续管电缆109的另一端，且移动式电点火器108下放至油管内的位置与欲点燃油层相对；油管内封隔器，加装于移动式电点火器108的下端，油管内封隔器的膨胀腔106受热膨胀，使得密封件107坐封于油管内壁；驱动装置置于直井井口的外面，连接管电缆109设置于驱动装置上，驱动连续管电缆109及其连接的移动式电点火器108、油管内封隔器在管柱内的上提或下放。

请参阅附图2所示，图2为本发明第二实施例的一直井火驱移动式电点火系统的示意图，该直井火驱移动式分层电点火系统包括：管柱、连续管电缆5、移动式电点火器9、油管内热敏封隔器、火驱井口1、过连续管密封器2、驱动装置。其中，管柱包括油管8及三个油套环空封隔器10、12、14，油管上有两层筛孔11、13；油管内热敏封隔器由油管内热敏封隔器中心管15、油管内热敏封隔器膨胀腔16、油管内热敏封隔器密封件17组成；本发明一实施例中的驱动装置由连续管注入装置3、导向器4及滚筒(收卷器)6构成。

如图2所示，首先组装直井火驱移动式分层电点火系统的管柱，将油管8与油套环空封隔器10，油套环空封隔器12，油套环空封隔器14按照油层深度及厚度要求连接，油套环空封隔器10、12、14分别置于油管中筛孔11、13的两侧，以确保油管下入井下时，可以使筛孔11和筛孔13分别与油层1和油层2构成有效联通。

管柱按要求下入指定位置并且坐封完成后，在地面直井的井口处安装专门的带有注气管线的火驱井口1，其注气管线与油管的内腔相对，以确保空气可以按点火需求注入。

在注气过程中，在带有注气管线的火驱井口1上安装过连续管密封器2，用于在连续管电缆5上提下放过程中密封井口；然后将连续管电缆5的一端连接于地面配电柜7，另一端连接在移动式电点火器9的上端，在移动式电点火器9下端加装油管内热敏封隔器，该移动式电点火器9与连续管电缆5等径，便于井口的密封及移动式电点火器9的反复启下。

连续管电缆5还设置于导向器4及滚筒6的沟槽上，通过连续管注入装置3下入连续管电缆5，连续管注入装置3架设在井口上，通过注入装置内的链轮压紧连续管电缆5，给予向下的摩擦力，下入连续管电缆5，导向器4安装于连续管注入装置3的上方，用于调整连续管电缆5的方向，其中，导向器4的曲率半径大于连续管电缆5的曲率半径，通过滚筒6及导向器4将连续管电缆5下入井内，滚筒6设置于直井与地面配电柜7之间的地面上，用于提拉连续管电缆5；接着利用连续管注入装置3、导向器4、滚筒(收卷器)6将连续管电缆5、移动式点火器9及油管内热敏封隔器下入图2中的指定位置，使得移动式电点火器与欲点燃油层相对。

按上述步骤下入管柱和点火器后，即可开始点火，利用配电柜7对移动式电点火器9进行通电，并按要求增大或减小注入空气量，随着移动式电点火器9通电加热，连接于移动式电点火器9下端的油管内热敏封隔器中膨胀腔16受热膨胀，密封件17坐封于油管内壁，使空气不再流向油管下部，注入空气流经移动式电点火器9进行加热，通过筛孔11进入油层1，当空气温度流量均达到设计要求，即可点燃油层1。

当点燃下一层位时，持续注气为已点燃的上一层提供氧气，并将移动式电点火器9断电，随着其断电温度下降，连接于移动式电点火器9下端的油管内热敏封隔器膨胀腔16收缩，密封件17随之收缩，再次利用驱动装置中的连续管注入装置3、导向器4、滚筒(收卷器)6将移动式电点火器9和油管内热敏封隔器下入至图3所示位置，图3为本发明第二实施例的另一直井火驱移动式电点火系统的示意图，然后利用配电柜7给移动式电点火器9通电，使得其温度升高，油管内热敏封隔器再次坐封，增大注气量，此时注入空气一部分通过筛孔11进入油层1以保证油层1的持续燃烧，一部分经过移动式电点火器9的持续加热流经筛孔13进入油层2，当注入空气的温度和流量均达到设计要求即可点燃油层2。如再需点燃多个油层，则重复上述操作工艺即可。

在本发明的一实施例中，在管柱下放至直井套管后，利用旋转坐封方式或者上提下放的方式坐封方式，使得油套环空封隔器10坐封于油层1上界的直井套管上，油套环空封隔器12坐封于油层1下界即油层2上界的直井套管上，油套环空封隔器14坐封于油层2下界的直井套管上。

在本发明的另一实施例中，所述连续管注入装置3为移动式装置或为一专门连续管车。

在本发明的再一实施例中，所述移动式电点火器9、108的内部含有加热丝，且加热丝为镍铬丝或铁铬丝。

在本发明的又一实施例中，所述油管内热敏封隔器的膨胀腔可以采用热敏材料制成。

整个点火过程结束后，在注气过程中，利用连续管注入装置将点火器提出，该井正式转为火驱井。

请参阅图4所示，图4为本发明直井火驱移动式分层电点火系统运行方法流程图。如步骤S401所示，先将管柱下入至直井套管中，套管套设于直井中，其中，管柱包括：油管及至少两个油套环空封隔器。油管为一带筛孔的油管，筛孔位于油套环封隔器之间，在管柱下入套管中时，所述筛孔与油层相对；油套环空封隔器按各油层分层深度及厚度设置于油管外壁上；油套环空封隔器坐封于各油层的上界及下界的直井套管上，实现对各油层的封隔，使筛孔与各油层形成联通。

接着，如步骤S402所示，移动式电点火器下入油管前，先将移动式电点火器下端连接油管内封隔器，其上端连接连续管电缆的一端，连续管电缆的另一端连接于地面配电柜。

移动式电点火器下入油管时，如步骤S403所示，将油管内封隔器、移动式电点火器及连续管电缆下入至油管内设定位置，使得移动式电点火器与欲点燃油层相对。

然后，目的油层点火，如步骤S404所示，通过地面配电柜实现对连续管电缆的通电，驱动移动式电点火器开启，油管内封隔器包含膨胀腔及密封件，移动式电点火器通电加热时，膨胀腔受热膨胀，使得密封件坐封于油管内壁。

待目的油层完全燃烧后，如步骤S405，关闭地面配电柜的电源从而实现移动式电点火器的断电，油管内封隔器实现解封。

最后，如步骤S406所示，重新将移动式电点火器转向另一目的油层，重复目的油层点火过程，直至点完计划要点燃的油层。

在本发明的一实施例中，待目的油层完全燃烧后至重新将移动式电点火器转向另一目的油层的过程中，注气管柱持续注气为已燃的油层提供助燃气，保障已点燃的油层能够继续燃烧。

综上所述，本发明能够实现直井的分层电点火，从而提高稠油开采效率、减少稠油开采的成本。所述具体实施例并非用于限定本发明，管柱中的筛孔区、油套环空封隔器所需的数目视所需开采的油层具体情况而定，直井火驱移动式分层电点火系统运行方法步骤先后顺序也不局限于本发明给出的实施例。任何所属该技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的改动，本发明要保护的范围视权利要求书所述范围为准。

Claims (9)

1.直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，包括：

管柱，用于下入至直井套管中，所述直井套管套设于直井中，其中，所述管柱包括：

油管及至少两个油套环空封隔器；

所述油管为一带筛孔的油管，所述筛孔位于所述油套环封隔器之间，且与油层相对；

所述油套环空封隔器按各油层分层深度及厚度设置于油管外壁上，所述油套环空封隔器在所述管柱下放至直井套管后坐封于各油层的上界及下界的直井套管上；

连续管电缆，所述连续管电缆的一端连接于地面配电柜；

移动式电点火器，所述移动式电点火器的上端连接于所述连续管电缆的另一端，且所述移动式电点火器下放至油管内的位置与欲点燃油层相对；

油管内封隔器，加装于所述移动式电点火器的下端，所述油管内封隔器包含膨胀腔及密封件，所述移动式电点火器通电加热时，所述膨胀腔受热膨胀，使得所述密封件坐封于所述油管内壁；及

驱动装置，所述驱动装置置于直井井口的外面，所述连续管电缆设置于驱动装置上，驱动所述连续管电缆及其连接的移动式电点火器、油管内封隔器在所述管柱内的上提或下放。

2.根据权利要求1所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，还包括一带有注气管线的火驱井口及一过连续管密封器，所述带有注气管线的火驱井口设置于直井的井口处，其注气管线与油管的内腔相对，通过注气管线向油管内注入点火所需的助燃气，所述过连续管密封器设置于所述带有注气管线的火驱井口的上方，用于在所述连续管电缆上提下放过程中密封井口。

3.根据权利要求1所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，所述油套环空封隔器采用旋转坐封方式或上提下放坐封方式坐封于直井套管壁上。

4.根据权利要求1所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，所述驱动装置包括连续管注入装置、导向器及滚筒，所述连续管注入装置架装在井口上，用于下入所述连续管电缆，所述导向器安装于所述连续管注入装置的上方，用于调整连续管电缆的方向，其中，所述导向器的曲率半径大于所述连续管电缆的曲率半径，所述滚筒设置于直井与地面配电柜之间的地面上，所述连续管电缆设置于所述导向器及所述滚筒的沟槽上，通过所述连续管注入装置、所述导向器及所述滚筒实现所述连续管电缆在油管中的上提或下放。

5.根据权利要求4所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，所述连续管注入装置为移动式装置或一专门连续油管车。

6.根据权利要求1所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，所述移动式电点火器的内部包含加热丝，所述加热丝为镍铬丝或铁铬丝。

7.根据权利要求1所述的直井火驱移动式分层电点火系统，其特征在于，所述移动式电点火器与所述连续管电缆等径。

8.一种直井火驱移动式分层电点火系统运行方法，其特征在于，包括：

将管柱下入至直井套管中，所述直井套管套设于直井中，其中，所述管柱包括：

油管及至少两个油套环空封隔器；

所述油管为一带筛孔的油管，所述筛孔位于所述油套环封隔器之间，且与油层相对；

所述油套环空封隔器按各油层分层深度及厚度设置于油管外壁上；所述油套环空封隔器坐封于各油层的上界及下界的直井套管上，实现对各油层的封隔，使所述筛孔与各油层形成联通；

移动式电点火器下入油管前，将所述移动式电点火器下端连接油管内封隔器，所述移动式电点火器上端连接连续管电缆的一端，所述连续管电缆的另一端连接于地面配电柜；

移动式电点火器下入油管时，将所述油管内封隔器、所述移动式电点火器及所述连续管电缆下入至所述油管内设定位置，使得所述移动式电点火器与欲点燃油层相对；

目的油层点火时，通过所述地面配电柜实现对所述连续管电缆的通电，驱动所述移动式电点火器开启，所述油管内封隔器包含膨胀腔及密封件，所述移动式电点火器通电加热时，所述膨胀腔受热膨胀，使得所述密封件坐封于所述油管内壁；

待所述目的油层完全燃烧后，关闭所述地面配电柜的电源从而实现所述移动式电点火器的断电，油管内封隔器实现解封；及

重新将所述移动式电点火器转向另一目的油层，重复上述目的油层点火过程，直至点完计划要点燃的油层。

9.根据权利要求8所述的一种直井火驱移动式分层电点火系统运行方法，其特征在于，待所述目的油层完全燃烧后至重新将移动式电点火器转向另一目的油层的过程中，注气管柱持续注气为已燃的油层提供助燃气。