CN104514535A - 一种用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，该采油管柱包括由上至下依次连接的伸缩管、第一隔热管、上封隔器、第二隔热管、注汽单流阀、油管、下封隔器、抽油泵、筛管、尾管及丝堵，其内部放置有一抽油杆，抽油杆的下端与所述抽油泵中的游动凡尔相连接；注汽单流阀的侧壁上设有一能由内至外单向导通的注气流道，其在所述注气流道下侧的内腔中设有一固定密封环板及一放置于所述固定密封环板上的活动密封环板，所述活动密封环板套接在所述抽油杆上，其外周缘与所述固定密封环板内周缘的上表面密封接触。本发明的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，能高效利用蒸汽热量而且提高经济效益，改善稠油蒸汽吞吐开采的效果。
Description
技术领域
本发明属于蒸汽热采采油领域，涉及一种蒸汽吞吐采油装置及采油方法，尤其是一种用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法。
背景技术
在油井开采中，对直井的常规热力采油主要是蒸汽吞吐。其中，蒸汽吞吐是指先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采稠油的增产方法，它也是我国目前稠油开采的主要方法，全国约有80％的稠油产量是靠蒸汽吞吐工艺获得的。而常规蒸汽吞吐实施工艺是对整个稠油油藏井段全部实施完井，而且同一口井中进行周期性注汽和采油。每个周期包含注汽—焖井—采油三个阶段。该方式主要存在三个问题：一、放喷初期采出的产液含水接近100％，而且温度很高，导致注入蒸汽的热量存在一定的浪费；二、注汽与采油采用两套管柱，两套管柱，每一个轮次都是两次作业，作业费用高；三、下采油管柱需要压井作业，作业时间导致地层蓄积的热量散失一部分，虽然压井作业采用的是热污水(80℃)，但热污水对近井地带存在一定的降温和污染作用；四、蒸汽吞吐后期举升工艺需要伴热工艺，增加举升费用。
因此，需要研究一种高效利用蒸汽热量而且提高经济效益的蒸汽吞吐采油装置及采油方法，来改善稠油蒸汽吞吐开采的效果。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，能高效利用蒸汽热量而且提高经济效益，改善稠油蒸汽吞吐开采的效果，克服现有技术的缺陷。
为此，本发明提出一种用于直井的同井注采热力采油管柱，其包括由上至下依次连接的伸缩管、第一隔热管、上封隔器、第二隔热管、注汽单流阀、油管、下封隔器、抽油泵、筛管、尾管及丝堵，其内部放置有一抽油杆，所述抽油杆的下端与所述抽油泵中的游动凡尔相连接；
其中，所述注汽单流阀的侧壁上设有一能由内至外单向导通的注气流道，其在所述注气流道下侧的内腔中设有一固定密封环板及一放置于所述固定密封环板上的活动密封环板，所述活动密封环板套接在所述抽油杆上，其外周缘与所述固定密封环板内周缘的上表面密封接触。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油管柱，其中，所述注汽单流阀包括有一内管及一套设在所述内管外侧的外管，所述注气流道包括有一设于所述内管侧壁上的排气孔、一设置在所述外管侧壁上的注汽孔、以及一设置在所述内管与外管之间的密封环腔，所述排气孔与所述密封环腔的上端相连通，所述密封环腔内放置有一弹性封堵装置，所述弹性封堵装置能移动的密贴套设在所述内管上，其外侧面与所述外管的内侧面相密贴，且对应封堵所述注气孔，其中，所述固定密封环板及活动密封环板设置于所述内管中，并位于所述排气孔的下侧，所述内管的上端套设有上接头，其下端连接有下接头，所述上接头与所述第二隔热管的下端相连接，所述下接头与所述油管的上端相连接。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油管柱，其中，所述弹性封堵装置包括由上至下依次套设在所述内管上的注汽挡环及弹簧，所述注汽挡环的外侧面与所述外管的内侧面相密贴，并对应封堵所述注气孔，当所述注汽挡环向下移动并压缩弹簧时，所述注气孔能与所述密封环腔相连通。
本发明还提出一种用于直井的同井注采热力采油方法，所述同井注采热力采油方法包括以下步骤：
步骤一：在直井的井筒中沿水平方向开设侧钻分支井段，并向所述侧钻分支井段中下入完井管柱，所述侧钻分支井段对应于油层下侧的位置；
步骤二：在直井的井筒侧壁上射孔作业，以形成射孔段，所述射孔段对应于油层上侧的位置；
步骤三：向井筒中下入如上所述的同井注汽热力采油管柱，使所述上封隔器对应于所述射孔段的上端，所述下封隔器对应于所述射孔段的下端，并在井筒中坐封所述上封隔器及下封隔器；
步骤四：从井口向同井注汽热力采油管柱注入蒸汽，蒸汽由所述注汽单流阀的注气流道、以及井筒的射孔段进入油层，对油层进行蒸汽驱；
步骤五：通过所述抽油杆带动所述游动凡尔上下移动，使油层的油液经所述完井管柱、侧钻分支井段及筛管进入所述抽油泵中，进而流至地面，进行采油作业。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其中，所述射孔段对应于所述油层上部三分之一部分，所述侧钻分支井段对应于所述油层下部三分之一部分。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其中，所述射孔段的孔密为16孔/米，且所述射孔段的孔呈螺旋状分布，所述孔的孔径为5至10毫米，且相邻两个所述孔的相位角为60°至90°。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其中，所述侧钻分支井段设有两个，并设置在所述直井的井筒的两相对侧。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其中，所述侧钻分支井段沿水平方向的长度为100-300米。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其中，所述注汽单流阀与所述射孔段的位置相对应。
如上所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其中，所述完井管柱包括依次相连接的油流筛管及完井尾管，且所述完井管柱中靠近所述直井的部分为所述完井尾管，靠近所述侧钻分支井段末端的部分为所述油流筛管。
本发明提供的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，通过在直井井筒中由上至下依次设置射孔段及侧钻分支井段，分别对应于油层的上侧及下侧，再利用本发明的采油管柱，通过射孔段向油层中注入蒸汽，使加热后的油液由侧钻分支井段进入直井井筒中，进行开采作业，提高了热量利用率，减少作业时间，提高工作效率及经济效益，改善稠油蒸汽吞吐开采的效果，
与现有技术相比，本发明的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，蒸汽无放喷，能充分利用蒸汽热量，减少钻井及作业时间，节约费用，特别适用于油层厚度在30米以上、油层埋深小于1500米的厚层块状稠油油藏。
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为本发明的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法的使用参考图。
图2为本发明中注汽单流阀的组成结构图，图中显示出抽油杆放置于该注汽单流阀中的状态。
主要元件标号说明：
11 伸缩管 12 第一隔热管
13 上封隔器 14 第二隔热管
15 注汽单流阀 150 注气流道
151 固定密封环板 152 活动密封环板
153 内管 1531 排气孔
154 外管 1541 注汽孔
155 弹性封堵装置 1551 注汽挡环
1552 弹簧 156 上接头
157 下接头 16 油管
17 下封隔器 18 抽油泵
19 筛管 20 尾管
21 丝堵 22 抽油杆
51 井筒 511 射孔段
52 侧钻分支井段 53 完井管柱
531 油流筛管 532 完井尾管
S 油层 H 密封环腔
具体实施方式
本发明提出一种用于直井的同井注采热力采油管柱，其包括由上至下依次连接的伸缩管、第一隔热管、上封隔器、第二隔热管、注汽单流阀、油管、下封隔器、抽油泵、筛管、尾管及丝堵，其内部放置有一抽油杆，所述抽油杆的下端与所述抽油泵中的游动凡尔相连接；其中，所述注汽单流阀的侧壁上设有一能由内至外单向导通的注气流道，其在所述注气流道下侧的内腔中设有一固定密封环板及一放置于所述固定密封环板上的活动密封环板，所述活动密封环板套接在所述抽油杆上，其外周缘与所述固定密封环板内周缘的上表面密封接触。
本发明还提出一种用于直井的同井注采热力采油方法，所述同井注采热力采油方法包括以下步骤：步骤一：在直井的井筒中沿水平方向开设侧钻分支井段，并向所述侧钻分支井段中下入完井管柱，所述侧钻分支井段对应于油层下侧的位置；步骤二：在直井的井筒侧壁上射孔作业，以形成射孔段，所述射孔段对应于油层上侧的位置；步骤三：向井筒中下入如上所述的同井注汽热力采油管柱，使所述上封隔器对应于所述射孔段的上端，所述下封隔器对应于所述射孔段的下端，并在井筒中坐封所述上封隔器及下封隔器；步骤四：从井口向同井注汽热力采油管柱注入蒸汽，蒸汽由所述注汽单流阀的注气流道、以及井筒的射孔段进入油层，对油层进行蒸汽驱；步骤五：通过所述抽油杆带动所述游动凡尔上下移动，使油层的油液经所述完井管柱、侧钻分支井段及筛管进入所述抽油泵中，进而流至地面，进行采油作业。
本发明的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，能高效利用蒸汽热量而且提高经济效益，改善稠油蒸汽吞吐开采的效果。
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，对本发明提出的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法的具体实施方式、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。
图1为本发明的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法的使用参考图。图2为本发明中注汽单流阀的组成结构图，图中显示出抽油杆放置于该注汽单流阀中的状态。
如图1所示，本发明提出的用于直井的同井注采热力采油管柱，其包括由上至下依次连接的伸缩管11、第一隔热管12、上封隔器13、第二隔热管14、注汽单流阀15、油管16、下封隔器17、抽油泵18、筛管19、尾管20及丝堵21，其内部放置有一抽油杆22，所述抽油杆22的下端与所述抽油泵18中的游动凡尔(柱塞)181相连接，其中，第一隔热管11、第二隔热管14用于保障注入的蒸汽干度损失很小，伸缩管用于保障蒸汽及采油过程中引起的热涨冷缩不引起管柱移动，上封隔器、下封隔器用于封隔井筒内的环空，使注入的蒸汽不会窜入下部，需指出的是，对于上述的上封隔器、下封隔器以及抽油泵等，均为现有技术，对其组成结构及工作原理不再赘述；
其中，所述注汽单流阀15的侧壁上设有一能由内至外单向导通的注气流道150，其在所述注气流道150下侧的内腔中设有一固定密封环板151及一放置于所述固定密封环板151上的活动密封环板152，所述活动密封环板152套接在所述抽油杆22上，其外周缘与所述固定密封环板151内周缘的上表面密封接触。在工作中，所述注汽单向阀15的注气流道150在注蒸汽时是打开的，而在采油时，它是关闭的，当向本发明的采油管柱中注入蒸汽时，利用固定密封环板151与活动密封环板152的相互密贴，能隔断所述注汽单流阀下侧的内腔，使蒸汽仅通过注气流道150流出，从而避免蒸汽沿采油管柱向下流动，进而造成热量损失，提高了蒸汽热量的利用效率；当采油作业时，活动密封环板152随抽油杆上行，从而脱离固定密封环板151，使注汽单流阀15的内腔为一上、下连通状态，使油液能上行，确保了顺利采油作业。
请参见图2，所述注汽单流阀15包括有一内管153及一套设在所述内管153外侧的外管154，所述注气流道150包括有一设于所述内管153侧壁上的排气孔1531、一设置在所述外管154侧壁上的注汽孔1541、以及一设置在所述内管153与外管154之间的密封环腔H，所述排气孔1531与所述密封环腔H的上端相连通，所述密封环腔H内放置有一弹性封堵装置155，所述弹性封堵装置155能移动的密贴套设在所述内管153上，其外侧面与所述外管154的内侧面相密贴，且对应封堵所述注气孔1541，其中，所述固定密封环板151及活动密封环板152设置于所述内管153中，并位于所述排气孔1531的下侧，所述内管153的上端套设有上接头156，其下端连接有下接头157，所述上接头156与所述第二隔热管14的下端相连接，所述下接头157与所述油管16的上端相连接。
较佳地，所述弹性封堵装置155包括由上至下依次套设在所述内管153上的注汽挡环1551及弹簧1552，所述注汽挡环1551的外侧面与所述外管154的内侧面相密贴，并对应封堵所述注气孔1541，当所述注汽挡环1551向下移动并压缩弹簧1552时，所述注气孔1541能与所述密封环腔H相连通,以对油层进行注汽作业。
本发明还提出一种用于直井的同井注采热力采油方法，该同井注采热力采油方法包括以下步骤：
步骤一：在直井的井筒51中沿水平方向开设侧钻分支井段52，并向该侧钻分支井段52中下入完井管柱53，该侧钻分支井段52对应于油层S下侧的位置；
步骤二：在直井的井筒51侧壁上射孔作业，以形成射孔段511，该射孔段511对应于油层S上侧的位置；
步骤三：向井筒中下入如上所述的同井注汽热力采油管柱，使该上封隔器13对应于该射孔段511的上端，该下封隔器17对应于该射孔段511的下端，并在井筒中51坐封该上封隔器13及下封隔器17；
步骤四：从井口向同井注汽热力采油管柱注入蒸汽，蒸汽由所述注汽单流阀15的注气流道150、以及井筒51的射孔段511进入油层S，对油层S进行蒸汽驱；
步骤五：通过该抽油杆22带动该游动凡尔181上下移动，使油层S的油液经所述完井管柱53、侧钻分支井段52及筛管19进入所述抽油泵18中，进而流至地面，进行采油作业。即，地层流体在游动凡尔(柱塞)的往复运动中进入抽油泵，流到地面，该抽油泵的采油工作过程，为现有技术，在此不作赘述。
较佳地，所述射孔段511对应于所述油层S上部三分之一部分，所述侧钻分支井段52对应于所述油层S下部三分之一部分，即，该油层S沿垂向均为上段、中段及下段时，所述射孔段与上段的位置相对应，侧钻分支井段与下段的位置相对应，以达到较佳的注采效果。
其中，所述射孔段511的孔密为16孔/米，且所述射孔段的孔呈螺旋状分布，所述孔的孔径为5至10毫米，且相邻两个所述孔的相位角为60°至90°。
另外，所述侧钻分支井段52设有两个，并设置在所述直井的井筒51的两相对侧。其中，所述侧钻分支井段52沿水平方向的长度为100-300米。另外，所述注汽单流阀15与所述射孔段511的位置相对应。
此外，所述完井管柱53包括依次相连接的油流筛管531及完井尾管532，且所述完井管柱53中靠近所述直井的部分为所述完井尾管532，靠近所述侧钻分支井段52末端的部分为所述油流筛管531。
在工作时，优选所述第一隔热管12、第二隔热管14的外径139mm，且内径114mm；抽油泵18的泵径为127mm，抽油杆22的外径为25mm；油流筛管531及完井尾管532的内径139mm。
本发明提供的用于直井的同井注采热力采油管柱及其采油方法，通过在直井井筒中由上至下依次设置射孔段及侧钻分支井段，分别对应于油层的上侧及下侧，再利用本发明的采油管柱，通过射孔段向油层中注入蒸汽，使加热后的油液由侧钻分支井段进入直井井筒中，进行开采作业，提高了热量利用率，减少作业时间，提高工作效率及经济效益，改善稠油蒸汽吞吐开采的效果。
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 (10)
1.一种用于直井的同井注采热力采油管柱，其特征在于，所述同井注采热力采油管柱包括由上至下依次连接的伸缩管、第一隔热管、上封隔器、第二隔热管、注汽单流阀、油管、下封隔器、抽油泵、筛管、尾管及丝堵，其内部放置有一抽油杆，所述抽油杆的下端与所述抽油泵中的游动凡尔相连接；
其中，所述注汽单流阀的侧壁上设有一能由内至外单向导通的注气流道，其在所述注气流道下侧的内腔中设有一固定密封环板及一放置于所述固定密封环板上的活动密封环板，所述活动密封环板套接在所述抽油杆上，其外周缘与所述固定密封环板内周缘的上表面密封接触。
2.如权利要求1所述的用于直井的同井注采热力采油管柱，其特征在于，所述注汽单流阀包括有一内管及一套设在所述内管外侧的外管，所述注气流道包括有一设于所述内管侧壁上的排气孔、一设置在所述外管侧壁上的注汽孔、以及一设置在所述内管与外管之间的密封环腔，所述排气孔与所述密封环腔的上端相连通，所述密封环腔内放置有一弹性封堵装置，所述弹性封堵装置能移动的密贴套设在所述内管上，其外侧面与所述外管的内侧面相密贴，且对应封堵所述注气孔，其中，所述固定密封环板及活动密封环板设置于所述内管中，并位于所述排气孔的下侧，所述内管的上端套设有上接头，其下端连接有下接头，所述上接头与所述第二隔热管的下端相连接，所述下接头与所述油管的上端相连接。
3.如权利要求2所述的用于直井的同井注采热力采油管柱，其特征在于，所述弹性封堵装置包括由上至下依次套设在所述内管上的注汽挡环及弹簧，所述注汽挡环的外侧面与所述外管的内侧面相密贴，并对应封堵所述注气孔，当所述注汽挡环向下移动并压缩弹簧时，所述注气孔能与所述密封环腔相连通。
4.一种用于直井的同井注采热力采油方法，所述同井注采热力采油方法包括以下步骤：
步骤一：在直井的井筒中沿水平方向开设侧钻分支井段，并向所述侧钻分支井段中下入完井管柱，所述侧钻分支井段对应于油层下侧的位置；
步骤二：在直井的井筒侧壁上射孔作业，以形成射孔段，所述射孔段对应于油层上侧的位置；
步骤三：向井筒中下入如权利要求1至3任一项所述的同井注汽热力采油管柱，使所述上封隔器对应于所述射孔段的上端，所述下封隔器对应于所述射孔段的下端，并在井筒中坐封所述上封隔器及下封隔器；
步骤四：从井口向同井注汽热力采油管柱注入蒸汽，蒸汽由所述注汽单流阀的注气流道、以及井筒的射孔段进入油层，对油层进行蒸汽驱；
步骤五：通过所述抽油杆带动所述游动凡尔上下移动，使油层的油液经所述完井管柱、侧钻分支井段及筛管进入所述抽油泵中，进而流至地面，进行采油作业。
5.如权利要求4所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其特征在于，所述射孔段对应于所述油层上部三分之一部分，所述侧钻分支井段对应于所述油层下部三分之一部分。
6.如权利要求4所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其特征在于，所述射孔段的孔密为16孔/米，且所述射孔段的孔呈螺旋状分布，所述孔的孔径为5至10毫米，且相邻两个所述孔的相位角为60°至90°。
7.如权利要求4至6任一项所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其特征在于，所述侧钻分支井段设有两个，并设置在所述直井的井筒的两相对侧。
8.如权利要求7所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其特征在于，所述侧钻分支井段沿水平方向的长度为100-300米。
9.如权利要求8所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其特征在于，所述注汽单流阀与所述射孔段的位置相对应。
10.如权利要求4或9所述的用于直井的同井注采热力采油方法，其特征在于，所述完井管柱包括依次相连接的油流筛管及完井尾管，且所述完井管柱中靠近所述直井的部分为所述完井尾管，靠近所述侧钻分支井段末端的部分为所述油流筛管。
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