CN105443096A - 井下电加热蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种井下电加热蒸汽发生装置，具体包含：油管、泵筒、电加热蒸汽发生器和热力螺旋管；其中电加热蒸汽发生器包含：中空管、罩盖、壳体上盖板、壳体下盖板和壳体；发生装置至上而下依次连接有油管、泵筒和中空管；罩盖上端套设于油管下端，罩盖下端与壳体上端相连；罩盖上端与泵筒之间的油管上设置有注水口；罩盖与壳体罩设于泵筒和热力螺旋管外部；壳体上盖板设置于罩盖下端与壳体上端之间，用于将罩盖内空间和壳体内空间隔离，壳体上盖板设有入水口；壳体下盖板设置于壳体下端且壳体下盖板设有出气口；热力螺旋管绕设于中空管外部，热力螺旋管一端与入水口相接，另一端与出气口相接，用于提供将注入的流水转化为热蒸汽。

Description

井下电加热蒸汽发生装置

技术领域

本发明涉及一种稠油热采的井下电加热蒸汽发生器，尤其适用于蒸汽吞吐的井下电加热蒸汽发生装置。

背景技术

对于稠油热采，蒸汽干度一直制约着蒸汽吞吐、蒸汽驱和SAGD的主要瓶颈。从上世纪70年代以来，已开始进行井下蒸汽发生器的研究和使用。目前井下蒸汽发生器一般有两种形式，一是原理与地表蒸汽发生器相同的井下燃料燃烧蒸汽发生器，包括高压燃烧直接换热型和低压燃烧间接换热型，目前较为可行的高压燃烧直接换热型井下蒸汽发生器，二是井下电加热蒸汽发生器，目前可查文献有三种装置，但均不适合蒸汽吞吐。

现有技术中专利201410040391.X井下电加热蒸汽发生器只适合蒸汽驱和SAGD，在蒸汽吞吐注汽焖井放喷时因孔径太小，容易堵塞稠油流入油管，同时它的直通式电加热管因距离短而使流体加热温度受限。论文《稠油热采井下电热蒸汽发生器技术研究》提到的两种电加热管柱均不适合蒸汽吞吐焖井后直接放喷，只能通过起下管柱，增加作业费用。

发明内容

本发明目的在于提供一种适合蒸汽吞吐的井下电加热蒸汽发生器，提高井下蒸汽干度，减少环境污染，提高注汽利用率，为转抽阶段提供热量，提高吞吐回采率，以达到增产增效、节能环保的目的。

为达上述目的，本发明具体提供一种井下电加热蒸汽发生装置，所述发生装置包含：油管、泵筒、电加热蒸汽发生器和热力螺旋管；其中所述电加热蒸汽发生器包含：中空管、罩盖、壳体上盖板、壳体下盖板和壳体；所述发生装置至上而下依次连接有油管、泵筒和中空管，原油由中空管到所述泵筒至油管抽出；所述罩盖上端套设于油管下端，所述罩盖下端与所述壳体上端相连；述罩盖上端与所述泵筒之间的油管上设置有注水口，用于注入流水；所述罩盖与所述壳体罩设于泵筒和热力螺旋管外部；所述壳体上盖板设置于所述罩盖下端与所述壳体上端之间，用于将所述罩盖内空间和所述壳体内空间隔离，所述壳体上盖板设有入水口；所述壳体下盖板设置于所述壳体下端且所述壳体下盖板设有出气口；所述热力螺旋管绕设于所述中空管外部，所述热力螺旋管一端与所述入水口相接，另一端与所述出气口相接，用于提供将注入的流水转化为热蒸汽。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述发生装置还包含地面温压实时监测仪，所述地面温压实时监测仪用于监测井口温度和/或井口压力。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述热力螺旋管出气口还设置有热电偶温度传感器和/或毛细管压力传感器；所述热电偶温度传感器通过温度检测导线与所述地面温压实时监测仪相连；所述毛细管压力传感器通过压力检测导线与所述地面温压实时监测仪相连。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述壳体内部为多个中空管，所述中空管上部与泵筒相接，下部与壳体下盖板齐平，用于将原油输入泵筒。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述中空管上部为喇叭口状。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述热力螺旋管包含多根螺旋管，所述螺旋管外缠绕设置有热电阻丝，所述热电阻丝与外部电源相连，用于通过回路使所述热电阻丝加热所述螺旋管内流水产生热蒸汽。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述注水口包含多个泵上弹簧口，所述泵上弹簧口用于根据水压向所述罩盖内部注入流水。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述泵上弹簧口还包含：所述泵上弹簧口外设置有一补口面板，所述补口面板用于封闭所述泵上弹簧口，所述补口面板与所述罩盖通过弹簧连接，当所述中空管内流水水压到达预定压力时开启所述补口面板，使流水注入所述罩盖内部。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，优选的，所述热力螺旋管出气口设置有单流阀，用以阻止原油流入所述热力螺旋管。

本发明的有益技术效果在于：解决了目前稠油油藏蒸汽吞吐井底蒸汽干度低，放喷和吞吐末期加热井筒底部原油，提高原油流变性的实际问题。装置采用注采一次管柱，降低了因周期起下注汽管柱和生产管柱的产生的人力、物力和资金，具有热效率高、空气污染少、配套设备简单等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明所提供的井下电加热蒸汽发生装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的井下电加热蒸汽发生装置的上盖板示意图；

图3为本发明所提供的井下电加热蒸汽发生装置的下盖板示意图；

图4为本发明所提供的井下电加热蒸汽发生装置的泵上弹簧口侧视图；

图5为本发明所提供的井下电加热蒸汽发生装置的泵上弹簧口平面图；

附图标号

1-地面泵注系统、2-地面供电系统、3-地面温压测试仪、4-电缆、5-双芯温压监测导线、6-油管、7-套管、8-泵筒、9-泵下凡尔、10-泵上弹簧口、11-泵与蒸汽发生器连接螺栓、12-罩盖、13-喇叭口、14-壳体、15-中空管、16-螺旋管A、17-螺旋管B、18-发热电阻丝、19-入水口A、20-入水口B、21-出气口A、22-出气口B、23-温度传感器、24-压力传感器、25-上盖板、26-下盖板、27-中档板、28-封隔器

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参考图1所示，本发明具体提供一种井下电加热蒸汽发生装置，所述发生装置包含：油管6、泵筒8、电加热蒸汽发生器和热力螺旋管16、17；其中所述电加热蒸汽发生器包含：中空管15、罩盖12、壳体上盖板25、壳体下盖板26和壳体14；所述发生装置至上而下依次连接有油管6、泵筒8和中空管15，原油由中空管15到所述泵筒8至油管6抽出；所述罩盖12上端套设于油管6下端，所述罩盖12下端与所述壳体14上端相连；所述罩盖12上端与所述泵筒8之间的油管6上设置有注水口，用于注入流水；所述罩盖12与所述壳体14罩设于泵筒8和热力螺旋管16、17外部；所述壳体14上盖板25设置于所述罩盖12下端与所述壳体14上端之间，用于将所述罩盖12内空间和所述壳体14内空间隔离，所述壳体14上盖板25设有入水口19、20；所述壳体14下盖板26设置于所述壳体14下端且所述壳体14下盖板26设有出气口21、22；所述热力螺旋管16、17绕设于所述中空管15外部，所述热力螺旋管16、17一端与所述入水口19、20相接，另一端与所述出气口21、22相接，用于提供将注入的流水转化为热蒸汽。

在上述实施例中，所述井下电加热蒸汽发生装置外还设有套管7和封隔器28，通过所述套管7和封隔器28来有效保护所述井下电加热蒸汽发生装置运转，防止所述井下电加热蒸汽发生装置遭受不必要的磨损和腐蚀。

在上述井下电加热蒸汽发生装置中，所述发生装置还包含地面泵注系统1、地面供电系统2和地面温压实时监测仪3，所述地面泵注系统1用于抽取原油或注入流水，所述地面供电系统2用于为井下电加热蒸汽发生装置提供电能，所述地面温压实时监测仪3用于监测井口温度和/或井口压力。

再请参考图1所示，在上述井下电加热蒸汽发生装置中，所述热力螺旋管16、17连接的出气口21、22还设置有热电偶温度传感器23和/或毛细管压力传感器24；所述热电偶温度传感器23通过温度检测导线5与所述地面温压实时监测仪3相连；所述毛细管压力传感器24通过压力检测导线5与所述地面温压实时监测仪3相连。

请参考图1和图2所示，所述上盖板具体结构如图2所示，在该上盖板上设置有多个孔径，具体包含蒸汽发生器上罩盖12和入水口19、20，其中入水口19、20分别连接所述热力螺旋管16、17；本领域相关技术人员当可知，所述入水口数目的设置数量与所述热力螺旋管的数目相同，因此，本发明在此并不做入水口数目的限定。

请参考图1和图3所示，所述下盖板具体结构如图3所示，在该下盖板上设置有中空管15出入口、出气口21、22以及热电偶温度传感器23与毛细管压力传感器24；其中所述热电偶温度传感器23与毛细管压力传感器24可根据实际需要选择设置其中一个或两个都设置，其具体位置也可以实际情况选择，本发明在此并不做限制；鉴于所述出气口数目与所述入水口数目相同，都是根据所述热力螺旋管的数目而发生变化，因此，本发明在此并不做出气口数目的限定。

在本发明一优选的实施例中，所述壳体14内部为多个中空管15，所述中空管15上部与泵筒8相接，下部与壳体14下盖板26齐平，用于将原油输入泵筒8。所述中空管15上部为喇叭口状。所述热力螺旋管16、17包含多根螺旋管，所述螺旋管16、17外缠绕设置有热电阻丝，所述热电阻丝与外部电源，例如与地面供电系统2通过电缆4相连，用于通过回路使所述热电阻丝加热所述螺旋管16、17内流水产生热蒸汽。

复请参考图1、图4与图5所示，在上述实施例中，所述注水口包含多个泵上弹簧口10，所述泵上弹簧口10用于根据水压向所述罩盖12内部注入流水。所述泵上弹簧口10还包含：在所述泵上弹簧口10外设置有一补口面板103，所述补口面板103用于封闭所述泵上弹簧口10，所述补口面板103与所述罩盖12通过弹簧102连接，当所述中空管15内流水水压到达预定压力时开启所述补口面板103，使流水注入所述罩盖12内部。如图4所示，其左侧为罩盖12右侧为油管6，初始状态下所述补口面板103贴合于所述油管6的注水口孔径，当所述油管6内水压到达预定压力值时，所述弹簧102与所述补口面板103被水压冲开，使得油管6内流水能够流入罩盖12内，所述泵上弹簧口平面结构如图5所示。

在本发明一优选的实施例中，所述热力螺旋管出气口设置有单流阀，用以阻止原油流入所述热力螺旋管16、17，所述单流阀为常用单向导通阀门。

以此，本发明通过上述井下电加热蒸汽发生装置，解决了目前稠油油藏蒸汽吞吐井底蒸汽干度低，放喷和吞吐末期加热井筒底部原油，提高原油流变性的实际问题。装置采用注采一次管柱，降低了因周期起下注汽管柱和生产管柱的产生的人力、物力和资金，具有热效率高、空气污染少、配套设备简单等优点。

为更清楚的说明本发明所提供的井下电加热蒸汽发生装置，以下以实际工作中实例，对井下电加热蒸汽发生装置具体结构做进一步说明：

本发明所提供的适合蒸汽吞吐的井下电加热蒸汽发生器装置，具体可由地面泵注系统1、地面供电系统2、地面温压测试仪3、电缆4、双芯温压监测导线5、泵筒8、泵上弹簧口10、泵与蒸汽发生器连接螺栓11、蒸汽发生器上罩盖12、喇叭口13、壳体14、中空管15、螺旋管A16、螺旋管B16、发热电阻丝18、注水入口A19、注水入口B20、蒸汽出口A21、蒸汽出口B22、温度传感器23、压力传感器24、壳体上盖板25、壳体下盖板26、几组中档板27组成。请参阅图1、图2和图3所示。

安装过程中：首先，安装井下电加热蒸汽发生器。将用一根电阻丝将热力螺旋管A从上头螺旋缠绕，到下部绕到热力螺旋管B下部向上缠绕，到上部合到一起，与电缆4相接，外加防水绝缘体及铠装。在两组螺旋管中间插入中档板，起到固定作用。把螺旋管和中挡板放入中空环形壳体内，上部装上上挡板，下部装上下挡板。喇叭口下部圆周与中空管上部圆周焊连，喇叭口上部有螺栓与泵筒下部焊连。泵筒上接油管，泵筒上油管1m处两边各打1孔，用于注水通道，孔外加一弹簧，当有一定压力时打开，压力小时关闭。蒸汽发生器上罩盖下部与壳体上部外圆周焊接，蒸汽发生器上罩盖上部与弹簧注水孔上部1米处的油管6外壁圆周焊接。

然后，电缆外加防水防电绝缘体及铠装；其次，下井下电加热蒸汽发生器、泵筒和第1根油管，同时用卡子将电缆、温压双芯导线固定在油管上，每下1节油管下一个卡子，将电缆、温压双芯导线固定在油管上；再者，井下安装耐高温金属封隔器。最后，将电缆与电机相连，将温压双芯导线与地面温压测试仪相连。

注汽时：水从地面泵注系统进入油管6，泵下凡尔9关闭。水从泵上弹簧口10经蒸汽发生器上罩盖12进入蒸汽发生器壳体的上盖板25上的两个注水入口20、21经热力螺旋管A和热力螺旋管B经过电加热使得流水边流动边升温，从蒸汽发生器壳体下盖板的两个蒸汽出口21、22进入地层。蒸汽发生器壳体下盖板蒸汽出口处有温度压力传感器，将温压数据经双芯导线实时传到地面稳压检测仪，以实时控制蒸汽进入地层的压力和温度；其中，压力由地面泵注设备1的压力控制，温度由地面供电设备2的电量控制。

焖井时：停止地面泵注系统1注水，关闭地面供电设备2。

放喷时：原油经中空管15由泵筒8及油管6采出地面，两个蒸汽出口21、22因有向下单流阀关闭，两个泵上弹簧口10由于压力小处于关闭状态。

转抽时：下柱塞及抽油杆，进行抽油机正常开采。

以此，本发明所提供一种适合蒸汽吞吐的井下电加热蒸汽发生器装置，解决了目前稠油油藏蒸汽吞吐井底蒸汽干度低，放喷和吞吐末期加热井筒底部原油，提高原油流变性的实际问题。装置采用注采一次管柱，降低了因周期起下注汽管柱和生产管柱的产生的人力、物力和资金，具有热效率高、空气污染少、配套设备简单等优点。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述发生装置包含：油管、泵筒、电加热蒸汽发生器和热力螺旋管；

其中所述电加热蒸汽发生器包含：中空管、罩盖、壳体上盖板、壳体下盖板和壳体；

所述发生装置至上而下依次连接有油管、泵筒和中空管，原油由中空管到所述泵筒至油管抽出；

所述罩盖上端套设于油管下端，所述罩盖下端与所述壳体上端相连；

所述罩盖上端与所述泵筒之间的油管上设置有注水口，用于注入流水；

所述罩盖与所述壳体罩设于泵筒和热力螺旋管外部；

所述壳体上盖板设置于所述罩盖下端与所述壳体上端之间，用于将所述罩盖内空间和所述壳体内空间隔离，所述壳体上盖板设有入水口；

所述壳体下盖板设置于所述壳体下端且所述壳体下盖板设有出气口；

所述热力螺旋管绕设于所述中空管外部，所述热力螺旋管一端与所述入水口相接，另一端与所述出气口相接，用于提供将注入的流水转化为热蒸汽。

2.根据权利要求1所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述发生装置还包含地面温压实时监测仪，所述地面温压实时监测仪用于监测井口温度和/或井口压力。

3.根据权利要求2所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述热力螺旋管出气口还设置有热电偶温度传感器和/或毛细管压力传感器；

所述热电偶温度传感器通过温度检测导线与所述地面温压实时监测仪相连；

所述毛细管压力传感器通过压力检测导线与所述地面温压实时监测仪相连。

4.根据权利要求1所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述壳体内部为多个中空管，所述中空管上部与泵筒相接，下部与壳体下盖板齐平，用于将原油输入泵筒。

5.根据权利要求1所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述中空管上部为喇叭口状。

6.根据权利要求1所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述热力螺旋管包含多根螺旋管，所述螺旋管外缠绕设置有热电阻丝，所述热电阻丝与外部电源相连，用于通过回路使所述热电阻丝加热所述螺旋管内流水产生热蒸汽。

7.根据权利要求1所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述注水口包含多个泵上弹簧口，所述泵上弹簧口用于根据水压向所述罩盖内部注入流水。

8.根据权利要求7所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述泵上弹簧口还包含：所述泵上弹簧口外设置有一补口面板，所述补口面板用于封闭所述泵上弹簧口，所述补口面板与所述罩盖通过弹簧连接，当所述中空管内流水水压到达预定压力时开启所述补口面板，使流水注入所述罩盖内部。

9.根据权利要求1所述的井下电加热蒸汽发生装置，其特征在于，所述热力螺旋管出气口设置有单流阀，用以阻止原油流入所述热力螺旋管。