CN106761625A - 井下集热温控节能完井一体化管柱及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了井下集热温控节能完井一体化管柱及工艺，其中管柱包括自先至后依次连接的分级箍、封隔器、滤砂管、洗井阀，所述滤砂管设置至少两个，并且滤砂管两两之间自先至后依次连接有集热温控节能装置和热力补偿器。所述集热温控节能装置包括管壳、管芯、端盖、接头，所述管芯置于管壳内部，管壳两轴端口安装端盖，所述管壳的两轴端还设置接头，接头的根部设置连接密封件，所述管芯的内壁贴附吸热介质，吸热介质中充填热能介质，管芯的中心腔流过热流体。本发明解决了蒸汽吞吐开采时吸汽不均、蒸汽波及效率低，油层纵向动用程度差的问题，充分利用热能循环控制井筒温度，达到节能降耗。

Description

井下集热温控节能完井一体化管柱及工艺

技术领域

本发明涉及热采井完井管柱，具体地说是井下集热温控节能完井一体化管柱及工艺。

背景技术

世界上稠油资源极为丰富，其潜在储量可能是已探明的普通原油储量的6倍，分布范围也极为广泛，差不多各产油国均有稠油油藏。我国稠油油藏大部分埋藏深，注入蒸汽沿井筒的热损失大，蒸汽吞吐开采过程中，随着油层温度和压力逐渐下降，原油在举升中将不断脱气和降温，导致井筒原油粘度升高，流动阻力增大，产量降低，容易过早结束生产周期，为了提高生产开发效果必须控制井筒热损失，控制井筒温度，达到降粘增产的目的。

目前热采井完井采用的具体实施步骤为：完井管柱配接；完井管柱下入；胀封裸眼封隔器，打开分级箍；固井，关闭液压分级箍；候凝，钻塞；洗井，酸化；下注汽管柱；地层预处理，注汽；焖井；放喷；下生产管柱、杆柱。施工复杂，周期长，施工成本高，并且所用的完井管柱及配件为金属材质，井筒和油层的热损失大。

发明内容

本发明的目的在于提供井下集热温控节能完井一体化管柱及工艺，下管柱及工具组合完井后，通过热流体循环洗井，提高热能利用效率，同时根据不同储层条件进行温度模拟控制，解决了蒸汽吞吐开采时吸汽不均、蒸汽波及效率低，油层纵向动用程度差的问题，充分利用热能循环控制井筒温度，达到节能降耗。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，井下集热温控节能完井一体化管柱，包括自先至后依次连接的分级箍、封隔器、滤砂管、洗井阀，所述滤砂管设置至少两个，并且滤砂管两两之间自先至后依次连接有集热温控节能装置和热力补偿器。

所述集热温控节能装置包括管壳、管芯、端盖、接头，所述管芯置于管壳内部，管壳两轴端口安装端盖，所述管壳的两轴端还设置接头，接头的根部设置连接密封件，所述管芯的内壁贴附吸热介质，吸热介质种充填热能介质，管芯的中心腔流过热流体。

所述管芯是紧贴管壳内壁的毛细结构，毛细结构管芯为多层金属丝网管或纤维、布复合材料管，所述吸热介质为衬里，衬里由多孔节能蜂窝陶瓷或烧结金属构成。

所述管壳为金属材料或树脂复合材料或陶瓷复合材料或混凝土复合材料或碳纤维复合材料。

所述洗井阀为碟板式洗井阀或者球座式洗井阀。

碟板式洗井阀包括阀座以及插入阀座内腔的密封插管，阀座的后端口安装引鞋，所述密封插管、阀座圆周壁均开设通孔。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，井下集热温控节能完井一体化工艺，包括以下步骤：

首先把井下集热温控节能完井一体化管柱完成完井管柱的配接，完井管柱下入井内；胀封封隔器，打开分级箍；固井，关闭分级箍；候凝，钻塞，或者利用免钻塞工具完井；用热流体循环洗井，热流体依次流经分级箍、封隔器、滤砂管、通过集热温控节能装置内壁，触发其内部组织蓄热，并进行反复放热反应，通过热流变换把管壁温度调整在油层对应合适的温度，以调整不同油层剖面上原油的流动状态，控制井筒热损失，降低原油粘度，根据不同储层条件进行温度模拟控制，强化内部传热。充分利用热能循环控制井筒温度，增强热流体解堵作用，达到降粘增产、节能降耗的目的。正、反洗井均不受限制。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明由分级箍、封隔器、滤砂管、集热温控节能装置、热力补偿器和多效节能洗井阀组成，本集热温控节能装置的主体带有一个管壳，内部空腔有热能介质和毛细结构的管芯、端盖、连接密封件等部分组成。通过适当的热流变换把管壁温度调整在油层对应合适的温度，以调整不同油层剖面上原油的流动状态，控制井筒热损失，降低原油粘度，根据不同储层条件进行温度模拟控制，强化内部传热。充分利用热能循环控制井筒温度，增强热流体解堵作用，降低界面张力，提高平面波及系数，达到降粘增产、节能降耗的目的。本集热温控节能装置可放置在热采完井管柱任何所需热能优化的位置，适用各种井型，下管柱及工具组合完井后，通过热流体循环洗井，提高热能利用效率，简化了热采井的施工工序，缩短了工期，降低了成本。

附图说明

图1为本发明的井下集热温控节能完井一体化管柱结构示意图；

图2为集热温控节能装置示意图；

图3、图4、图5、图6分别为集热温控节能装置的管芯的四种结构示意图；

图7为集热温控节能装置空腔工作原理示意图；

图8为洗井阀的结构示意图。

1-分级箍，2-封隔器，3-滤砂管，4-集热温控节能装置，401-热能介质，402-热流体，403-吸热介质，404-管壳，405-管芯；406-端盖，407-连接密封件，408-接头，5-热力补偿器，6-洗井阀，601-密封插管；602-阀座；603-引鞋。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如附图1所示，本发明实施例的完井管柱包括分级箍1、封隔器2、滤砂管3、集热温控节能装置4、热力补偿器5和多效节能洗井阀6组成。依次连接分级箍、封隔器、滤砂管、洗井阀，所述滤砂管设置至少两个，并且滤砂管两两之间自先至后依次连接有集热温控节能装置和热力补偿器。

所述集热温控节能装置4包括管壳404、管芯405、端盖406、接头408，所述管芯置于管壳内部，管壳两轴端口安装端盖，所述管壳的两轴端还设置接头，接头的根部设置连接密封件407，所述管芯的内壁贴附吸热介质403，吸热介质种充填热能介质401，管芯的中心腔流过热流体402。所述管芯是紧贴管壳内壁的毛细结构，毛细结构管芯为多层金属丝网管或纤维、布复合材料管，所述吸热介质为衬里，衬里由多孔节能蜂窝陶瓷或烧结金属构成。所述管壳为金属材料或树脂复合材料或陶瓷复合材料或混凝土复合材料或碳纤维复合材料。

所述洗井阀为碟板式洗井阀或者球座式洗井阀。碟板式洗井阀包括阀座以及插入阀座内腔的密封插管，阀座的后端口安装引鞋，所述密封插管、阀座圆周壁均开设通孔。

井下集热温控节能完井一体化工艺，包括以下步骤：

首先把井下集热温控节能完井一体化管柱完成完井管柱的配接，完井管柱下入井内；胀封封隔器，打开分级箍；固井，关闭分级箍；候凝，钻塞，或者利用免钻塞工具完井；用热流体循环洗井，热流体依次流经分级箍、封隔器、滤砂管、通过集热温控节能装置内壁，触发其内部组织蓄热，并进行反复放热反应，通过热流变换把管壁温度调整在油层对应合适的温度，以调整不同油层剖面上原油的流动状态，控制井筒热损失，降低原油粘度，根据不同储层条件进行温度模拟控制，强化内部传热。充分利用热能循环控制井筒温度，增强热流体解堵作用，达到降粘增产、节能降耗的目的。正、反洗井均不受限制。

根据油藏储层的条件和生产举升的要求，进行油层所需的热能概算，对集热温控节能装置4进行管柱受力分析校核，针对油藏纵向非均质严重，油层纵向动用程度差的问题，通过适当的热流变换把管壁温度调整在油层对应合适的温度，以调整不同油层剖面上原油的流动状态。

注热流体402的主要作用是增加油层驱动能量，降低原油粘度，减小流动阻力，改善流度比，提高波及系数和驱油效率。此外，原油膨胀也有助于提高采收率，对高凝油油藏或原油粘度较低的稠油油藏，提高换热设备效率，节能效果明显。同时，有利于避免附近油层顶部形成蒸汽舌进，改善了水油流度比，这样的完井方式可利用热流体的重力超覆作用，改善了驱油效率和波及效率。

注热流体402(包括注热水、余热污水、蒸汽、氮气、二氧化碳、烟道气、热复合化学剂及其他热源等)，可连续注入，也可采用间歇注入的方式。降低原油粘度，增强热流体解堵作用，降低界面张力，流体及岩石的热膨胀作用，降低厚度压实作用。

如附图2所示，本发明实施例的集热温控节能装置4的主体是带有一个管壳404，内部空腔有热能介质401、吸热介质403和毛细结构的管芯405、端盖406、连接密封件407、接头408等部分组成。管壳404可以是金属的，也可以是其他复合材料，如树脂、陶瓷、混凝土、碳纤维等处理后的复合材料。

热能介质401要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸点，较低的粘度及良好的稳定性，还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对热能介质作用并产生必须的毛细力，热能介质不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将破坏毛细结构。

集热温控节能装置4的管芯405是紧贴管壳内壁的毛细结构，可以用多层金属丝网或纤维、布等复合材料以衬里形式紧贴内壁以减少接触热阻，衬里也可由多孔节能蜂窝陶瓷或烧结金属构成，可利用废旧瓷管料、金属镁废渣、煤矸石和页岩为原料加工配比烧结成型的蓄热体，材料可以是陶瓷、金属、纤维或其他复合材料，可以有许多种组合形式，本发明只列举了几种，如附图3、图4、图5、图6所示，其他的组合方案也视为本发明的实施例。

根据管芯405的结构、材质和热能介质等方面的组合不同，按照热能介质401回流动力区可以分为芯热管、重力型、重力辅助型、旋转型、电流体动力型、磁流体动力型、渗透热型等，本发明只列举了1种，如附图7所示，其他的可行方案也视为本发明的实施例。

如附图8所示，本发明实施例的洗井阀6为碟板式洗井阀，也可以用球座式洗井阀,本发明只给出了碟板式多效节能洗井阀结构示意图，其他的组合方案也视为本发明的实施例。其中，引鞋603可利用附图7的空腔工作原理进行设计和加工，密封插管601是作为洗井管柱下入井中的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (7)

1.井下集热温控节能完井一体化管柱，其特征在于，包括自先至后依次连接的分级箍、封隔器、滤砂管、洗井阀，所述滤砂管设置至少两个，并且滤砂管两两之间自先至后依次连接有集热温控节能装置和热力补偿器。

2.根据权利要求1所述的井下集热温控节能完井一体化管柱，其特征在于，所述集热温控节能装置包括管壳、管芯、端盖、接头，所述管芯置于管壳内部，管壳两轴端口安装端盖，所述管壳的两轴端还设置接头，接头的根部设置连接密封件，所述管芯的内壁贴附吸热介质，吸热介质种充填热能介质，管芯的中心腔流过热流体。

3.根据权利要求2所述的井下集热温控节能完井一体化管柱，其特征在于，所述管芯是紧贴管壳内壁的毛细结构，毛细结构管芯为多层金属丝网管或纤维、布复合材料管，所述吸热介质为衬里，衬里由多孔节能蜂窝陶瓷或烧结金属构成。

4.根据权利要求2所述的井下集热温控节能完井一体化管柱，其特征在于，所述管壳为金属材料或树脂复合材料或陶瓷复合材料或混凝土复合材料或碳纤维复合材料。

5.根据权利要求1所述的井下集热温控节能完井一体化管柱，其特征在于，所述洗井阀为碟板式洗井阀或者球座式洗井阀。

6.根据权利要求5所述的井下集热温控节能完井一体化管柱，其特征在于，所述碟板式洗井阀包括阀座以及插入阀座内腔的密封插管，阀座的后端口安装引鞋，所述密封插管、阀座圆周壁均开设通孔。

7.井下集热温控节能完井一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

首先把井下集热温控节能完井一体化管柱完成完井管柱的配接，完井管柱下入井内；胀封封隔器，打开分级箍；固井，关闭分级箍；候凝，钻塞，或者利用免钻塞工具完井；用热流体循环洗井，热流体依次流经分级箍、封隔器、滤砂管、通过集热温控节能装置内壁，触发其内部组织蓄热，并进行反复放热反应，通过热流变换把管壁温度调整在油层对应合适的温度，以调整不同油层剖面上原油的流动状态，控制井筒热损失，降低原油粘度，根据不同储层条件进行温度模拟控制，强化内部传热；充分利用热能循环控制井筒温度，增强热流体解堵作用，达到降粘增产、节能降耗的目的；正、反洗井均不受限制。