CN109184647B - 分层火驱点火注气管柱及分层火驱方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分层火驱点火注气管柱及分层火驱方法，其涉及油井生产中火驱技术领域，所述分层火驱点火注气管柱包括：外管单元，所述外管单元包括：能够与套管进行锚定并能够进行坐封的分层锚定装置；连接在所述分层锚定装置下端的撞击式滑套；连接在所述撞击式滑套下端的第一封隔器；连接在所述第一封隔器下端的球座；能够穿设在外管单元中的内管单元，所述内管单元包括：注汽滑套；连接在所述注汽滑套下端的第二封隔器；连接在所述第二封隔器下端的滑套；连接在所述滑套下端的撞击头。本申请能够实现火驱分层点火，分层注气的目的。

Description

分层火驱点火注气管柱及分层火驱方法

技术领域

本发明涉及油井生产中火驱技术领域，特别涉及一种分层火驱点火注气管柱及分层火驱方法。

背景技术

火驱也称为火烧油层，具体指一种用电、化学等方法使油层温度达到原油燃点，并向油层内注入空气或氧气以使油层中原油持续燃烧的采油方法。在火驱开发过程中，油藏在纵向动用程度上存在着较大差异，各层吸气不均，存在单层突进现象，这导致注气井注空气参数提高难度大，生产井则表现为构造高部位先见效，构造低部位后见效，且存在见效不均并有突进现象的问题。吸气剖面监测结果表明：火驱总体动用程度整体达到75％，但是纵向上动用状况存在较大差异。为改善火驱油层纵向动用状况，解决注气不均的矛盾，有必要开展火驱分层注气技术的研究与现场试验,以实现注气井的相对均匀注气，改善火驱开发效果。分层火驱是在常规火驱的基础上，人为的将开发目的层进行分层，实现分层火驱开发，保证分层火驱开发效果的重点是每层的成功点火和注气，以形成平稳的燃烧前缘，实现地下原油的顺利驱替。

火驱成功的关键是油层点火的成功，电点火技术能够通过电加热器获取更高的点火温度，适用于油层燃烧门槛温度较高的油井，但现阶段单井电点火受制于管柱结构，只能进行单层点火单层定量注气。多层点火多层分别定量注气现阶段无法实现。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种分层火驱点火注气管柱及分层火驱方法，其能够实现火驱分层点火，分层注气的目的。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种分层火驱点火注气管柱，所述分层火驱点火注气管柱包括：

外管单元，所述外管单元包括：能够与套管进行锚定并能够进行坐封的分层锚定装置；连接在所述分层锚定装置下端的撞击式滑套；连接在所述撞击式滑套下端的第一封隔器；连接在所述第一封隔器下端的球座；

能够穿设在外管单元中的内管单元，所述内管单元包括：注汽滑套；连接在所述注汽滑套下端的第二封隔器；连接在所述第二封隔器下端的滑套；连接在所述滑套下端的撞击头。

在一种优选的实施方式中，所述外管单元还包括：连接在所述分层锚定装置上端的伸缩管。

在一种优选的实施方式中，所述注汽滑套、所述第二封隔器、所述滑套和所述撞击头之间通过隔热管或油管相连接。

在一种优选的实施方式中，所述分层锚定装置、所述撞击式滑套、所述第一封隔器和所述球座之间通过油管相连接。

在一种优选的实施方式中，所述滑套和所述撞击头穿出所述球座。

在一种优选的实施方式中，所述分层锚定装置用于设置在第一油层上方，所述第一封隔器用于设置在第一油层和第二油层之间。

在一种优选的实施方式中，所述分层火驱点火注气管柱的上端与同心式分层注入井口装置相连接，所述同心式分层注入井口装置具有与所述外管单元相连通的第一输入端口和与所述内管单元相连通的第二输入端口。

在一种优选的实施方式中，所述第二封隔器设置在所述撞击式滑套的下方。

一种采用如上述任一所述的分层火驱点火注气管柱的分层火驱方法，其包括以下步骤：

将所述外管单元下入至井内，并使得所述分层锚定装置设置在第一油层上方，所述第一封隔器设置在第一油层和第二油层之间；

向所述外管单元进行打压，使得所述分层锚定装置锚定在套管上，所述第一封隔器坐封；

向所述外管单元继续打压从而打掉所述球座；

待所述球座打掉以后，将所述内管单元下入至所述外管单元中，在下入过程中通过所述撞击头打开所述撞击式滑套；

待所述撞击式滑套打开以后，将电点火器下入到所述内管单元中，通过所述内管单元注入空气，空气在流经所述电点火器时温度升高，从而使得所述第二封隔器坐封；

待所述第二封隔器坐封后，通过加热后的空气将第一油层点燃，待点火成功后，通过所述外管单元注入空气以维持所述第一油层持续燃烧；

将所述电点火器下放，关闭所述注汽滑套，打开所述滑套，通过加热后的空气将第二油层点燃，再通过所述内管单元注入空气以维持所述第二油层持续燃烧。

在一种优选的实施方式中，在将所述内管单元下入至所述外管单元中的过程中，所述第二封隔器设置在所述撞击式滑套的下方。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请中的分层火驱点火注气管柱可以实现分层点火、分层注气的要求，并且将笼统火驱转变为分层火驱，进而改善火烧驱油的效果，其有效克服了现有技术中火驱注入井为全井笼统点火注气而影响火烧驱油效果的不足。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中分层火驱点火注气管柱的结构示意图；

图2为本发明实施例中分层火驱方法的流程步骤图。

以上附图的附图标记：

1、分层锚定装置；2、撞击式滑套；3、第一封隔器；4、球座；5、注汽滑套；6、第二封隔器；7、滑套；8、撞击头；9、伸缩管；10、隔热管；11、油管；12、同心式分层注入井口装置；13、第一油层；14、第二油层。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够实现火驱分层点火，分层注气的目的，在本申请中提出了一种分层火驱点火注气管柱，图1为本发明实施例中分层火驱点火注气管柱的结构示意图，如图1所示，分层火驱点火注气管柱包括：外管单元，外管单元包括：能够与套管进行锚定并能够进行坐封的分层锚定装置1；连接在分层锚定装置1下端的撞击式滑套72；连接在撞击式滑套72下端的第一封隔器3；连接在第一封隔器3下端的球座4；能够穿设在外管单元中的内管单元，内管单元包括：注汽滑套5；连接在注汽滑套5下端的第二封隔器6；连接在第二封隔器6下端的滑套7；连接在滑套7下端的撞击头8。

本申请中的分层火驱点火注气管柱可以实现分层点火、分层注气的要求，并且将笼统火驱转变为分层火驱，进而改善火烧驱油的效果，其有效克服了现有技术中火驱注入井为全井笼统点火注气而影响火烧驱油效果的不足。

为了能够更好的理解本申请中的分层火驱点火注气管柱，下面将对其做进一步解释和说明。如图1所示，本申请中的分层火驱点火注气管柱可以包括：外管单元和内管单元，内管单元至少部分穿设在外管单元中，两者相套设置。分层火驱点火注气管柱的上端与同心式分层注入井口装置12相连接，同心式分层注入井口装置12具有与外管单元相连通的第一输入端口和与内管单元相连通的第二输入端口。通过第二输入端口可以向内管单元中输入空气，通过第一输入端口可以向外管单元中输入空气，也就是外管单元与内管单元之间的环空间隙。

如图1所示，外管单元可以包括：能够与套管进行锚定并能够进行坐封的分层锚定装置1，该分层锚定装置1能够在管内的压力与套管之间进行锚定，同时进行坐封，使得套管内被分隔成上下两层，如此可以阻断油层内的火焰窜入油套环形空间，防止油套环形空间内发生燃爆现象，同时由于分层锚定装置1的存在可以有效减少管柱的蠕动对其它封隔器造成的损害；连接在分层锚定装置1下端的撞击式滑套72，该撞击式滑套72能够在撞击头8的撞击下开启，以使得管内和管外相连通；连接在撞击式滑套72下端的第一封隔器3，该第一封隔器3能够在压力的作用下进行坐封；连接在第一封隔器3下端的球座4，该球座4用于对外管单元的末端进行密封，在高压下，该球座4能够在压力的作用下被打掉。分层锚定装置1用于设置在第一油层13上方，从而对第一油层13上方进行分隔，第一封隔器3用于设置在第一油层13和第二油层14之间，其用于对第一油层13和第二油层14之间进行分隔。需要说明的是，第一油层13位于第二油层14的上方。

如图1所示，分层锚定装置1、撞击式滑套2、第一封隔器3和球座4之间可以通过油管11相连接，相邻两个部件之间的距离可以通过油管11进行调节。

如图1所示，在一种可行的实施方式中，外管单元还可以包括：连接在分层锚定装置1上端的伸缩管9。在分层锚定装置1进行锚定后，伸缩管9可以补偿吸收外管单元在竖直方向上的热变形或其它原因产生的形变。

如图1所示，内管单元可以包括：注汽滑套5，其能够将内管单元中的空气注入至外管单元与内管单元之间的环形间隙中；连接在注汽滑套5下端的第二封隔器6，其用于将外管单元中撞击式滑套72下方进行分隔，因此第二封隔器6设置在撞击式滑套72的下方；连接在第二封隔器6下端的滑套7，当该滑套7打开时，内管单元能够与第二油层14相连通；连接在滑套7下端的撞击头8，其用于将撞击式滑套72打开。滑套7和撞击头8可以穿出球座4，以便于通过滑套7向第二油层14进行注气。

如图1所示，注汽滑套5、第二封隔器6、滑套7和撞击头8之间可以通过隔热管10或油管11相连接。相邻两个部件之间的距离可以通过隔热管10或油管11的长度进行调节。

图2为本发明实施例中分层火驱方法的流程步骤图，如图2所示，采用本申请中的分层火驱点火注气管柱的分层火驱方法可以包括以下步骤：

将外管单元下入至井内，并使得分层锚定装置1设置在第一油层13上方，第一封隔器3设置在第一油层13和第二油层14之间。

然后向外管单元进行打压，使得分层锚定装置1锚定在套管上，第一封隔器3坐封，此时分层锚定装置1将第一油层13上方进行分隔，同时第一封隔器3将外管单元外的第一油层13和第二油层14之间进行分隔。

向外管单元继续打压，随着压力的上升从而打掉球座4。当球座4打掉以后，外管单元的末端处于敞开状态。

待球座4打掉以后，将内管单元下入至外管单元中，在下入过程中通过撞击头8打开撞击式滑套72。当撞击式滑套72打开以后，外管单元的内部和外部相连通，由于分层锚定装置1和第一封隔器3的存在，外管单元中输入的空气能够流向第一油层13中。在将内管单元下入至外管单元中的过程中，第二封隔器6设置在撞击式滑套72的下方。

待撞击式滑套72打开以后，将电点火器下入到内管单元中，通过内管单元注入空气，空气在流经电点火器时温度升高，从而使得第二封隔器6坐封。第二封隔器6坐封以后，将撞击式滑套72下方的外管单元与内管单元之间的环形间隙进行分隔，从而使得自注汽滑套5中流出的加热后的空气只能通过撞击式滑套72流向第一油层13。

待第二封隔器6坐封后，通过加热后的空气将第一油层13点燃，待点火成功后，通过外管单元注入空气以维持第一油层13持续燃烧。

将电点火器下放，关闭注汽滑套5，打开滑套7，通过加热后的空气通过滑套7流出至第二油层14从而将第二油层14点燃，再通过内管单元注入空气以维持第二油层14持续燃烧。

本方法由于采用外管单元和内管单元，如此可以使得点火和注气通道都相互独立，因而具有火驱注入井的分层点火注气的功能，其变单井段笼统火驱为分层火驱，增加了火烧驱油的层段，提高了火驱的波及系数，进而提高了火驱的可控性和火烧驱油效果。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分层火驱点火注气管柱，其特征在于，所述分层火驱点火注气管柱包括：

外管单元，所述外管单元包括：能够与套管进行锚定并能够进行坐封的分层锚定装置，所述分层锚定装置用于设置在第一油层上方，所述分层锚定装置能够在管内的压力与套管之间进行锚定，同时进行坐封；连接在所述分层锚定装置下端的撞击式滑套；连接在所述撞击式滑套下端的第一封隔器，所述第一封隔器用于设置在第一油层和第二油层之间，第一油层位于第二油层的上方；连接在所述第一封隔器下端的球座；连接在所述分层锚定装置上端的伸缩管，所述伸缩管能够补偿吸收所述外管单元在竖直方向上的热变形；

能够穿设在外管单元中的内管单元，所述内管单元包括：注汽滑套；连接在所述注汽滑套下端的第二封隔器，所述第二封隔器设置在所述撞击式滑套的下方；连接在所述第二封隔器下端的滑套；连接在所述滑套下端的撞击头，所述滑套和所述撞击头穿出所述球座，所述撞击式滑套能够在所述撞击头的撞击下开启；所述分层火驱点火注气管柱的上端与同心式分层注入井口装置相连接，所述同心式分层注入井口装置具有与所述外管单元相连通的第一输入端口和与所述内管单元相连通的第二输入端口。

2.根据权利要求1所述的分层火驱点火注气管柱，其特征在于，所述外管单元还包括：连接在所述分层锚定装置上端的伸缩管。

3.根据权利要求1所述的分层火驱点火注气管柱，其特征在于，所述注汽滑套、所述第二封隔器、所述滑套和所述撞击头之间通过隔热管或油管相连接。

4.根据权利要求1所述的分层火驱点火注气管柱，其特征在于，所述分层锚定装置、所述撞击式滑套、所述第一封隔器和所述球座之间通过油管相连接。

5.一种采用如权利要求1所述的分层火驱点火注气管柱的分层火驱方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将所述外管单元下入至井内，并使得所述分层锚定装置设置在第一油层上方，所述第一封隔器设置在第一油层和第二油层之间；

向所述外管单元进行打压，使得所述分层锚定装置锚定在套管上，所述第一封隔器坐封；

向所述外管单元继续打压从而打掉所述球座；

待所述球座打掉以后，将所述内管单元下入至所述外管单元中，在下入过程中通过所述撞击头打开所述撞击式滑套；

待所述撞击式滑套打开以后，将电点火器下入到所述内管单元中，通过所述内管单元注入空气，空气在流经所述电点火器时温度升高，从而使得所述第二封隔器坐封；

待所述第二封隔器坐封后，通过加热后的空气将第一油层点燃，待点火成功后，通过所述外管单元注入空气以维持所述第一油层持续燃烧；

将所述电点火器下放，关闭所述注汽滑套，打开所述滑套，通过加热后的空气将第二油层点燃，再通过所述内管单元注入空气以维持所述第二油层持续燃烧。

6.根据权利要求5所述的分层火驱方法，其特征在于，在将所述内管单元下入至所述外管单元中的过程中，所述第二封隔器设置在所述撞击式滑套的下方。

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