CN110485942B - 能够实现气液连续分离的油管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够实现气液连续分离的油管，包括一根连续不断的复合材料连续管，所述复合材料连续管为多层式管体，管体形成有中空的通道作为主通道，主通道用于液体的上升通道；复合材料连续管的管壁开设有多条管壁流道，用于气体介质的上升通道；复合材料连续管的内衬层的材料为具有微孔结构特征的高分子材料；当原油在主通道内流动的过程中，油液中的气体在压力差的作用下从油液中脱离出来，经主通道穿壁而过，进入复合材料连续管的多条管壁流道中，实现气液两相连续分离和分流。本发明通过在管壁开设管壁流道作为气道，利用压力差的作用将气体从主通道连续分离到管壁流道中，能够实现采油过程的气液连续分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油管道，具体涉及一种能够实现气液连续分离的油管。
背景技术
在石油钻采领域，不同的油田地质情况导致生产阶段各异，从地层深处采收上来的原油成分也各不相同。而原油含气含蜡是比较普遍的现象，多数油井结蜡严重，各油田都需要花大量人力和财力来应对油井结蜡的问题。
另外，在寒冷地区或寒冷季节，油田地面管线都需要采取保温防冻措施。举升到地面的原油经集输管线汇集到联合站，因其沿途经历温度和压力的变迁，油液中的伴生气体及不断析出的原油中的各种轻、重组分，都需要进行脱气和油水分离等操作，耗费大量人力物力成本。
随着水平钻井技术的发展和对环境要求的日渐严苛，油田新建油井主要以大斜度井为主，老油田改造则以加钻侧向井为主。但是，现有的除蜡、防冻、脱气等技术都是建立在传统的采油工具和工艺基础之上，新的钻井和采油技术则需要采用新的除蜡、防冻、脱气等技术措施与之配套。中国发明专利文献CN105464629B公开了一种复合材料连续管配隔膜泵举升替代有杆采油和用高分子材料复合管替代钢质油管的方法，解决了传统采油技术中的偏磨问题，高分子材料特性克服了金属管件普遍存在的结垢和腐蚀难题，但是却不能解决油管结蜡带来的困扰。
此外，原油在生产过程中实现气液连续分离(也称气液微分分离)一直被认为是一种不可能实现的理想状态。中国发明专利文献CN105464629B所公开的采油系统虽然使采油技术向前迈进了一大步，但由于其管体结构和材料特性局限，仍然无法实现采油过程中的气液连续分离。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现气液连续分离的油管，它可以在采油过程中或者在地面集输油液过程中实现气液连续分离。
为解决上述技术问题，本发明能够实现气液连续分离的油管的技术解决方案为：
包括一根连续不断的复合材料连续管，所述复合材料连续管为多层式管体，管体形成有中空的通道作为主通道，主通道用于液体的流动通道；复合材料连续管的管壁开设有多条管壁流道，用于气体介质的流动通道；复合材料连续管的内衬层的材料为具有微孔结构特征的高分子材料；当原油在主通道内流动的过程中，油液中的气体在压力差的作用下从油液中脱离出来，经主通道穿壁而过，进入复合材料连续管的多条管壁流道中，实现气液两相连续分离和分流。
在另一实施例中，所述管壁流道开设于流道层内；所述流道层是与内衬层相同材料的一次成型；或者流道层是与内衬层相同材料或不同材料分步制造成型，所述流道层的材料为具有微孔结构特征的高分子材料。
在另一实施例中，所述复合材料连续管的管体包括由内向外依次排列的所述内衬层、所述流道层、保护层；所述流道层沿周向分布有多条孔道作为所述管壁流道，孔道沿轴向贯通于管体。
在另一实施例中，所述孔道为直线形；或者所述孔道呈螺旋形；所述螺旋形的角度为0～45°之间。
在另一实施例中，所述孔道的形状为圆形或多边形，每个所述孔道的孔径或对角线长度不大于10mm，孔与孔之间的距离不大于两个孔的直径或对角线的长度之和；所述孔道数量不多于100个。
在另一实施例中，所述流道层与保护层之间设置有结构层，结构层由浸胶纤维束缠绕热熔粘结而成，以使结构层能够承受轴向拉力。
在另一实施例中，所述流道层与保护层之间设置有智能层，智能层内嵌有贯穿于管体的多根数据通讯光纤和多根动力线缆。
在另一实施例中，所述智能层设置于结构层以内；或者，智能层设置于结构层以外。
在另一实施例中，所述智能层和保护层的材料为热塑性树脂。
在另一实施例中，所述油管从地面伸入井下，当井下电潜泵将原油泵入油管后，含气油液在油管内形成液柱；液柱的压力使含气油液的气体受到压缩，气体穿过具有微孔结构的内衬层，进入流道层的管壁流道，并沿管壁流道向上流动至井口。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明通过在管壁开设管壁流道作为气道，利用压力差的作用将气体从主通道连续分离到管壁流道中，能够实现采油过程的气液连续分离，能够大幅降低后期气液分离的成本。
本发明能够实现气液连续分离，目标是使原油在出井口之前始终处于结蜡点之上，能够较好地避免原油开采过程中的结蜡问题，无需再专门配置除蜡设备，开采效率也随之大大提高。
附图说明
本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明能够实现气液连续分离的油管的截面示意图；
图2是本发明的立体剖面示意图。
图中附图标记说明：
7-1为内衬层， 7-2为流道层，
7-3为智能层， 7-4为结构层，
7-5为保护层， 7-6为数据通讯光纤，
7-7为动力线缆， 7-8为孔道。
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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明能够实现气液连续分离的油管，包括一根连续不断的双壁(内外壁)多流道复合材料连续管，复合材料连续管的两端各扣压一连接金具，以使复合材料连续管能够实现管管相连，或者与两端的流体入口连接件以及流体出口连接件相连；
连接金具可采用中国实用新型专利文献CN205330599U公开的用于潜油电泵复合材料连续管采油系统的悬挂金具，或者中国实用新型专利文献CN205445491U公开的用于潜油电泵复合材料连续管采油系统的井下金具，以及其它连接金具；
复合材料连续管为多层式管体，管体形成有中空的通道作为主通道，主通道用于液体的上升通道；复合材料连续管的管壁开设有多条管壁流道，用于气体介质的上升通道；
复合材料连续管的内衬层的材料为具有微孔结构特征的热塑性高分子材料，以使复合材料连续管的管壁具备良好的透气性能；当原油在主通道内流动的过程中，油液中的气体在压力差的作用下从油液中脱离出来，经主通道(高压区)穿壁而过，进入复合材料连续管的多条管壁流道(低压)中，实现气液两相连续分离和分流。
具体地，如图1、图2所示，复合材料连续管的管体包括由内向外依次排列的内衬层7-1、流道层7-2、智能层7-3、结构层7-4、保护层7-5；
流道层7-2、智能层7-3、结构层7-4和保护层7-5优选为热塑性树脂，如高低分子量聚乙烯、聚丙烯、PA、PPS、聚四氟乙烯等；
流道层7-2沿周向分布有多条孔道7-8作为管壁流道，孔道呈螺旋形轴向贯通于管体，孔道的螺旋形角度在0～45°之间；孔道7-8的形状可以为圆形或多边形，每个孔道的孔径或对角线长度不大于10mm，孔与孔之间的距离不大于2个孔的直径或对角线的长度之和；孔道数量不多于100个；流道层7-2可以是与内衬层7-1相同材料的一次成型，也可以是相同材料或不同材料分步制造成型；当孔道的螺旋形角度为0°时，孔道为直线形；当孔道呈螺旋形时，能够满足连续管卷绕的力学要求和气体流速要求；
智能层7-3内嵌有贯穿于管体的多根数据通讯光纤7-6和多根动力线缆7-7；通过内嵌于智能层7-3的数据通讯光纤7-6与井下传感器结合，能够即时获取管道介质传输过程的工况，通过动力线缆7-7实现井下与井上的电力供应，以实现油管的智能化。
结构层7-4可以由浸胶纤维束缠绕热熔粘结而成，以使结构层7-4能够承受轴向拉力；
本实施例中，智能层7-3设置于结构层7-4以内；当然，智能层7-3也可以设置于结构层7-4以外。
本发明能够实现采油过程的气液连续分离，将理想状态转变为现实。本发明可以用于井下采油，也可以用于地面集输。当本发明用于地面集输时，可以没有智能层7-3和结构层7-4。
本发明的工作原理如下：
油管从地面伸入井下，当井下电潜泵将原油泵入油管后，含气油液在油管内形成液柱；液柱的压力使含气油液的气体受到压缩，一是向油液释放热量，升高了油液的温度；二是使气体分子间距离变小，更容易穿过具有微孔的内衬层7-1管壁，并进入流道层7-2；由于流道层7-2的管壁流道(气道)为低压区，从主通道穿过内衬层7-1的高压气体会自然汇聚至管壁流道，并沿管壁流道向上流动至井口。
原油在由井底向地面举升的过程中，途中因温度和压力变化会继续不断析出气体组分，本发明利用压力差的作用将气体从主通道连续分离到管壁流道中，从而实现气液连续分离，能够大幅降低后期气液分离的成本。
原油在从井下向地面输送的过程中，由于周围地层温度的梯降现象，导致原油在向上输送过程中温度会逐渐降低，当油液温度低于结蜡点时，原油就会结蜡。本发明在原油由下向上输送过程中完成气液连续分离，所分离出来的气体在向上输送的过程中充满管壁，能够对主通道内的油液起到良好的隔热保温功能，从而能够有效减少由于地层深浅变化而导致的温降，巧妙地利用了伴生气体资源。
另外，原油在从井下向地面输送的过程中，由于周围地层压力的梯降现象，原本伴生在油液中的气体在上升途中因压力逐步降低而膨胀，气体膨胀过程中会吸收大量热量，导致油液温度下降而粘稠或结蜡。本发明在原油由下向上输送过程中完成连续脱气，使油液中少了一个热能吞噬者，气体无法直接吸收油液中的热量，能够避免油液大幅温降。当然，当分离出来的气体进入管壁流道后也会膨胀吸热，但其膨胀过程中只能吸收管壁流道周围的热量，主要吸收了井筒环腔液体的热量，无法直接吸收中心管油液中的热量，因此连续脱气的采油过程更有利于保持油液的温度。
综上所述，本发明的气液连续分离技术能够使原油在出井口之前基本处于结蜡点之上，因此本发明能够较好地解决原油开采过程中的结蜡问题，无需再专门配置除蜡设备，开采效率也随之大大提高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (10)
1.一种能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：包括一根连续不断的复合材料连续管，所述复合材料连续管为多层式管体，管体形成有中空的通道作为主通道，主通道用于液体的流动通道；复合材料连续管的管壁开设有多条管壁流道，用于气体介质的流动通道；
所述复合材料连续管的内衬层的材料为具有微孔结构特征的高分子材料；当原油在主通道内流动的过程中，油液中的气体在压力差的作用下从油液中脱离出来，经主通道穿壁而过，进入复合材料连续管的多条管壁流道中，实现气液两相连续分离和分流；
所述管壁流道开设于流道层内；
所述内衬层和所述流道层由内向外排列。
2.根据权利要求1所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述流道层是与内衬层相同材料的一次成型；或者流道层是与内衬层相同材料或不同材料分步制造成型，所述流道层的材料为具有微孔结构特征的高分子材料。
3.根据权利要求1所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述复合材料连续管的管体包括由内向外依次排列的所述内衬层、所述流道层、保护层；所述流道层沿周向分布有多条孔道作为所述管壁流道，孔道沿轴向贯通于管体。
4.根据权利要求3所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述孔道为直线形；或者所述孔道呈螺旋形；所述螺旋形的角度为0～45°之间。
5.根据权利要求3或4所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述孔道的形状为圆形或多边形，每个所述孔道的孔径或对角线长度不大于10mm，孔与孔之间的距离不大于两个孔的直径或对角线的长度之和；所述孔道数量不多于100个。
6.根据权利要求3所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述流道层与保护层之间设置有结构层，结构层由浸胶纤维束缠绕热熔粘结而成，以使结构层能够承受轴向拉力。
7.根据权利要求3或6所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述流道层与保护层之间设置有智能层，智能层内嵌有贯穿于管体的多根数据通讯光纤和多根动力线缆。
8.根据权利要求7所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述智能层设置于结构层以内；或者，智能层设置于结构层以外。
9.根据权利要求7所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述智能层和保护层的材料为热塑性树脂。
10.根据权利要求7所述的能够实现气液连续分离的油管，其特征在于：所述油管从地面伸入井下，当井下电潜泵将原油泵入油管后，含气油液在油管内形成液柱；液柱的压力使含气油液的气体受到压缩，气体穿过具有微孔结构的内衬层，进入流道层的管壁流道，并沿管壁流道向上流动至井口。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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Address after: Room 401, Building 2 and Room 102, Building 4, No. 1618 Xinyang Road, Fengxian District, Shanghai, 2014 Patentee after: Shanghai Feizhou Boyuan Material Technology Co.,Ltd. Address before: 201413 Room 401, building 2, 1618 Xinyang Road, Fengxian District, Shanghai Patentee before: Shanghai Feizhou Boyuan Petroleum Equipment Co.,Ltd. |