CN112012706A - 海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，包括高温井口、井下安全控制系统及位于生产套管内的气凝胶隔热油管；气凝胶隔热油管设气凝胶隔热接箍、井下安全阀、过电缆封隔器、液控管线及Y型接头；其改进处是：气凝胶隔热油管还设有注采转换阀，借助穿越装置与普通油管连接，普通油管连接的打孔油管底部设底部固定装置；高温光纤进入打孔油管后与底部固定装置连接；气凝胶隔热油管外侧设井下安全控制系统液控管线和高温电缆；井下安全控制系统液控管线与排气阀和地面液压控制系统连接；高温电缆与高温电泵和地面电泵控制柜连接，单流阀设在高温电泵出口并与Y型接头；可在注蒸汽和周期生产间简易转换且具备在线监测井底高温参数功能。

Description

海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置

技术领域

本发明属于海上稠油开发热采工艺领域，尤其涉及一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置。

背景技术

我国近海蕴藏丰富稠油资源，其探明储量中60％以上为稠油储量，十多年的不断探索试验，海上平台稠油热采开发建立了多元热流体吞吐和蒸汽吞吐先导试验区，多元热流体吞吐技术非凝析气体含量大，多轮次吞吐井间气窜难治理，在海上规模化推广应用存在技术的局限性；蒸汽吞吐技术是陆地主要稠油开采技术，在海上平台也进行深度试验，有效期长，增产效果显著，是目前海上稠油新油田开发主选的开发方式。蒸汽吞吐是指向一口稠油井短期内连续注入一定量的蒸汽，然后关井(焖井)数天，使热量得以扩散，之后再开井生产，当瞬时采油量下降到一定水平后进行下一轮的注汽、焖井、采油，如此反复，周期循环，蒸汽热量利用率的大小直接决定热采开发效果的好坏。

海上平台空间狭小，蒸汽吞吐施工作业温度压力高，目前国内外还没有适应于海上平台稠油蒸汽吞吐开发的注采一体化管柱模式，海上先导试验区一般采取注热管柱和生产管柱分离的作业方式，即：稠油井注蒸汽前平台修井作业换上注热管柱，焖井放喷结束后再修井作业换上生产管柱，这种方式存在以下缺点：①频繁作业洗压井及起下管柱，弥足珍贵的热能被冷流体消耗，蒸汽热量利用率大幅降低，热采开发效果大打折扣；②钻修井机作业资源长期占用，影响平台稠油井布井数量，新油田储量动用受限；③海上修井作业费用昂贵，频繁作业使海上稠油开发成本显著上升；④长期起下管柱，也影响平台稠油井套管完整性，带来安全开发风险。陆地常采用“抽油机+隔热油管+耐磨抽油杆+抽稠泵”注采一体化管柱方式，但海上空间受限，无法摆放体型巨大的磕头机，且杆管腐蚀偏磨问题也会带来安全风险。

中国发明专利文件201020659891.9，专利名称为《一种注热与机采一体化装置》公开了一种注热和机采一体化装置，可以实现注热和机采一体化，其工作原理为：该装置设计注热结构与机采结构，通过管柱内活动塞块上下移动，可实现注热、自喷与机采间的切换。此一体化管柱存在的问题：活动塞块长期受蒸汽和流体的冲刷，密封性能差；管柱存在安全风险，没有考虑高温井下安全控制系统来防范特殊情况的工况；无法实现井筒和水平段高温参数的监测功能。

中国发明专利文件201420699208.2，专利名称为《一种海上热采注热和生产一体化管柱》公开了一种注热和生产一体化管柱，可以在注热和生产期间转换，其工作原理为：该管柱利用Y型接头建立注热通道和生产通道，通过钢丝作业起出Y型堵塞器实现注热，注热结束后，再通过钢丝作业下入Y型堵塞器实现生产，从而实现注热与生产间的转换。该一体化管柱存在的不足：钢丝作业起下Y型堵塞器受井斜影响较大，井斜超过60度时操作较为困难，而海上稠油井一般为大斜度长水平段井身结构，生产期间泵挂位置井斜大多接近70-80度，甚至成水平状态；钢丝作业存在管串落井的风险，作业过程中仍然要执行洗压井工序；管柱及井下关键工具整体耐温适合250℃多元热流体吞吐技术的应用，不适合350℃高温蒸汽的注入；管柱没有考虑井筒及水平段高温高压数据的监测，无法动态调整水平段注汽剖面；管柱中的补偿器高温高压条件下存在密封不严泄露风险，且内通径与隔热管内通径不一致，在两端处易形成高温蒸汽冲蚀风险；封隔器通过打压球座座封，打压或起出球阀时存在循环流体漏失风险以及注热过程中高温蒸汽冲蚀风险。因此，还需要进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置,其针对海上稠油井蒸汽吞吐开发的特点和油藏适时调整注汽剖面的需求，设计了适合海上平台稠油井350℃蒸汽吞吐开发的注蒸汽、转生产一体化装置。

为实现上述目的，本发明的海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置的具体技术方案如下：

一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，包括高温井口、井下安全控制系统以及位于生产套管内的气凝胶隔热油管；该气凝胶隔热油管的垂直管段由井口端向下依次设有气凝胶隔热接箍、井下安全阀、过电缆封隔器、液控管线以及Y型接头；其中，该气凝胶隔热油管垂直管段位于Y型接头下方的管段处设有注采转换阀，该注采转换阀由液控管线控制启闭，上部通过短节与Y型接头相连，下部与气凝胶隔热油管相连；该气凝胶隔热油管的水平段与穿越装置一端连接，该穿越装置另一端与普通油管一端连接，普通油管在水平段与打孔油管一端相连，打孔油管底部设有底部固定装置；高温光纤一端借助穿越装置进入普通油管及打孔油管内部后与底部固定装置连接，位于穿越装置另一端的高温光纤通过护罩固定在气凝胶隔热油管的外侧；

该气凝胶隔热油管垂直段与高温光纤相对的另一外侧设有井下安全控制系统液控管线和高温电缆；井下安全控制系统液控管线背离井口的一端与设置在过电缆封隔器上的排气阀连接，位于井口的一端与地面液压控制系统相连接；高温电缆背离井口的一端与位于Y型接头下方的高温电泵连接，高温电缆位于井口的一端与地面电泵控制柜相连，单流阀设置在高温电泵出口并与Y型接头连接。

前述的海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，其中：所述注采转换阀为现有市售阀门，其一端通过短节与Y型接头连接，另一端与气凝胶隔热油管连接；所述高温电缆、高温单流阀、高温电泵以及高温光纤均为现有市售产品；所述光纤穿越装置为中空盒体，其一端与气凝胶隔热油管连接，另一端与普通油管连接，盒体侧面设有光纤穿越孔，高温光纤一端通过光纤穿越孔进入普通油管和打孔油管内后与底部固定装置连接固定；所述底部固定装置包括挂钩和卡扣，该挂钩固定在打孔油管内底部，高温光纤端部钩挂在挂钩上后通过卡扣固定。

本发明的海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置及使用方法的有益效果是：提供了一种全新的注热、转生产一体化管柱模式，提高了热能利用率、作业效率和安全密封性能，并可实现全井筒全时域高温高压参数监测，为稠油油田开发动态调整提供决策依据。

附图说明

图1为本发明海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置整体结构示意图。

图2为本发明蒸汽注入工况实施状态图。

图3为本发明放喷工况实施状态图。

图4为本发明电泵生产工况实施状态图。

图中标记说明：1-气凝胶隔热油管、2-气凝胶隔热接箍、3-井下安全控制系统液控管线、4-井下安全阀、5-排气阀、6-过电缆封隔器、7-液控管线、8-Y型接头、9-注采转换阀、10-高温电缆、11-单流阀、12-高温电泵、13-高温光纤、14-穿越装置、15-打孔油管、16-底部固定装置、17-生产套管、18-普通油管、19-筛管、20-油层、21-高温蒸汽、22-高纯度氮气、23-高温产出液、24-套管气。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置进一步详细描述。

如图1至图4所示，本发明海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，包括高温井口、井下安全控制系统以及位于生产套管17内的气凝胶隔热油管1；该气凝胶隔热油管1的垂直管段由井口端向下依次设有气凝胶隔热接箍2、井下安全阀4、过电缆封隔器6、液控管线7以及Y型接头8；其改进之处在于：该气凝胶隔热油管1垂直管段位于Y型接头8下方的管段处设有注采转换阀9，该注采转换阀9由液控管线7控制启闭，上部通过短节与Y型接头8相连，下部与气凝胶隔热油管1相连；该气凝胶隔热油管1的水平段与穿越装置14一端连接，该穿越装置14另一端与普通油管18一端连接，普通油管18在水平段与打孔油管15一端相连，打孔油管15底部设有底部固定装置16；高温光纤13一端借助穿越装置14进入普通油管18及打孔油管15内部后与底部固定装置16连接，位于穿越装置14另一端的高温光纤13通过护罩固定在气凝胶隔热油管1的外侧；该气凝胶隔热油管1垂直段与高温光纤13相对的另一外侧设有井下安全控制系统液控管线3和高温电缆10；井下安全控制系统液控管线3背离井口的一端与设置在过电缆封隔器上的排气阀6连接，位于井口的一端与地面液压控制系统相连接；高温电缆10背离井口的一端与位于Y型接头下方的高温电泵12连接，高温电缆10位于井口的一端与地面电泵控制柜相连，单流阀11设置在高温电泵12出口并与Y型接头8连接。其中，该注采转换阀9为现有市售阀门，其一端通过短节与Y型接头8连接，另一端与气凝胶隔热油管1连接；该高温电缆10、高温单流阀11、高温电泵12以及高温光纤13均为现有市售产品；该光纤穿越装置14为中空盒体，其一端与气凝胶隔热油管1连接，另一端与普通油管18连接，盒体侧面设有光纤穿越孔，高温光纤13一端通过光纤穿越孔进入普通油管18和打孔油管15内后与底部固定装置16连接固定；该底部固定装置16包括挂钩和卡扣，该挂钩固定在打孔油管15内底部，高温光纤13端部钩挂在挂钩上后通过卡扣固定。

本发明海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置使用时，如图1所示，将连接好的注采一体化装置下入生产套管17内。

如图2所示，当实施注蒸汽工况时，地面控制系统对井下安全控制系统液控管线3加压，并开启井下安全阀4及排气阀5，地面控制系统对液控管线7加压，注采转换阀9开启，此时，注蒸汽通道和注氮气通道建立。图中箭头表示蒸汽和氮气的注入流向，首先，通过油套环空注入高纯度氮气22，高纯度氮气22通过排气阀5进入过电缆封隔器6下部的油套环形空间，接着进入水平段油层20；然后，注入高温蒸汽21，高温蒸汽21通过气凝胶隔热油管1、气凝胶隔热接箍2、井下安全阀4、过电缆封隔器6、Y型接头8、注采转换阀9、穿越装置14进入普通油管18和打孔油管15的水平段，然后高温蒸汽通过筛管19后进入水平段油层20。根据高温光纤13油套环空监测数据，采取间歇补充氮气的方式，逐步减少对油层20氮气的注入量，降低井间气窜风险。

如图3所示，当注蒸汽及焖井结束后，需要进行放喷，倒好地面放喷流程后，先进行油压的泄放，高温产出液23通过地层压力从油层20穿过筛管19流入井筒水平段，并通过打孔油管15进入注蒸汽管柱内，此时，是依靠井筒周围井底压力将高温产出液23举升到井口。当油压泄放后，再泄放套压，图中箭头表示高温产出液23和套管气24的放喷流向。

如图4所示，当放喷结束需要电泵生产时，地面控制系统泄压关闭注采转换阀9，注采转换阀9以下通道暂时屏蔽，通过地面电泵控制柜启动高温电泵12，高温产出液23通过高温电泵12、单流阀11、Y型接头8、过电缆封隔器6、井下安全阀4及气凝胶隔热油管1后举升至井口，实现高温电泵抽油状态。

在注蒸汽及放喷工况下，如果遇到弃平台或其它意外工况，只需要通过平台主控间关闭井下安全控制系统，井下安全阀及排气阀即随之关闭，实现高温蒸汽或高温产出液的隔离，防止溢出井口平台或海面，消除安全隐患。

本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再赘述。

本发明的海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置的工作原理：

当稠油井油藏需要注蒸汽时，注采转换阀9通过液控管线7加压开启，高温蒸汽21通过井下安全阀4、过电缆封隔器6、Y型接头8、注采转换阀9、穿越装置14、打孔油管15后注入油层20，Y型接头8旁通通过单流阀11自动密封；当注蒸汽结束需要电泵生产时，注采转换阀9通过液控管线7泄压关闭，高温产出液23通过高温电泵12举升到井口。

本申请中，通过地面液压控制系统加压泄压实现注采的自由切换，无需钢丝作业，不受井斜影响，可避免钢丝作业时入井液对地层的冷伤害及管串的落井风险，可实现无缝转换，提高了生产时效和安全等级。

另外，海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置设有全井筒全时域高温光纤参数监测功能，可通过地面解调设备实时监测油套环空温度情况，为油套环空间歇注氮工艺的实施提供数据。

本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，包括高温井口、井下安全控制系统以及位于生产套管(17)内的气凝胶隔热油管(1)；该气凝胶隔热油管(1)的垂直管段由井口端向下依次设有气凝胶隔热接箍(2)、井下安全阀(4)、过电缆封隔器(6)、液控管线(7)以及Y型接头(8)；其特征在于：该气凝胶隔热油管(1)垂直管段位于Y型接头(8)下方的管段处设有注采转换阀(9)，该注采转换阀(9)由液控管线(7)控制启闭，上部通过短节与Y型接头(8)相连，下部与气凝胶隔热油管(1)相连；该气凝胶隔热油管(1)的水平段与穿越装置(14)一端连接，该穿越装置(14)另一端与普通油管(18)一端连接，普通油管(18)在水平段与打孔油管(15)一端相连，打孔油管(15)底部设有底部固定装置(16)；高温光纤(13)一端借助穿越装置(14)进入普通油管(18)及打孔油管(15)内部后与底部固定装置(16)连接，位于穿越装置(14)另一端的高温光纤(13)通过护罩固定在气凝胶隔热油管(1)的外侧；

该气凝胶隔热油管(1)垂直段与高温光纤(13)相对的另一外侧设有井下安全控制系统液控管线(3)和高温电缆(10)；井下安全控制系统液控管线(3)背离井口的一端与设置在过电缆封隔器上的排气阀(6)连接，位于井口的一端与地面液压控制系统相连接；高温电缆(10)背离井口的一端与位于Y型接头下方的高温电泵(12)连接，高温电缆(10)位于井口的一端与地面电泵控制柜相连，单流阀(11)设置在高温电泵(12)出口并与Y型接头(8)连接。

2.根据权利要求1所述的海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，其特征在于：所述注采转换阀(9)为现有市售阀门，其一端通过短节与Y型接头(8)连接，另一端与气凝胶隔热油管(1)连接；

所述高温电缆(10)、高温单流阀(11)、高温电泵(12)以及高温光纤(13)均为现有市售产品；

所述光纤穿越装置(14)为中空盒体，其一端与气凝胶隔热油管(1)连接，另一端与普通油管(18)连接，盒体侧面设有光纤穿越孔，高温光纤(13)一端通过光纤穿越孔进入普通油管(18)和打孔油管(15)内后与底部固定装置(16)连接固定；

所述底部固定装置(16)包括挂钩和卡扣，该挂钩固定在打孔油管(15)内底部，高温光纤(13)端部钩挂在挂钩上后通过卡扣固定。

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