CN112112612A - 一种用于稠油油田的热水配注装置 - Google Patents

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李彦平
万年辉
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Abstract

本发明涉及用于稠油油田的热水配注装置，包括：伸入井筒中并向地热水源层延伸设置的第一输送管道；设置于所述井筒中并向所述地热水源层延伸设置且套设于所述第一输送管道外围的第二输送管道；所述第二输送管道与所述第一输送管道之间形成与所述地热水源层连通的输水通道；将所述地热水源层的水源经输水通道输送至第一输送管道的动力机构；设置于所述第一输送管道中且与所述井筒中的油层连通以向油层进行配水的配水机构。该用于稠油油田的热水配注装置无需锅炉和燃料，减少占地空间，实现了零排放，提高了稠油油田采收率和经济效益，以及提高热水配注作业的安全性，并可实现精细调控配水。

Description

一种用于稠油油田的热水配注装置
技术领域
本发明涉及石油开发与开采领域，更具体地说，涉及一种用于稠油油田的热水配注装置。
背景技术
相关技术中，稠油油田地下原油粘度较大，并且对温度敏感，随着温度升高，原油粘度呈指数形式递减。因此稠油热采(包括：稠油注热水驱、注蒸汽驱、蒸汽吞吐、多元热流体吞吐等)对提高稠油油田采收率和采油速度有显著作用，大幅提高稠油油田开发的经济性和时效性。注热水开发已被证明能有效降低原油粘度，提高抽油采收率。目前热采工艺在陆地稠油油田广泛应用，海上油田尚处于试验应用阶段，主要限制因素包括：海上平台空间紧凑，热采加热设备体积较大、耗能高、安全风险大，管理成本高等。
油田在开发过程中，随着地下原油逐渐被开采到地面，地层中油藏压力会下降。尤其是稠油油田，由于原油粘度高，在地层中的流动性差，因此需要进行注水驱动，尤其是注热水，提高原油在地层中的流动性，以保障油田的稳产。现有注热水技术通常在陆地油田应用，拟申请专利技术在海上油田和陆地油田均可适用。现有技术须在地面安装水罐1、锅炉2、增压泵3、控制阀门4、高压管线5、井下安全阀6、生产封隔器7、常规单层油管8、隔离密封9、配水器10等设备，如图1所示，将淡水在地面用锅炉加热后注入地下吸水层。但现有海上平台很少有空间进行注水罐、加热锅炉等设施的安装建造，对锅炉进行加热会产生废气，并增加燃料消耗，且设置加热设备和高温管线容易产生安全风险，另外，无法实现精细调控注水量，因此需要在井下实现注水设备集成化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于稠油油田的热水配注装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于稠油油田的热水配注装置，包括：
伸入井筒中并向地热水源层延伸设置的第一输送管道；
设置于所述井筒中并向所述地热水源层延伸设置且套设于所述第一输送管道外围的第二输送管道；所述第二输送管道与所述第一输送管道之间形成与所述地热水源层连通的输水通道；
将所述地热水源层的水源经输水通道输送至第一输送管道的动力机构；
设置于所述第一输送管道中且与所述井筒中的油层连通以向油层进行配水的配水机构。
优选地，所述第二输送管道的长度小于所述第一输送管道的长度；
所述第二输送管道设置于所述第一输送管道的下部；
所述第一输送管道的上部设有与所述输水通道连通的环腔；所述环腔位于所述第一输送管道的外周。
优选地，所述第二输送管道包括与所述地热水源层连通的第一开口、以及与所述环腔连通的第二开口；
所述第二输送管道靠近所述第二开口的外周套设有将所述环腔与油层隔离密封的隔离密封结构。
优选地，所述油层为多层，多层所述油层沿所述井筒的深度方向依次间隔设置；
所述隔离密封结构为多个，多个所述隔离密封结构沿所述第二输送管道的长度方向间隔设置并将相邻设置的两个所述油层隔离密封。
优选地，所述配水机构为多个；
多个所述配水机构与多个所述油层一一对应设置。
优选地，所述动力机构包括安装于所述环腔中并与地面控制终端连接的电潜泵机组；
所述环腔靠近所述井筒的开口端设有密封机构。
优选地，所述第一输送管道上设有与所述电潜泵机组和所述第一输送管道连通以转换流体方向的换向接头；
所述第一输送管道上设有以监测所述第一输送管道的注水量的流量检测装置。
优选地，所述配水机构包括与所述油层和所述第一输送管道连通且可调节注水量的测调工作筒。
优选地，所述第二输送管道上套设有将所述油层与所述地热水源层隔离密封的插入密封结构。
优选地，所述第二输送管道靠近所述第二开口处设有与所述环腔连通并对所述第二输送管道进行定位的定位结构。
实施本发明的用于稠油油田的热水配注装置，具有以下有益效果：该用于稠油田的热水配注装置通过动力机构将地热水源层的水源经第二输送管道与第一输送管道之间形成的输水通道输送至第一输送管道，再通过配水结构将该水源配送至油层中，该用于稠油油田的热水配注装置无需锅炉和燃料，减少占地空间，实现了零排放，提高了稠油油田采收率和经济效益，以及提高热水配注作业的安全性，并可实现精细调控配水。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有同于稠油油田的热水配注装置的结构示意图；
图2是本发明一些实施例中用于稠油油田的热水配注装置的结构示意图；
图3是图2所示用于稠油油田的热水配注装置的局部结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图2及图3示出了本发明用于稠油田的热水配注装置的一些优选实施例。该用于稠油田的热水配注装置可放置于油井井筒中，实现将油井深层的高温地热水采出并可将地热水按设计的水量注入到多个油层中的目的。旨在降低油层中原油的粘度和流动阻力，提高其在地层中的流动能力提高油田采油速度、采收率、总产油量和经济效益。该用于稠油油田的热水配注装置无需锅炉和燃料，实现了零排放，减少占地空间，提高热水配注作业的安全性，并可实现精细调控配水。该用于稠油田的热水配注装置不仅可在海上油田使用，陆地油田同样适用。
如图2所示，在一些实施例中，井筒100可沿垂直底面方向设置，其可为柱状结构。该油层200可与该井筒100连通，在一些实施例中，该油层200可以为多层，多层油层200可沿该井筒100的深度方向依次间隔设置。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该油层200也可以为一层。
如图2及图3所示，所示，该用于稠油田的热水配注装置可包括第一输送管道11、第二输送管道12、动力机构13、以及配水机构16。该第一输送管道11可伸入井筒100中，并可向地热水源层300延伸设置，且可通过该配水机构16与井筒100中的油层200连通，以便于向油层200注入热水。该第二输送管道12可设置于该井筒100中并可向该地热水源层300延伸设置，且可套设于该第一输送管道11外围，该第二输送管道12与该第一输送管道11之间可形成输水通道121，该输水通道121可延伸至地热水源层300并可与该地热水源层连通，可用于将该地热水源层300的水源输送至该第一输送管道11中。该动力机构13可设置于该井筒100的上部，并可与该输水通道121和第一输送管道11连通，该动力机构13可用于将地热水源层300的水源经输水通道121输送至该第一输送管道11中。该配水机构16可设置于该第一输送管道11中，可用于将第一输送管道11中的热水配送至油层200。在一些实施例中，配水机构16可以为多个，该多个配水机构16可与该多个油层200一一对应设置。通过在每个油层200设置一配水机构16可实现精细调控热水配注。不同物性的油层所需注水量不同，可以根据油层200注水量需求逐层独立进行无级、精细调节。
进一步地，在一些实施例中，该第一输送管道11可呈圆柱状，其可沿该井筒100的纵向设置。该第一输送管道11可以为一端具有开口的中空结构，其开口可开设于该第一输送管道11的上部以便于与动力机构13连通。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该第一输送管道11也可以为两端具有开口的中空结构。在一些实施例中，该第一输送管道11的上部可设置环腔101，该环腔101可位于该第一输送管道11的外周，且可与该输水通道121连通，其可用于连通该输水通道121和该动力机构13。
进一步地，在一些实施例中，该第二输送管道12可呈圆柱状，该第二输送管道的横截面尺寸可大于该第一输送管道11的横截面尺寸。该第二输送管道12的内径可大于该第一输送管道11的外径，其与该第一输送管道11之间的间隔可形成输水通道121。在一些实施例中，该第二输送管道12的长度可小于该第一输送管道11的长度，其可设置于该第一输送管道11的下部。该第二输送管道12可以为两端贯通的中空结构。该第二输送管道12可包括第一开口以及第二开口。该第一开口可与该地热水源层300连通，该第二开口可与该环腔101连通。地热水源层300的热水可进该第一开口进入该输水通道121中，再通过该第二开口输出至环腔101中。
进一步地，在一些实施例中，该动力机构13可包括电潜泵机组。该电潜泵机组可安装于该环腔101中并可与该地面控制终端30连接，具体地，其可通过地面电缆40与该地面控制终端30连接，其可用于将地热水源层300的热水泵经该输水通道121泵至第一输送管道11中。
进一步地，在一些实施例中，该第一输送管道11上可设置换向接头14。该换向接头14可连通该电潜泵机组和该第一输送管道11，其可用于转换流体方向，使得流体从由下至上流动转换为从上之下流动。在一些实施例中，该换向接头14可以为Y-TOOL接头。使用时，地热水可经该电潜泵机组加压，再经该换向接头14转向后向下流入该第一输送管道11中，并通过该配水机构16配水至各个油层200。
进一步地，在一些实施例中，该换向接头14上还可设置坐落接头15，该坐落接头15连接安装该第一输送管道11，并且可防止异物或者工具从该换向接头14掉入该第一输送管道11中。可以理解地，在其他一些实施例中，该坐落接头15可以省去。
进一步地，在一些实施例中，该配水机构16可为多个，该多个配水机构16可沿该第一输送管道11的纵向间隔设置，且每一配水机构16可与一层油层200连通，从而可便于实现对该油层200进行精细调控配水。在一些实施例中，该配水机构16可以为测调工作筒，该测调工作筒可以为桥式结构，其可连通该第一输送管道11以及油层200，并且可以通过下入电缆扳手测调出水量，实现分层独立调节注水量。该测调工作筒可以与地面控制终端30连接，可由该地面控制终端30进行控制。可以理解地，在其他一些实施例中，该配水机构16可不限于测调工作筒。
进一步地，在一些实施例中，该环腔101靠近该井筒100的开口端可设置密封机构17。该密封机构17可设置于该电潜泵机组的上方，且位于该坐落接头15的上方，其可为电潜泵封隔器。
进一步地，在一些实施例中，该第二输送管道12靠近该第二开口的外周套设有隔离密封结构18，该隔离密封结构18可用于将环腔101与油层200隔离密封，并可将相邻设置的两个油层200进行隔离密封。在一些实施例中，该隔离密封结构18可以为多个，其中一个可设置于该第二输送管道12的第二开口，其余隔离密封结构18可沿该第二输送管道12的长度方向间隔设置并可将相邻设置的两个油层200隔离密封。在一些实施例中，该隔离密封结构18可以为环状结构。
进一步地，在一些实施例中，该第二输送管道12靠近该第二开口处可设置定位结构19，该定位结构19可为双环状结构，其可套设于该第一输送管道11的外围，且其上设有与该第二输送管道12的第二开口和该环腔101连通的环形通道，该定位结构19可用于供该第二输送管道12的定位安装。
进一步地，在一些实施例中，该第二输送管道12上可套设插入密封结构20。该插入密封结构20可为环状结构，其可套设于该第二输送管道12靠近该第一开口的一段上，其可用于将油层200与该地热水源层300隔离密封。该插入密封结构20可以为两个，该两个插入密封结构20可沿该第二输送管道12的纵向间隔设置。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该插入密封结构20可不限于两个，其可以为一个或者多个。
进一步地，在一些实施例中，该用于稠油油田的热水配注装置还可包括井下安全阀21，该井下安全阀21可设置于该密封机构17与地面之间，并可套设于与该第一输送管道11连接的管段上，其可用于保证该第一输送管道11的安全，防止热水从该第一输送管道11溢出地面。
进一步地，在一些实施例中，该第一输送管道11上还可设置流量检测装置22，该流量检测装置22可以为实时流量计，其可位于该第一输送管道11油层200的上方，靠近该电潜泵机组的泵头设置，当然，其也可以设置在该第一输送管道11与该换向接头14连接的支管上。该流量检测装置可用于实时监测该第一输送管道11的注水量。该流量检测装置22可与地面控制终端30连接，可将监测数据反馈给地面控制终端30。
该用于稠油油田的热水配注装置具有以下优点：
1、“零”能耗，绿色低碳环保，使用地热水进行稠油水驱，无需用锅炉加热；
2、“零”风险，无地面加热设备和高温管线，防爆等级高；
3、“立体水驱”，可对多个油层同时注水驱动，实现油层立体开发；
4、“精细调控”，不同物性的油层所需注水量不同，可以根据油层注水量需求逐层独立进行无级、精细调节。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，包括：
伸入井筒(100)中并向地热水源层(300)延伸设置的第一输送管道(11)；
设置于所述井筒(100)中并向所述地热水源层(300)延伸设置且套设于所述第一输送管道(11)外围的第二输送管道(12)；所述第二输送管道(12)与所述第一输送管道(11)之间形成与所述地热水源层(300)连通的输水通道(121)；
将所述地热水源层(300)的水源经输水通道(121)输送至第一输送管道(11)的动力机构(13)；
设置于所述第一输送管道(11)中且与所述井筒(100)中的油层(200)连通以向油层(200)进行配水的配水机构(16)。
2.根据权利要求1所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述第二输送管道(12)的长度小于所述第一输送管道(11)的长度；
所述第二输送管道(12)设置于所述第一输送管道(11)的下部；
所述第一输送管道(11)的上部设有与所述输水通道(121)连通的环腔(101)；所述环腔(101)位于所述第一输送管道(11)的外周。
3.根据权利要求2所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述第二输送管道(12)包括与所述地热水源层(300)连通的第一开口、以及与所述环腔(101)连通的第二开口；
所述第二输送管道(12)靠近所述第二开口的外周套设有将所述环腔(101)与油层(200)隔离密封的隔离密封结构(18)。
4.根据权利要求3所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述油层(200)为多层，多层所述油层(200)沿所述井筒(100)的深度方向依次间隔设置；
所述隔离密封结构(18)为多个，多个所述隔离密封结构(18)沿所述第二输送管道(12)的长度方向间隔设置并将相邻设置的两个所述油层(200)隔离密封。
5.根据权利要求4所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述配水机构(16)为多个；
多个所述配水机构(16)与多个所述油层(200)一一对应设置。
6.根据权利要求2所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述动力机构(13)包括安装于所述环腔(101)中并与地面控制终端(30)连接的电潜泵机组；
所述环腔(101)靠近所述井筒(100)的开口端设有密封机构(17)。
7.根据权利要求6所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述第一输送管道(11)上设有与所述电潜泵机组和所述第一输送管道(11)连通以转换流体方向的换向接头(14)；
所述第一输送管道(11)上设有以监测所述第一输送管道(11)的注水量的流量检测装置(22)。
8.根据权利要求1所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述配水机构(16)包括与所述油层(200)和所述第一输送管道(11)连通且可调节注水量的测调工作筒。
9.根据权利要求1所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述第二输送管道(12)上套设有将所述油层(200)与所述地热水源层(300)隔离密封的插入密封结构(20)。
10.根据权利要求3所述的用于稠油油田的热水配注装置，其特征在于，所述第二输送管道(12)靠近所述第二开口处设有与所述环腔(101)连通并对所述第二输送管道(12)进行定位的定位结构(19)。
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