CN112431577A - 一种热采水平井井下等干度分配器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热采水平井井下等干度分配器，所述等干度分配器包括：分配器中心管、初级均匀混合器、分流管和分流控制罩。本发明通过初级均匀混合器对气液两相流体进行混合，使气液两相流体中的气体集中在中间，并流经分流管，通过分流喷嘴喷出至分流控制罩，通过分流控制罩内的等干度分流通道进行注汽，实现等干度注汽，而且本发明可以通过调整初级均匀混合器的圆形的孔的分布及分流管的半径及分流喷嘴的安装位置调整注汽的干度。

Description

一种热采水平井井下等干度分配器

技术领域

本发明涉及水平井采集技术领域，特别是涉及一种热采水平井井下等干度分配器。

背景技术

水平井开发技术是稠油、超稠油开采一项十分有效的技术，并在稠油热采中获得了广泛的应用。该项技术在老区挖潜、边际储量动用、薄层和底水稠油油藏开发等方面具有明显优势。与直井相比，水平井具有采油井段长、控制储量大、单井产量高的特点，因此，近年来稠油油藏以整体水平井开发为主的区块和储量不断增多，成为各个油田开发的主要井型。但是随着开发的轮次的增加，对热采水平井开展的井温测试表明，由于水平井段长，目前的注汽工艺不能保证长的水平井段均匀动用，主要是因为长水平段物性差异，导致传统的单点注汽无法均衡调整吸汽剖面。为此，相关学者进行了不同方面的研究，提出了一系列的改进方法。

1993年中国石油大学的徐明海等在石油大学学报上发表了水平井注蒸汽传热和传质分析，其根据蒸汽在水平井筒中变质量流动的特点，提出了水平段布置油管和不布置油管两种简单的注汽管柱，部分改善了水平段吸汽剖面，但是无法有效调整长水平段吸汽结果。

2006年Liubo和Liuxin等在SPE文献increasingOilRecoveryofChannel SandstoneReservoirswithExtraHighWaterCutbyUsingHorizontalWells中对稠油水平井注汽或采出不均的问题进行了研究，提出通过优化射孔来实现水平井均匀注汽的方法，但是随着注汽轮次增加，优化射孔的方法无法进行后续动态调整。

2008年，薛世峰等人在特种油气藏中提出了改善水平井吸汽剖面的计算模型的文章，其中根据建立的水平井均匀吸汽模型，均匀布置打孔筛管方式来实现多点注汽，其调控结果主要依据油藏模拟结果，但是随着周期数增加，现场油藏物性变化大，导致配汽效果变差，同时也无法控制各出汽点的干度。

2013年盖平原，杜永欣等在国际石油和天然气会议上发表的Uniform SteamInjectionTechnologyUsedinThermalWells文章中对水平井均匀注汽技术进行了研究，通过对模型求解表明在水平井中设置流量调节器可以有效的实现水平井均匀注汽，但是长水平段管内没有进行有效封隔，并且该调节器无法实现等干度。

如何克服各个注汽单元阻力差异对气液两相流体等干度分配的影像，实现气液两相流体在不同流量下的等干度分配，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热采水平井井下等干度分配器，以克服各个注汽单元阻力差异对气液两相流体等干度分配的影像，实现气液两相流体在不同流量下的等干度分配。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种热采水平井井下等干度分配器，所述等干度分配器连接在注汽油管中，用于对注汽油管中的气液两相流体进行等干度分配；所述等干度分配器包括：

分配器中心管、初级均匀混合器、分流管和分流控制罩；

所述初级均匀混合器和所述分流管沿气液两相流体流动的方向依次设置在所述分配器中心管的内部；

所述分流控制罩设置在所述分配器中心管的外部，所述分流控制罩与所述分配器中心管之间的空腔形成等干度分流通道，所述等干度分流通道的出口与注汽单元连通；

沿所述分流管的周向方向均匀分布有多个径向喷射的分流喷嘴；所述分流喷嘴穿过所述分配器中心管外壁与所述等干度分流通道连通。

可选的，所述分流管内还设置有二级均匀混合器；

所述二级均匀混合器设置在所述分流喷嘴之前。

可选的，所述初级均匀混合器和所述二级均匀混合器均包括多个依次叠放的圆形孔板。

可选的，所述圆形孔板上均匀分布有多个圆形的孔。

可选的，所述分流管的出口位置，沿所述分流管的周向方向均匀分布有多个沿气液两相流体流动方向喷射的分流道喷嘴。

可选的，所述分配器中心管和所述分流管形成的环形空腔的出口位置，沿所述环形空腔的周向方向均匀分布有多个沿气液两相流体流动方向喷射的主流道喷嘴。

可选的，所述分流喷嘴、所述分流道喷嘴和所述主流道喷嘴均为文丘里喷嘴。

可选的，所述等干度分配器还包括上接口和下接口，所述上接口和所述下接口分别设置在所述分配器中心管的两端；所述分配器中心管通过上接口与上游的注汽油管连通，通过下接口与下游的注汽油管连通。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种热采水平井井下等干度分配器，所述等干度分配器包括：分配器中心管、初级均匀混合器、分流管和分流控制罩；所述初级均匀混合器和所述分流管沿气液两相流体流动的方向依次设置在所述分配器中心管的内部；所述分流控制罩设置在所述分配器中心管的外部，所述分流控制罩与所述分配器中心管之间的空腔形成等干度分流通道，所述等干度分流通道的出口与注汽单元连通；沿所述分流管的周向方向均匀分布有多个径向喷射的分流喷嘴；所述分流喷嘴穿过所述分配器中心管外壁与所述等干度分流通道连通。本发明通过初级均匀混合器对气液两相流体进行混合，使气液两相流体中的气体集中在中间，并流经分流管，通过分流喷嘴喷出至分流控制罩，通过分流控制罩内的等干度分流通道进行注汽，实现等干度注汽，而且本发明可以通过调整初级均匀混合器的圆形的孔的分布及分流管的半径及分流喷嘴的安装位置调整注汽的干度。

本发明的分流喷嘴、主流道喷嘴、分流道喷嘴为文丘里喷嘴，对分流的流体加速并控制压差。本发明的分流喷嘴、主流道喷嘴、分流道喷嘴沿圆周对称分布，是一种同气核收集管阻力匹配的阻力调控装置，保证分支管的流动阻力与主管的流动阻力实现一定范围内的动态平衡，保证了蒸汽水两相流向各分支的动能平衡。

本发明克服了各个注汽单元阻力差异对蒸汽水两相等干度分配的影响，实现蒸汽水两相流体在不同流量下的等干度分配，装置体积小、结构简单紧凑，无运动部件，不需要维护，可以使水平段的吸汽剖面从40％提高到60％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种热采水平井井下等干度分配器的结构示意图；其中，图1(a)为热采水平井井下等干度分配器的主视图，图1(b)为热采水平井井下等干度分配器的左视图；

图2为本发明提供的文丘里喷嘴的结构示意图；

图3为本发明提供的初级均匀混合器和二级均匀混合器的结构示意图；其中，图3(a)为初级均匀混合器和二级均匀混合器的主视图，图3(b)为初级均匀混合器和二级均匀混合器的左视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明的目的是提供一种热采水平井井下等干度分配器，以克服各个注汽单元阻力差异对气液两相流体等干度分配的影像，实现气液两相流体在不同流量下的等干度分配。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

如图1所示，本发明提供的一种热采水平井井下等干度分配器，包括上接头1、初级均匀混合器2、分配器中心管3、分流管4、二级均匀混合器5、分流喷嘴6、分流控制罩7、等干度分流通道8、主流道喷嘴9、分流道喷嘴10及下接头11，所述的分配器中心管3一端通过上接头1与注汽油管连接，所述的分配器中心管3的另一端通过下接头11与注汽油管连接；所述的分配器中心管3上部外壁设有分流控制罩7，分配器中心管与分流控制罩之间的空腔一端封堵，另一端与水平井连通，分配器中心管与分流控制罩之间的空腔内安装有等干度分流通道8；所述的分配器中心管3内一端上接头1处安装有初级均匀混合器2，所述的初级均匀混合器2后分配器中心管3安装有分流管4，所述的分流管4一端开口，分流管4的另一端安装有二级均匀混合器5，所述的分流管4中部沿圆周360度均匀分布有分流喷嘴6，所述的分流喷嘴6与分流控制罩7连通，所述的分流管4与分配器中心管3的环形腔内安装有主流道喷嘴9，所述的分流管4底部与分流道喷嘴10连通。

如图3所示，所述的初级均匀混合器2和二级均匀混合器5由若干个孔板构成。所述的初级均匀混合器2和二级均匀混合器5孔板为有若干圆孔的圆形孔板。

所述的分流喷嘴6、主流道喷嘴9、分流道喷嘴10为文丘里喷嘴，对分流的流体加速并控制压差。文丘里喷嘴的结构如图2所示。

所述的分流喷嘴6、主流道喷嘴9、分流道喷嘴10沿圆周对称分布，是一种同气核收集管阻力匹配的阻力调控装置，保证分支管的流动阻力与主管的流动阻力实现一定范围内的动态平衡，保证了蒸汽水两相流向各分支的动能平衡。

所述的分流喷嘴为4-8个。

本发明的有益效果为：本发明克服了各个注汽单元阻力差异对蒸汽水两相等干度分配的影响，实现蒸汽水两相流体在不同流量下的等干度分配，装置体积小、结构简单紧凑，无运动部件，不需要维护，可以使水平段的吸汽剖面从40％提高到60％以上。

所述的分流喷嘴6、主流道喷嘴9、分流道喷嘴10均采用优化设计的文丘里喷嘴结构，对分流的流体加速并控制压差；文丘里喷嘴是由于喷嘴喉部直径远小于主管段直径，流过的气液两相流体在临界喷嘴喉部达到当地音速，形成临界流动，其后部扩展段为喷嘴流线型，减少阻力损失。按圆周对称布置的分流喷嘴6、主流道喷嘴9同分流管4阻力匹配的分流道喷嘴10，保证分支管的流动阻力与主流管的流动阻力实现一定范围内的动态平衡，保证了蒸汽水两相流向各分支的动能平衡。

从上游管道来的蒸汽两相流通过上接头1及分配器中心管3内安装的初级均匀混合器2，初级均匀混合器2由若干个孔板组成，固定在分配器中心管3内，在初级均匀混合器2的作用下，流型发生了转变，使得上游来的蒸汽两相流混合均匀，并能够在下游分配器中心管3的一段距离内继续保持该流型，从而保证该流型流入下游分流管4是能够维持气液混合均匀的状态，当混合均匀的两相流体进入到分流管4时，一部分沿圆周360度分布的4-8个分流喷嘴6中流出，其余大部分混合两相流体通过分流道喷嘴10流出，而从分流喷嘴6流出的蒸汽进入分流控制罩7，然后通过等干度分流通道8流入注汽单元；大部分两相流体通过主流道喷嘴9沿着分配器中心管3内壁流动，并与通过分流道喷嘴10流出的流体混合，继续流向下一等干度分配器，重复上述分配，直至分配完毕。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述等干度分配器连接在注汽油管中，用于对注汽油管中的气液两相流体进行等干度分配；所述等干度分配器包括：

分配器中心管、初级均匀混合器、分流管和分流控制罩；

所述初级均匀混合器和所述分流管沿气液两相流体流动的方向依次设置在所述分配器中心管的内部；

所述分流控制罩设置在所述分配器中心管的外部，所述分流控制罩与所述分配器中心管之间的空腔形成等干度分流通道，所述等干度分流通道的出口与注汽单元连通；

沿所述分流管的周向方向均匀分布有多个径向喷射的分流喷嘴；所述分流喷嘴穿过所述分配器中心管外壁与所述等干度分流通道连通。

2.根据权利要求1所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述分流管内还设置有二级均匀混合器；

所述二级均匀混合器设置在所述分流喷嘴之前。

3.根据权利要求2所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述初级均匀混合器和所述二级均匀混合器均包括多个依次叠放的圆形孔板。

4.根据权利要求3所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述圆形孔板上均匀分布有多个圆形的孔。

5.根据权利要求1所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述分流管的出口位置，沿所述分流管的周向方向均匀分布有多个沿气液两相流体流动方向喷射的分流道喷嘴。

6.根据权利要求5所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述分配器中心管和所述分流管形成的环形空腔的出口位置，沿所述环形空腔的周向方向均匀分布有多个沿气液两相流体流动方向喷射的主流道喷嘴。

7.根据权利要求6所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述分流喷嘴、所述分流道喷嘴和所述主流道喷嘴均为文丘里喷嘴。

8.根据权利要求1所述的热采水平井井下等干度分配器，其特征在于，所述等干度分配器还包括上接口和下接口，所述上接口和所述下接口分别设置在所述分配器中心管的两端；所述分配器中心管通过上接口与上游的注汽油管连通，通过下接口与下游的注汽油管连通。

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