CN113756769A - 一种二氧化碳采油压注装置 - Google Patents
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Abstract
本申请属于油田开采领域，具体提供了一种二氧化碳采油压注装置，包括储罐、屏蔽泵、高压泵和存储腔，储罐用于储存液态二氧化碳，屏蔽泵通过进液管连接储罐，并通过出液管连通所述存储腔，所述存储腔设有压缩构件以对进入内部的二氧化碳进行加压，所述高压泵分别与所述存储腔和注入组件连通，以将所述存储腔内的二氧化碳注入地下。本申请的采油压注装置通过将液态二氧化碳在存储腔内二次存储，使液态二氧化碳在存储腔内吸收外界热量而升温，同时用压缩构件增大存储腔内的压强以使升温的液态二氧化碳仍然能够保持液态，简化了液态二氧化碳升温装置的结构，有助于提高二氧化碳采油压注装置的使用灵活性。
Description
技术领域
本申请属于油田开采领域，具体提供了一种二氧化碳采油压注装置。
背景技术
二氧化碳驱油作为一种重要的采油手段，能够提高原油采收率，尤其是对于低渗、特低渗油藏来说，效果更加显著。并且，将二氧化碳注入地下后还可以起到将二氧化碳封存的作用，保护大气环境。因此，二氧化碳驱油技术得到了越来越广泛的运用。
现有的二氧化碳驱油一般采用将液态二氧化碳注入地下进行驱油的方式，由于加工好的液态二氧化碳的温度很低，且用于将液态二氧化碳注入地下的油管与用于加固地层的套管之间充满地下水，如果直接将低温的液态二氧化碳注入地下的话，会导致油管与套管之间的地下水结成冰柱而将套管冻裂，因此，在将二氧化碳注入地下之前需要进行加热，加热方式一般是通过锅炉将水进行加热，然后利用水泵使热水循环流动，从而对经过热水的二氧化碳进行加热。现有的加热方式使得整个二氧化碳压注系统结构复杂，导致整个压注系统移动困难，对于一些大型油田来说影响不大，但是在面对一些小型的低储量油田时，现有的压注系统成本较高，难以适用。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个技术问题，本申请提供了一种二氧化碳采油压注装置，包括储罐、屏蔽泵、高压泵和存储腔，所述储罐用于储存液态二氧化碳，所述屏蔽泵通过进液管连接所述储罐，并通过出液管连通所述存储腔，所述存储腔设有压缩构件以对进入内部的二氧化碳进行加压，所述高压泵分别与所述存储腔和注入组件连通，以将所述存储腔内的二氧化碳注入地下。
可选地，所述存储腔设置有多个，所述屏蔽泵分别与所述多个存储腔连通，所述高压泵分别与所述多个存储腔连通。
可选地，相邻的两个存储腔之间设有可开闭的阀门，开启的所述阀门使相邻的两个存储腔连通。
可选地，所述出液管包括主管和多个分支管，所述多个分支管分别与所述多个存储腔相连通，所述多个分支管的进口均设有截止阀。
可选地，所述出液管设有扩张部，所述扩张部的管径大于其两端的管径。
可选地，所述采油压注装置还包括回气泵，所述回气泵设置在所述存储腔与所述储罐之间，以将所述存储腔内的气化二氧化碳抽入所述储罐。
可选地，所述存储腔设有温度检测装置，以检测所述存储腔内的温度。
可选地，前述存储腔底部设有用于与所述高压泵连接的出口，并且所述存储腔底部设有由高到低向所述出口倾斜的引导面。
可选地，所述高压泵通过高压泵回气管与储罐连通。
可选地，所述压缩构件包括活塞，所述活塞活动设置在所述存储腔内，活动的活塞能够压缩存储腔的存储空间。
本领域技术人员能够理解的是，本申请前述的二氧化碳采油压注装置至少具有如下有益效果：
1、通过设置存储腔和压缩构件，使得液态二氧化碳在注入地下之前能够被储存在存储腔当中，液态二氧化碳能够在存储腔中吸收外界热量自然升温，同时，利用压缩构件对存储腔的空间进行压缩，使得存储腔内的压强增大，从而使得存储腔内液态二氧化碳即使温度升高也仍然能够保持液态，待存储腔内的液态二氧化碳升高到一定温度后，再由高压泵将液态二氧化碳注入地下进行驱油工作，从而取消了锅炉等加热装置，简化了二氧化碳压注装置的结构，进而使得本申请的二氧化碳压注装置更加灵活，能够更好适用一些小型的低储量油田。
2、因为液态二氧化碳自然升温需要一定的时间，所以通过设置多个存储腔，使得多个存储腔中均可以存储二氧化碳，当高压泵将部分存储腔内完成升温后的二氧化碳抽走时，其他存储腔内的二氧化碳可以同时进行升温过程，以供高压泵的下一次抽取，从而能够保证注入工作的连续性，提高了工作效率。
3、通过在出液管设置管径大于两端管径的扩张部，使得液态二氧化碳经过扩张部时会进行一次扩散，有助于二氧化碳吸热升温，提高二氧化碳在出液管中的升温效率，减少在存储腔内的升温时间，从而提高工作效率。
4、通过在存储腔与储罐之间设置回气泵，回气泵能够在存储腔内的气态二氧化碳过多时将部分气态二氧化碳抽入储罐中，从而避免对压注装置的工作造成影响，同时抽走的气态二氧化碳收集在储罐中，可以经过后续液化处理再利用，不会造成浪费，也避免气态二氧化碳排到外界破坏环境。
5、由于高压泵工作过程中会使部分液态二氧化碳气化，为了防止高压泵内滞留的气态二氧化碳过多影响高压泵的工作，需要将高压泵内的气态二氧化碳排出，但是气化的二氧化碳直接排到外界的话会造成浪费并且污染环境，因此，通过设置高压泵回气管将高压泵与储罐连通，使得高压泵内的气态二氧化碳能够排到储罐内，从而收集起来进行二次利用，保护了环境。
附图说明
下面参照附图来描述本申请的部分实施例，附图中：
图1是本申请第一实施例中二氧化碳采油压注装置的结构示意图；
图2是本申请第一实施例中部分出液管的结构示意图；
图3是本申请第一实施例中存储腔的结构示意图。
附图标记说明：
10、储罐；20、屏蔽泵；21、进液管；22、出液管；221、主管；222、分支管；223、扩张部；30、存储腔；31、压缩构件；32、出口；33、引导面；40、高压泵；41、高压泵回气管；50、回气泵。
具体实施方式
本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，该一部分实施例旨在用于解释本申请的技术原理，并非用于限制本申请的保护范围。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本申请的保护范围之内。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请的二氧化碳采油压注装置包括储罐、屏蔽泵、高压泵和存储腔，所述储罐用于储存液态二氧化碳，所述屏蔽泵通过进液管连接所述储罐，并通过出液管连通所述存储腔，所述存储腔设有压缩构件以对进入内部的二氧化碳进行加压，所述高压泵分别与所述存储腔和注入组件连通，以将所述存储腔内的二氧化碳注入地下。
本申请的二氧化碳采油压注装置通过设置存储腔和压缩构件，使得液态二氧化碳在注入地下之前能够被储存在存储腔当中，液态二氧化碳能够在存储腔中吸收外界热量自然升温，同时，利用压缩构件对存储腔的空间进行压缩，使得存储腔内的压强增大，从而使得存储腔内液态二氧化碳即使温度升高也仍然能够保持液态，待存储腔内的液态二氧化碳升高到一定温度后，再由高压泵将液态二氧化碳注入地下进行驱油工作，从而取消了锅炉等加热装置，简化了二氧化碳压注装置的结构，进而使得本申请的二氧化碳压注装置更加灵活，能够更好适用一些小型的低储量油田。
下面参照附图对本申请的二氧化碳采油压注装置的具体结构进行说明。
本申请的第一实施例：
如图1所示，本实施例的二氧化碳采油压注装置包括储罐10、屏蔽泵20、存储腔30和高压泵40。储罐10内装有加工好的液态二氧化碳。屏蔽泵20用于将储罐10内的二氧化碳抽入存储腔30。液态二氧化碳在存储腔30内升温。高压泵40用于将完成升温的液态二氧化碳送至注入组件（图中未示出），注入组件将二氧化碳注入地下以进行驱油。
继续参照图1所示，存储腔30内设有压缩构件31，压缩构件31为活塞，在二氧化碳进入存储腔30后，移动的活塞能够对存储腔30的存储空间进行压缩，从而增大存储腔30内的压强，二氧化碳在存储腔30内吸收外界热量而升温，因为压强同时在增大，所以大部分的二氧化碳能够在存储腔30内保持液态，直至二氧化碳升高到合适的温度，再由高压泵40将存储腔30内的二氧化碳抽走，抽走后，压缩构件31回到原位，以实现下一次的压缩工作。进一步地，存储腔30设置有多个，屏蔽泵20通过进液管21与储罐10连通，通过出液管22与多个存储腔30连通。具体地，结合图2所示，出液管22包括主管221和多个分支管222，分支管222的数量与存储腔30的数量一致，多个分支管222分别与多个存储腔30一一连接。储罐10内的二氧化碳经进液管21进入屏蔽泵20，由屏蔽泵20进入出液管22的主管221，然后由主管221分散进入多个分支管222，继而从多个分支管222分别进入相应的存储腔30。
结合图1和图2所示，每个分支管222的进口均设有截止阀（图中未标记），每个截止阀均可以单独开闭。并且，高压泵40通过多个管路与多个存储腔30分别连通，多个管路也分别设有可单独开闭的止流阀（图中未示出）。
参照图1所示，以三个存储腔30编号分别为1号、2号、3号为例，在本实施例的二氧化碳采油压注装置可行的一种工作模式中：首先，使所有分支管222的截止阀开启，开启屏蔽泵20通过进液管21和出液管22将储罐10内的二氧化碳输送至所有存储腔30内，存储腔30内的二氧化碳到达合适的量后，关闭所有截止阀，多个存储腔30内的二氧化碳同时进行升温，待升温完成后，先使高压泵40与1号存储腔30之间的止流阀打开，高压泵40将1号存储腔30内二氧化碳输送至注入组件后，关闭此止流阀，然后打开高压泵40与2号存储腔30之间的止流阀，同时，打开与1号存储腔30对应的分支管的截止阀，使得高压泵40将2号存储腔30内的二氧化碳抽走的同时，屏蔽泵20将储罐10内的二氧化碳抽入1号存储腔30，并在1号存储腔30内进行升温工作。待2号存储腔30内的二氧化碳被抽完后，对2号存储腔30和3号存储腔30执行同样地操作。待3号存储腔30内的二氧化碳被抽完后，1号存储腔30内的二氧化碳已经完成升温工作，使得高压泵40可以继续抽取1号存储腔30内的二氧化碳，从而实现连续不断的供给工作。
本领域技术人员能够理解的是，因为二氧化碳在存储腔30内进行升温需要一定的时间，所以通过设置多个存储腔30，使得多个存储腔30中均可以存储二氧化碳，当高压泵40将部分存储腔30内完成升温后的二氧化碳抽走时，其他存储腔30内的二氧化碳可以同时进行升温过程，以供高压泵40的下一次抽取，从而只需要在工作开始时等待一段时间以使二氧化碳进行初次升温，工作开始后，就能够保证注入工作的连续性。
需要说明的是，附图及上文的示例中存储腔30的数量只是一种示意方式，本实施例的存储腔30的数量可以是任意可行的数量，例如5个、8个、10个等。
如图2所示，优选地，出液管22的主管221设有扩张部223，扩张部223是将主管221的管径扩大而形成，即扩张部223的管径大于其两端的管径，使得二氧化碳流入扩张部223后能够进行扩散，从而提高对热量的吸收效率，使得二氧化碳能够在主管221进行初步升温，进而减少在二氧化碳在存储腔30内需要的升温时间，从而提高工作效率。
需要说明的是，扩张部223的数量可以是一个，也可以是多个。另外，扩张部223也可以设置在分支管222上。
虽然图中未示出，优选地，存储腔30设有温度检测装置，以检测所述存储腔30内的温度，从而能够更好地检测存储腔30内二氧化碳的升温情况。
如图1所示，优选地，每个存储腔30与储罐10之间设有回气泵50，因为液态二氧化碳在存储腔30内会产生气化，适量的气态二氧化碳有助于增大存储腔30内的压强，但是，过量的气态二氧化碳也会使得存储腔30内的压强过大，不利于液态二氧化碳进入存储腔30，所以通过设置回气泵50，可以在存储腔30内的气态二氧化碳过多时将部分气态二氧化碳抽入储罐10当中。
如图1所示，优选地，高压泵40通过高压泵回气管41与储罐10连通，由于高压泵40工作过程中会使部分液态二氧化碳气化，为了防止高压泵40内滞留的气态二氧化碳过多影响高压泵40的工作，需要将高压泵40内的气态二氧化碳排出，但是气化的二氧化碳直接排到外界的话会造成浪费，因此，通过设置高压泵回气管41将高压泵40与储罐10连通，使得高压泵40内的气态二氧化碳能够排到储罐10内，从而收集起来进行二次利用，保护了环境。
如图3所示，以一个存储腔30为例，优选地，存储腔30底部设有用于与高压泵40连接的出口32，并且存储腔30底部设有由高到低向出口32倾斜的引导面33，引导面33能够将液态二氧化碳聚集到出口32处以供高压泵40抽走，能够提高存储腔30内的二氧化碳被抽走的效率，并防止二氧化碳残留在存储腔30内。
需要说明的是，引导面33可以是倾斜的平面也可以是圆弧面。
结合图1至图3所示，本实施例的二氧化碳采油压注装置工作时，首先将所有分支管222的截止阀打开，再打开屏蔽泵20，屏蔽泵20将储罐10内的液体二氧化碳抽出，经进液管21进入出液管22的主管221，当液态二氧化碳流经扩张部223时，能够进行扩散，从而提高对热量的吸收效率，使得二氧化碳在主管221进行初步升温。随着二氧化碳继续流动，二氧化碳在主管221与多根分支管222的连接处分流，进入多根分支管222中流动，最终流至跟每根分支管222对应的存储腔30当中，当存储腔30内的二氧化碳达到合适的量后，关闭屏蔽泵20。存储腔30内的液态二氧化碳不断升温，同时部分液态二氧化碳会进行气化，此时，作为压缩构件31的活塞移动对存储腔30的存储空间进行压缩，使得存储腔30存储空间内的压强上升，使得液态二氧化碳升温的同时能够保持液态。以三个存储腔30编号分别为1号、2号、3号为例，当液态二氧化碳的温度升高到合适温度后（根据需要设定，大于0℃即可），使高压泵40与其中一个1号存储腔30之间的止流阀打开，高压泵40将1号存储腔30内二氧化碳输送至注入组件后，关闭此止流阀，然后打开高压泵40与2号存储腔30之间的止流阀，同时，打开屏蔽泵20以及与1号存储腔30对应的分支管的截止阀，使得高压泵40将2号存储腔30内的二氧化碳抽走的同时，屏蔽泵20将储罐10内的二氧化碳抽入1号存储腔30，并在1号存储腔30内进行升温工作。待2号存储腔30内的二氧化碳被抽完后，关闭高压泵40与2号存储腔30的止流阀，然后打开高压泵40与3号存储腔30之间的止流阀，同时，打开与2号存储腔30对应的分支管的截止阀。期间，如果1号存储腔30内的液体二氧化碳已经达到合适的量，则关闭1号存储腔30对应的分支管的截止阀。待3号存储腔30内的二氧化碳被抽完后，1号存储腔30内的二氧化碳已经完成升温工作，使得高压泵40可以继续抽取1号存储腔30内的二氧化碳，如此循环，从而实现连续不断的供给工作，使得只需在最开始使屏蔽泵20停止一段时间并等待液体二氧化碳的升温时间，其后屏蔽泵20和高压泵40就可以一直保持工作。
本领域技术人员能够理解的是，通过设置存储腔30和压缩构件31，使得液态二氧化碳在注入地下之前能够被储存在存储腔30当中，液态二氧化碳能够在存储腔30中吸收外界热量自然升温，同时，利用压缩构件31对存储腔30的空间进行压缩，使得存储腔30内的压强增大，从而使得存储腔30内液态二氧化碳即使温度升高也仍然能够保持液态，利用存储腔30完成升温工作，从而取消了锅炉等加热装置，简化了二氧化碳压注装置的结构，进而使得二氧化碳压注装置更加灵活，能够更好适用一些小型的低储量油田。
进一步地，通过设置多个存储腔30，使得多个存储腔30中均可以存储二氧化碳，当高压泵40将部分存储腔30内完成升温后的二氧化碳抽走时，其他存储腔30内的二氧化碳可以同时进行升温过程，以供高压泵40的下一次抽取，从而只需要在工作开始时等待一段时间以使二氧化碳进行初次升温，工作开始后，就能够保证注入工作的连续性。
本申请的第二实施例：
虽然图中未示出，但与第一实施例不同的是，本实施例的相邻两个存储腔之间设有用于控制两个存储腔连通的阀门，阀门打开后，使得相邻的两个存储腔连通。在本实施例中，因为相邻的存储腔之间可以连通，所以高压泵可以是只与部分存储腔进行连通，也可以是与所有的存储腔一一连通。
本领域技术人员能够理解的是，通过使相邻的存储腔能够进行连通，能够在工作后期储罐内的二氧化碳量较少时，只启用其中几个存储腔，并利用活塞将不启用的存储腔内的气态二氧化碳压入启用的存储腔内，提高启用的存储腔内的压强，从而减少液体二氧化碳的气化。
本申请的第三实施例：
虽然图中未示出，与第一实施例、第二实施例不同的是，本实施例的二氧化碳采油压注装置只设一个存储腔。
至此，已经结合前文的多个实施例描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本申请技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本申请的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，包括储罐、屏蔽泵、高压泵和存储腔，所述储罐用于储存液态二氧化碳，所述屏蔽泵通过进液管连接所述储罐，并通过出液管连通所述存储腔，所述存储腔设有压缩构件以对进入内部的二氧化碳进行加压，所述高压泵分别与所述存储腔和注入组件连通，以将所述存储腔内的二氧化碳注入地下。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述存储腔设置有多个，所述屏蔽泵分别与所述多个存储腔连通，所述高压泵分别与所述多个存储腔连通。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，相邻的两个存储腔之间设有可开闭的阀门，开启的所述阀门使相邻的两个存储腔连通。
4.根据权利要求2所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述出液管包括主管和多个分支管，所述多个分支管分别与所述多个存储腔相连通，所述多个分支管的进口均设有截止阀。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述出液管设有扩张部，所述扩张部的管径大于其两端的管径。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述采油压注装置还包括回气泵，所述回气泵设置在所述存储腔与所述储罐之间，以将所述存储腔内的气化二氧化碳抽入所述储罐。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述存储腔设有温度检测装置，以检测所述存储腔内的温度。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述存储腔底部设有用于与所述高压泵连接的出口，并且所述存储腔底部设有由高到低向所述出口倾斜的引导面。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述高压泵通过高压泵回气管与储罐连通。
10.根据权利要求1所述的一种二氧化碳采油压注装置，其特征在于，所述压缩构件包括活塞，所述活塞活动设置在所述存储腔内，活动的活塞能够压缩存储腔的存储空间。
Priority Applications (1)
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| US4593763A (en) * | 1984-08-20 | 1986-06-10 | Grayco Specialist Tank, Inc. | Carbon dioxide well injection method |
| CN205012980U (zh) * | 2015-09-09 | 2016-02-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种撬装式co2注入装置 |
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2021
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