CN114876423B - 一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法，其中管柱结构包括安装在套管内的油管，油管的下端通过连接装置连接有电潜泵机组，连接装置还连接有下油管，连接装置通过通道的切换能够实现注热或者开采，油管连接有安全阀；下油管与套管之间连接有焖井装置，电潜泵机组位于焖井装置的上方，焖井装置上方的套管内还设有吸取装置，吸取装置用于在开采阶段将焖井装置下方的油气吸取至焖井装置的上方，在注热阶段将油管和套管之间环空的氮气引导至进入地层，下油管内设有转换阀。本发明的管柱结构设置有安全阀和转换阀，可在异常情况下将油管和下油管调整至堵塞状态，从而可以避免油气上涌，保证地面工作人员和生产设备的安全。

Description

一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法

技术领域

本发明属于海上稠油开采领域，具体涉及一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法。

背景技术

据权威统计，我国近海尤其是渤海领域，海上稠油资源丰富，稠油热采作业取得了良好的开采效果，随着近几年稠油热采技术的不管攻关与创新，稠油热采工艺在逐步完善，据调研，目前电潜泵采油耐温250℃以下，无法实现高温注采一体化，海上稠油热采蒸汽吞吐的方式，注入管柱需要经历“注热-焖井-采油”等过程，即向井中注入高温多元热流体对油层进行加热，焖井使得热量得以扩散，待稠油粘度降低之后再开井生产，当采油量降低之后再进行下一轮次的“注热-焖井-采油”过程，更换管柱期间洗压井作业导致热量损失大，降低了热采效果。

针对上述问题，现有技术中公开了一种注热和生产一体化管柱结构及工艺方法，可以实现注热-采油一体化，其工作原理：通过液控注采换向阀和单流阀，实现了注蒸汽与生产电泵的自由切换，注采换向阀打开时，蒸汽由隔热油管通道注入地层，单流阀关闭能够防止蒸汽窜入，在焖井结束后，换向阀关闭，单流阀打开，井液由单流阀流入，进入电泵生产，实现了注采一体化作业，在整个生产过程中，隔热型导流装置能够起到隔热作用，保护电泵机组(含单流阀)不受高温侵扰。但该一体化管柱存在以下不足：(1)由于井下空间有限，隔热型导流装置受尺寸限制很难按照要求进行安装；(2)整个管柱设计缺乏安全控制装置，当油井生产发生异常时，无法及时关闭油井生产通道，无法保障工作人员和生产设备的安全。本发明管柱设计能够克服以上两点不足，实现电潜泵注采一体化管柱的安全运行。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法，通过安全阀和转换阀的设置，便于在异常情况下及时关闭安全阀和转换阀，保证地面工作人员和生产设备的安全。

根据本发明的第一方面，提供了一种电潜泵注采一体化管柱结构，包括安装在套管内的油管，

所述油管的下端通过连接装置连接有电潜泵机组，所述连接装置还连接有下油管，所述连接装置通过通道的切换能够实现注热或者开采，在注热时油管与下油管连通，在开采时油管与电潜泵机组连通，所述油管连接有安全阀；

所述下油管与套管之间连接有焖井装置，所述电潜泵机组位于所述焖井装置的上方，所述焖井装置上方的套管内还设有吸取装置，所述吸取装置用于在开采阶段将焖井装置下方的油气吸取至焖井装置的上方，在注热阶段将油管和套管之间环空的氮气引导至进入地层，所述下油管内设有转换阀。

进一步的，所述油管包括第一段油管和第二段油管，且第一段油管和第二段油管通过安全阀连接，所述安全阀连接有第一液控管线。

进一步的，所述电潜泵机组包括电潜泵和单向阀，所述电潜泵的出口与所述单向阀的入口连接，所述单向阀的出口处连接连接装置，所述电潜泵连接有动力电缆。

进一步的，所述连接装置为三通阀，其中所述三通阀的第一个接口与所述第二段油管连接，三通阀的第二个接口与所述电潜泵的出口连接，三通阀的第三个接口与所述下油管连接；在注热时，三通阀的第一个接口和三通阀的第三个接口连通，在开采时，三通阀的第二个接口和三通阀的第一个接口连通；所述三通阀连接有第二液控管线。

进一步的，所述下油管包括隔热油管和第三段油管，且隔热油管的上端与所述三通阀的第三个接口连接，隔热油管和第三段油管通过转换阀连接，所述转换阀与所述第二液控管线连接。

进一步的，所述焖井装置包括热采封隔器，所述热采封隔器设置在第三段油管和套管之间。

进一步的，所述吸取装置包括排气阀，且所述排气阀与所述第一液控管线连接。

进一步的，所述第三段油管的下端通过变扣连接有配注阀，所述配注阀连接有引鞋。

根据本发明的第二方面，提出了一种采油方法，该采油方法基于以上任意一种电潜泵注采一体化管柱结构，该方法包括如下步骤：

S1：将连接好的管柱结构下入至套管内；

S2：将油管和下油管调至畅通，同时将吸取装置打开，将连接装置调整至注热状态，然后将注热所需的液体导入至油管内，注热所需的液体经过油管、连接装置和下油管进入地层，将氮气注入油管和套管之间的环空，氮气通过吸取装置进入地层；

S3：当注热所需要的液体到达地层后，控制吸取装置关闭，将油管和下油管调至封堵，并利用焖井装置实现油管和套管之间的密封，开始焖井作业；

S4：焖井作业结束后，将吸取装置打开，将油管和下油管调至畅通，油气一方面经过吸取装置进入电潜泵机组的入口，另外一方面经过下油管和油管向上喷出；

S5：当油气自喷结束后，将电潜泵机组打开，将连接装置调整至开采状态，将下油管调至堵塞，油气通过吸取装置、电潜泵机组和连接装置进入油管，实现电泵采油。

进一步的，所述油管包括第一段油管和第二段油管，且第一段油管和第二段油管通过安全阀连接，当油管畅通时，安全阀处于打开状态；

所述下油管包括隔热油管和第三段油管，且隔热油管和第三段油管通过转换阀连接，当下油管畅通时，转换阀处于打开状态。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法，具有如下有益效果：

本发明的管柱结构设置有安全阀和转换阀，可在异常情况下将油管和下油管调整至堵塞状态，同时将焖井装置密封油管和套管环空，从而可以避免油气上涌，保证地面工作人员和生产设备的安全；

本发明的管柱结构通过连接装置可实现注热开采切换，无需进行注采两趟管柱，节约了修井费用，降低了开采成本；

本发明的采油方法中，通过向油管和套管之间的环空注入氮气，氮气通过吸取装置到达地层，可降低管柱所处的环境温度，保证管柱不被高温损坏。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电潜泵注采一体化管柱结构的示意图；

图2为本发明实施例的一种电潜泵注采一体化管柱结构的注热过程的示意图；

图3为本发明实施例的一种电潜泵注采一体化管柱结构的开采过程的示意图；

图中附图标记为：井口穿越1、套管2、第一段油管3、注热通道4、动力电缆5、第一液控管线6、第二液控管线7、安全阀8、第二段油管9、三通阀10、电潜泵11、隔热油管12、转换阀13、排气阀14、热采封隔器15、第三段油管16、油气流动通道17、变扣18、配注阀19、引鞋20。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种电潜泵注采一体化管柱结构及采油方法做进一步详细的描述。

如图1所示，其示为本发明实施例的一种电潜泵注采一体化管柱结构，包括安装在套管2内的油管，油管的上端通过耐高温井口穿越1固定在井口处，油管的下端通过连接装置连接有电潜泵机组，连接装置还连接有下油管，该处的连接装置具有两个通道，一个通道能够实现注热，另外一个通道能够实现开采，且两个通道能够互相切换，具体的，在注热时油管通过连接装置与下油管连接，在开采时，油管通过连接装置与电潜泵机组连通；油管连接有安全阀8，安全阀8的设置能够在异常情况下及时将油管封堵，避免油气从油管上喷；其次，下油管与套管2之间连接有焖井装置，焖井装置用于在需要时，封闭下油管和套管2之间的环空，主要包括需要进行焖井作业时封闭下油管和套管2之间的环空，以及在异常情况下封闭下油管和套管2之间的环空；为了避免焖井过程中高温的液体对电潜泵机组的影响，电潜泵机组位于焖井装置的上方，焖井装置上方的套管2内还设有吸取装置，该处的吸取装置有两个目的，一个是在开采阶段将焖井装置下方的油气吸取至焖井装置的上方，另外一个是在注热阶段将油管和套管2之间环空的氮气引导至进入地层；下油管内设有转换阀13，转换阀13的设置可以在异常情况下封堵下油管。

在上面实施例的基础上，本实施例的油管包括第一段油管3和第二段油管9，第一段油管3的下端通过螺纹与安全阀8的上接头连接，安全阀8的下接头通过螺纹与第二段油管9的上端连接，第二段油管9的下端与连接装置连接，另外安全阀8连接有第一液控管线6，当通过第一液控管线6泄压时，安全阀8关闭，第一段油管3和第二段油管9之间堵塞，当通过第一液控管线6加压时，安全阀8打开，第一段油管3和第二段油管9之间处于畅通状态，从而能够方便通过第一液控管线6控制油管的畅通或者堵塞。

在上面实施例的基础上，本实施例的电潜泵机组包括电潜泵11和单向阀，其中单向阀的出口与连接装置连接，电潜泵11的出口处连接单向阀的入口，该处单向阀的设置能够保证油气的单向流动，也即当电潜泵11打开后，油气被电潜泵抽取后，只能从单向阀的入口进入，从单向阀的出口流出，电潜泵11连接有动力电缆5，通过动力电缆5能够方便将电潜泵11打开或者关闭。

在上面实施例的基础上，本实施例的连接装置为三通阀10，该处三通阀10具有三个接口，三通阀10的第一个接口与第二段油管9的下端连接，三通阀10的第二个接口与电潜泵11的出口连接，三通阀10的第三个接口与下油管的上端连接，本实施例中通过三通阀10可以实现注热与开采之间的切换，具体为在注热时将三通阀10的第一个接口和第三个接口连通，注热所需的高温液体从油管经过三通阀10流入至下油管内；在开采时，将三通阀10的第一个接口和第二个接口连通，油气从电潜泵11经过三通阀10流入至油管内，三通阀10连接有第二液控管线7，通过第二液控管线7便于控制三通阀10在注热和开采情况下进行通道的切换，具体为当通过第二液控管线7施加压力时，三通阀10切换至注热的情况，当通过第二液控管线7泄压时，三通阀10切换至开采的情况。

在上面实施例的基础上，本实施例的下油管包括隔热油管12和第三段油管16，隔热油管12的上端与三通阀10的第三个接口连接，隔热油管12的下端通过螺纹与转换阀13连接，转换阀13的下端通过螺纹与第三段油管16的上端连接，转换阀13与第二液控管线7连接，通过第二液控管线7便于控制转换阀13，具体的通过第二液控管线7泄压，转换阀13关闭，隔热油管12和第三段油管16处于堵塞状态，通过第二液控管线7加压，转换阀13打开，隔热油管12和第三段油管16处于畅通状态。通过第二液控管线7同时控制三通阀10和转换阀13的联动，能够实现高温液体注入与油气开采的自由切换，降低液控管线的成本，简化结构。

在上面实施例的基础上，本实施例的焖井装置包括热采封隔器15，热采封隔器15设置在第三段油管16和套管2之间，本实施例的热采封隔器15用于密封第三段油管16和套管2之间的环空，从而能够在焖井阶段防止高温液体的上返，保证焖井的顺利进行。

在上面实施例的基础上，本实施例的吸取装置包括排气阀14，本实施例的排气阀14有两个作用，一个是在开采阶段将焖井装置下方的油气吸取至焖井装置的上方，另外一个是在注热阶段将油管和套管2之间环空的氮气引导至进入地层；排气阀14与第一液控管线6连接，便于通过第一液控管线6对排气阀14进行控制，具体为当通过第一液控管线6施加压力时，排气阀14打开，当通过第一液控管线6泄压时，排气阀14关闭。另外安全阀8和排气阀14均通过第一液控管线6控制，能够降低液控管线的成本，简化结构，增强系统的可靠性。

在上面实施例的基础上，本实施例的第三段油管16的尾端通过螺纹连接有变扣18，变扣18连接有配注阀19，配注阀19连接有引鞋20。

另外本发明实施例还提供一种采油方法，该方法基于以上任意一个实施例的管柱结构，该方法包括如下步骤：

S1：将连接好的管柱结构下入至套管2内；

S2：将油管和下油管调至畅通，同时将吸取装置打开，将连接装置调整至注热状态，然后将注热所需的液体导入至油管内，注热所需的液体经过油管、连接装置和下油管进入地层，将氮气注入油管和套管2之间的环空，氮气通过吸取装置进入地层，氮气进入地层能够降低油管和套管2环空的环境温度；

S3：当注热所需要的液体到达地层后，控制吸取装置关闭，将油管和下油管调至封堵，并利用焖井装置实现油管和套管2之间的密封，开始焖井作业；

S4：焖井作业结束后，将吸取装置打开，将油管和下油管调至畅通，油气一方面经过吸取装置进入电潜泵机组的入口，另外一方面经过下油管和油管向上喷出；

S5：当油气自喷结束后，将电潜泵机组打开，将连接装置调整至开采状态，将下油管调至堵塞，油气通过吸取装置、电潜泵机组和连接装置进入油管，实现电泵采油。

其中采油方法的实施例中，油管包括第一段油管3和第二段油管9，且第一段油管3和第二段油管9通过安全阀8连接，当油管畅通时，安全阀8处于打开状态；下油管包括隔热油管12和第三段油管16，且隔热油管12和第三段油管16通过转换阀13连接，当下油管畅通时，转换阀13处于打开状态，因此通过调整安全阀8，可以将油管调整至畅通或者堵塞状态，通过调整转换阀13，可以将下油管调整至畅通或者堵塞状态。

为了便于理解本发明实施例的一种电潜泵注采一体化管柱结构的发明目的，下面对本实施例进行详细的描述。

注热过程的示意图如图2所示，图中箭头方向即为注热过程的高温液体流动方向，本发明实施例的第一段油管3、安全阀8、第二段油管9、三通阀10、隔热油管12、转换阀13、第三段油管16、变扣18、配注阀19和引鞋20构成注热通道4，在需要注入高温的液体时，高温的液体通过注热通道流动至地层。

开采过程的示意图如图3所示，图中箭头方向即为开采时油气的流动方向，下油管和套管2之间的环空、排气阀14、电潜泵11、三通阀10、第二段油管9和第一段油管3组成的通道即为油气流动通道17，在开采时，油气通过排气阀14、电潜泵11、三通阀10、第二段油管9和第一段油管3流至井口方向。

当发生异常情况时，控制安全阀8和转换阀13处于关闭状态，同时利用热采封隔器15密封油管和套管2之间的环空，即可切断油气生产通道，保证平台人员和设备的安全。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“一”、“二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种电潜泵注采一体化管柱结构，包括安装在套管内的油管，其特征在于，

所述油管的下端通过连接装置连接有电潜泵机组，所述连接装置还连接有下油管，所述连接装置通过通道的切换能够实现注热或者开采，在注热时油管与下油管连通，在开采时油管与电潜泵机组连通，所述油管连接有安全阀；

所述下油管与套管之间连接有焖井装置，所述焖井装置包括热采封隔器，所述电潜泵机组位于所述焖井装置的上方，所述焖井装置上方的套管内还设有吸取装置，所述吸取装置用于在开采阶段将焖井装置下方的油气吸取至焖井装置的上方，在注热阶段将油管和套管之间环空的氮气引导至进入地层，所述下油管内设有转换阀；

所述油管包括第一段油管和第二段油管，且第一段油管和第二段油管通过安全阀连接，所述安全阀与第一液控管线连接；所述吸取装置包括排气阀，且所述排气阀连接有第一液控管线；所述连接装置连接有第二液控管线，所述转换阀与所述第二液控管线连接。

2.根据权利要求1所述的一种电潜泵注采一体化管柱结构，其特征在于，所述连接装置为三通阀，其中所述三通阀的第一个接口与所述油管连接，三通阀的第二个接口与所述电潜泵机组连接，三通阀的第三个接口与所述下油管连接；在注热时，三通阀的第一个接口和三通阀的第三个接口连通，在开采时，三通阀的第二个接口和三通阀的第一个接口连通。

3.根据权利要求1所述的一种电潜泵注采一体化管柱结构，其特征在于，所述下油管包括隔热油管和第三段油管，且隔热油管的上端与所述三通阀的第三个接口连接，隔热油管和第三段油管通过转换阀连接。

4.根据权利要求3所述的一种电潜泵注采一体化管柱结构，其特征在于，所述热采封隔器设置在第三段油管和套管之间。

5.根据权利要求1所述的一种电潜泵注采一体化管柱结构，其特征在于，所述电潜泵机组包括电潜泵和单向阀，所述电潜泵的出口与所述单向阀的入口连接，所述单向阀的出口处与所述连接装置连接，所述电潜泵连接有动力电缆。

6.根据权利要求3所述的一种电潜泵注采一体化管柱结构，其特征在于，所述第三段油管的下端通过变扣连接有配注阀，所述配注阀连接有引鞋。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的管柱结构进行采油的采油方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将连接好的管柱结构下入至套管内；

S2：将油管和下油管调至畅通，同时将吸取装置打开，将连接装置调整至注热状态，然后将注热所需的液体导入至油管内，注热所需的液体经过油管、连接装置和下油管进入地层，将氮气注入油管和套管之间的环空，氮气通过吸取装置进入地层；

S3：当注热所需要的液体到达地层后，控制吸取装置关闭，将油管和下油管调至封堵，并利用焖井装置实现油管和套管之间的密封，开始焖井作业；

S4：焖井作业结束后，将吸取装置打开，将油管和下油管调至畅通，油气一方面经过吸取装置进入电潜泵机组的入口，另外一方面经过下油管和油管向上喷出；

S5：当油气自喷结束后，将电潜泵机组打开，将连接装置调整至开采状态，将下油管调至堵塞，油气通过吸取装置、电潜泵机组和连接装置进入油管，实现电泵采油。

8.根据权利要求7所述的一种方法，其特征在于，所述油管包括第一段油管和第二段油管，且第一段油管和第二段油管通过安全阀连接，当油管畅通时，安全阀处于打开状态；

所述下油管包括隔热油管和第三段油管，且隔热油管和第三段油管通过转换阀连接，当下油管畅通时，转换阀处于打开状态。