CN115111519A - 适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置及其使用方法。适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置包括井筒结构、井口装置以及分气装置，井筒结构包括套管及油管，油管穿设于套管的内部，且油管的上端与套管的上端均于地面处与井口装置连通，分气装置通过井口装置分别与油管的内部、油管与套管之间形成的环形空间连通。本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置及其使用方法，通过采用油田中的油井的井筒结构进行气体储存，能提供充裕的储存空间，从而有效解决现有技术中气体存储容积受限的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其是指一种适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置及其使用方法。
背景技术
注气技术在低渗油藏的开发优势越来越受到关注，气体具有渗流阻力低，补充地层能量快等优点。在低渗、特低渗油藏采用注气开发，如果地层裂缝不发育，则注采井之间的驱替系统很难建立，驱替压力过高。如果地层裂缝多、发育，则注采井之间建立的驱替系统又容易因为窜流而失效。研究及试验发现，采用吞吐开发方式，能较大幅度的提高注气采油效果。
吞吐开发方式要求连续不断的将气体注入地层(“吞”的过程)，通过闷井憋压的方式，使气体尽量多的进入到小的孔隙，使气体介质与原油充分接触、交换；之后通过快速排出气体(“吐”的过程)，携带原油产出。通常该方法使用二氧化碳气体，原因是其开发效果好，排出气体通常都是无控制的排入大气，产出油自然分离后收集、运输。
该方法存在的严重缺点是：一是气体快速、大量排入大气，易造成人员及动物的二氧化碳中毒，且不利于温室气体的环保管理。二是二氧化碳成本较高，完全排放的成本损失大。目前我国适合油田开发的二氧化碳气源较少，试验区通常采用运输液化二氧化碳的方法，存储在罐区或单井注入，常规技术中无法实现气体的重复利用。除二氧化碳外，天然气与原油作用效果也有足够优势，但是在排出阶段天然气无法回收还是无法接受的，而如果利用管道将气体分离、并输送进天然气管道，就要求排放速度是稳定、缓慢的，又与气体快速排出的要求相悖。
采用现有罐装能力进行储气和排出气的收集也无法实现，无法满足吞吐方式的气体量。以某低渗区块吞吐开发为例，日注CO2气体100吨，垂直注入井累计注入1000吨，水平井累计注入2000吨。如果罐装存储，在常温、压力4MPa状态下，1000吨CO2气体体积约为50000m3。该压力条件的气体储罐，单体体积约5m3，则共需要10000个。规模过于庞大，无论从占地、管道设计，还是控制管理等方面考虑，该方法都无法采用。
因此如何能解决注气技术存储容积限制的瓶颈，为目前注气吞吐开发方式实施中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置及其使用方法，能有效解决现有技术中注气技术存储容积受限的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置包括井筒结构、井口装置以及分气装置，所述井筒结构包括套管及油管，所述油管穿设于所述套管的内部，且所述油管的上端与所述套管的上端均于地面处与所述井口装置连通，所述分气装置通过所述井口装置分别与所述油管的内部、所述油管与所述套管之间形成的环形空间连通。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述套管包括技术套管和油层套管，所述技术套管的上端于地面处与所述井口装置连通，所述技术套管由地面向下延伸至油层上方，所述油层套管设于油层处，所述技术套管的下端所述油层套管的上端连通，所述油层套管的下端封闭。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述技术套管的内部可以设置加固套管，所述加固套管的外表面与所述技术套管的内部固定连接。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述技术套管的内部可以设置分区封隔器以将所述技术套管的内部分隔形成两个储气空间，所述分气装置能通过所述井口装置分别与两个所述储气空间连通。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述分区封隔器包括上下开口且内部中空的管体以及位于所述管体的外壁上的坐封元件，所述分区封隔器通过其坐封元件坐封于所述技术套管的内壁上，所述油管的下端与所述管体的上端连通；
两个所述储气空间分别为上储气空间及下储气空间，位于所述分区封隔器上方的所述油管与所述技术套管之间的环形空间为所述上储气空间，且所述技术套管的内部位于所述分区封隔器下方空间为所述下储气空间，所述分气装置通过所述井口装置与所述上储气空间连通，且所述分气装置通过所述井口装置及所述油管与所述下储气空间连通。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述分区封隔器包括两个所述坐封元件，两个所述坐封元件间隔设于所述管体的外壁上。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述油层套管的侧壁上开设有多处射孔，所述射孔连通所述油层套管的内部与油层。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述油层套管的底部通过封堵元件封闭。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述油层套管的内部位于各所述射孔的上方处设有密封封隔器。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述油层套管的内部设有油层保护段塞，所述油层保护段塞的下端与所述封堵元件相抵接，所述油层保护段塞的上端与所述密封封隔器相抵接以支撑所述密封封隔器。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述油层保护段塞包括由上至下顺次相接的接头、扶正环、支撑段及钻头，所述扶正环的外径大于所述接头的外径及所述支撑段的外径，所述扶正环的外周面凸出于所述接头的外周面及所述支撑段的外周面，所述钻头为由上至下尺寸渐缩的锥状结构，且所述钻头的上部最大外径小于所述支撑段的下端端面直径。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述油层保护段塞的内部形成有由上至下贯通的通道，所述通道内设有密封活塞。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述套管还包括表层套管，所述表层套管套设于所述技术套管的上部外侧，所述技术套管的上端于地面处与所述井口装置连通。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述套管的外侧设有固井水泥环。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述表层套管与所述技术套管之间的环形空间中填充有固井水泥。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述分气装置包括汇管及两支管，所述汇管的一端与气源或目标井组连通，所述汇管的另一端分别与两所述支管的第一端连通，两所述支管的第二端分别通过所述井口装置与两所述储气空间连通。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，所述汇管上及两所述支管上分别设有阀门。
为达到上述目的，本发明还提供了一种如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法包括：
步骤100：选定实施储气的井筒结构；
步骤200：将气源的气体输送储存于所述井筒结构中；
步骤300：使所述井筒结构中储存的气体输送至目标井组，进行油藏吞吐开发；
步骤400：在油藏吞吐开发的过程中，使注入至所述目标井组的气体流回至所述井筒结构。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤100包括：
步骤101：对所述井筒结构进行井况监测；
步骤102：对井况不满足要求的所述井筒结构进行加固；
步骤103：封闭所述井筒结构的底部；
步骤104：确定所述井筒结构的内部的用于储气的空间；
步骤105：安装井口装置及分气装置。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤101包括：
对所述井筒结构的破损情况以及固井质量进行监测并评估所述井筒结构的技术套管的承压能力。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤102包括：
于所述井筒结构的表层套管及技术套管之间填装固井水泥；
于所述技术套管的内部设置加固套管。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤104包括：
将所述井筒结构的油层套管的内部空间与所述技术套管的内部空间分隔开；
根据所述井筒结构的承压能力将所述技术套管的内部划分两个储气空间，并将两个所述储气空间分隔开，并使所述分气装置通过所述井口装置分别与两个所述储气空间连通。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤200包括：
使气源与所述分气装置连通，开启所述井口装置及所述分气装置，使所述气源的气体通过所述分气装置及所述井口装置储存至所述井筒结构的内部，关闭所述井口装置及所述分气装置；其中，当所述气源与所述井筒结构之间的气压达到平衡时，将所述气源的气体加压后输送至所述井筒结构。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤300包括：
使所述目标井组与所述分气装置连通，开启所述分气装置及所述井口装置，使所述井筒结构内储存的气体输送至所述目标井组，关闭所述分气装置及所述井口装置；其中，当所述井筒结构与所述目标井组之间的气压达到平衡时，将所述井筒结构中的气体加压后输送至所述目标井组。
如上所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤400包括：
开启所述井口装置及所述分气装置，使所述目标井组内的气体流回至所述井筒结构，关闭所述井口装置及所述分气装置；其中，当所述目标井组与所述井筒结构之间的气压达到平衡时，将所述目标井组中的气体加压后输送至所述井筒结构。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置及其使用方法，通过采用油田中的油井的井筒结构进行气体储存，能提供充裕的储存空间，从而有效解决现有技术中气体存储容积受限的问题。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明进行示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的井口装置以及井筒结构的部分结构部件的结构示意图；
图2是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的井口装置、分气装置以及井筒结构的部分结构部件的结构示意图；
图3是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的整体结构示意图；
图4是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的油层保护段塞的结构示意图；
图5是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的分区封隔器的结构示意图；
图6是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的分气装置的结构示意图；
图7是本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法的流程图。
附图标号说明：
1、井筒结构；
11、套管；
111、技术套管；
1111、上储气空间；
1112、下储气空间；
112、油层套管；
1121、射孔；
1122、封堵元件；
1123、密封封隔器；
1124、保护段塞；
11241、接头；
11242、扶正环；
11243、支撑段；
11244、钻头；
11245、通道；
11246、密封活塞；
113、表层套管；
114、加固套管；
115、分区封隔器；
1151、管体；
1152、坐封元件；
116、固井水泥；
12、油管；
13、固井水泥环；
2、井口装置；
3、分气装置；
31、汇管；
32、支管；
33、阀门。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例一
如图1～图3所示，本发明提供了一种适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置包括井筒结构1、井口装置2以及分气装置3，井筒结构1包括套管11及油管12，油管12穿设于套管11的内部，油管12是实现注入和采出功能的管柱，且油管12的上端与套管11的上端均于地面处与井口装置2连通，分气装置3通过井口装置2分别与油管12的内部、油管12与套管11之间形成的环形空间连通；
在使用时，气体通过分气装置3及井口装置2进入至井筒结构1的内部进行储存，井口装置2用于将井筒结构1的顶部封闭，井口装置2是井筒结构1的总控制基础，技术套管111和油管12均连接在井口装置2上，由各阀门33控制，即井口装置2上分别设有阀门33来控制井筒结构1的油管12与套管11之间形成的环形空间以及油管12与分气装置3的连通。
进一步地，如图1～图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，套管11包括技术套管111和油层套管112，技术套管111的上端于地面处与井口装置2连通，技术套管111由地面向下延伸至油层上方，油层套管112设于油层处，技术套管111的下端油层套管112的上端连通，油层套管112的下端封闭，其中，套管11的基础结构与现有油井套管的基础结构基本相同，在本发明中是将技术套管111的内部应用于储气；
其中，技术套管111位于普通岩石层，是井筒结构1的主要部分，长度占据井筒结构1总长度的90％左右，油层套管112安装在油层部位，保护油层不坍塌、防止大幅出砂等，油层套管112通常附加类似尾管的特殊装置。
进一步地，如图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，技术套管111的内部可以设置加固套管114，加固套管114的外表面与技术套管111的内部固定连接，加固套管114用于对技术套管111的中无法修复的破损段以及承受力薄弱段进行加固，以保证技术套管111的承压储气能力。
更进一步地，如图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，技术套管111的内部可以设置分区封隔器115以将技术套管111的内部分隔形成两个储气空间，分气装置3能通过井口装置2分别与两个储气空间连通，具体为，根据井筒结构1的承压能力，划分为高压区(位于下方的储气空间)和低压区(位于上坊的储气空间)，在进行储气时，高压区内的气体压力高于低压区内的气体压力，需要说明的是，划分储气空间通常是由于井筒结构1的技术套管111的某些部分具有破损段或承受力薄弱段(如图3中上储气空间1111的固井水泥116上形成的空缺处)不能承受较高压力，而将该部分区域与能够承受较高压力的区域分隔开，以保证能够承受较高压力的区域能储存更多的气体，而该部分区域根据自身承受能力储存气体而不会由于压力过大而导致这部分区域进一步受损而出现气体泄漏的情况，提高了气体储存的灵活性；对于无破损段及承受力薄弱段的完好的技术套管111来说，可以不对其内部空间进行划分，直接将其内部设置为一个整体储气空间即可，本发明并不以此为限。
更进一步地，如图5所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，分区封隔器115包括上下开口且内部中空的管体1151以及位于管体1151的外壁上的坐封元件1152，分区封隔器115通过其坐封元件1152坐封于技术套管111的内壁上，以将技术套管111的内部分隔形成上下两个部分，油管12的下端与管体1151的上端连通，即油管12通过管体1151与分区封隔器115下方的空间连通；
两个储气空间分别为上储气空间1111及下储气空间1112，位于分区封隔器115上方的油管12与技术套管111之间的环形空间为上储气空间1111，且技术套管111的内部位于分区封隔器115下方空间为下储气空间1112，分气装置3通过井口装置2与上储气空间1111连通，且分气装置3通过井口装置2及油管12与下储气空间1112连通。
作为优选，如图3及图5所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，分区封隔器115包括两个坐封元件1152，两个坐封元件1152间隔设于管体1151的外壁上，两个坐封元件1152既能保证分区封隔器115坐封的可靠性，还能使技术套管111上某些无法修复的破损处(例如图3中分区封隔器115的两个坐封元件1152之间的固井水泥环13上缺口处)位于二者之间而与两储气空间隔开，以提高两储气空间的承压能力。
更进一步地，如图2及图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，油层套管112的侧壁上开设有多处射孔1121，射孔1121连通油层套管112的内部与油层，以保证井筒结构1用于开采时，油层的原油进入井筒结构1的内部，在设有固井水泥环13时，射孔1121同时贯穿形成于油层套管112及固井水泥环13上。
更进一步地，如图2及图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，油层套管112的底部通过封堵元件1122封闭，即井底封堵。
更进一步地，如图2及图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，油层套管112的内部位于各射孔1121的上方处设有密封封隔器1123，以将技术套管111内的空间与油层套管112内的空间分隔开。
作为优选，如图2及图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，油层套管112的内部设有油层保护段塞1124，油层保护段塞1124的下端与封堵元件1122相抵接，油层保护段塞1124的上端与密封封隔器1123相抵接以支撑密封封隔器1123，油层保护段塞1124能平稳的支撑在井筒结构1的底部，使上部连接的密封封隔器1123不仅有受力支撑，而且能在平直的条件下发挥密封隔离效果。
作为优选，如图4所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，油层保护段塞1124包括由上至下顺次相接的接头11241、扶正环11242、支撑段11243及钻头11244，扶正环11242的外径大于接头11241的外径及支撑段11243的外径，扶正环11242的外周面凸出于接头11241的外周面及支撑段11243的外周面，钻头11244为由上至下尺寸渐缩的锥状结构，且钻头11244的上部最大外径小于支撑段11243的下端端面直径；油层保护段塞1124的内部形成有由上至下贯通的通道11245，通道11245内设有密封活塞11246。
其中，顶部接头11241与上部的密封封隔器1123连接，油层保护段塞1124整体下入井底时，钻头11244首先接触井底密封的水泥，缓慢旋转后，钻头11244深入水泥内，在扶正环11242的支持下，支撑段11243底面水平坐落在水泥面上，钻头11244在钻水泥过程中产生的部分水泥屑会进入通道11245中，水泥屑的增多推动密封活塞11246向上移动，以减少水泥屑残留在油层套管112的内部而导致堵塞射孔1121等问题；
在油层保护段塞1124设置好后，加大旋转力度使上方的密封封隔器1123座封(实际操作时，油层保护段塞1124与密封封隔器1123连接好后整体下入井内)，如此将技术套管111内的空间与油层套管112内的空间分隔开，使密封封隔器1123上方的注入流体无法进入油层套管112内，起到了保护油层的作用。
进一步地，如图1～图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，套管11还包括表层套管113，表层套管113套设于技术套管111的上部外侧，技术套管111的上端于地面处与井口装置2连通，表层套管113主要是安装在地表土壤层和下部疏松岩石层，防止坍塌。
作为优选，如图2及图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，套管11的外侧设有固井水泥环13，具体为，在钻井过程中实施固井施工，在套管11外灌入水泥，固结形成固井水泥环13，使井筒结构1与地层岩石紧密结合，受力更加稳定，以保证井筒结构1的稳固性。
作为优选，如图2及图3所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，表层套管113与技术套管111之间的环形空间中填充有固井水泥116，以进一步增强井筒结构1的强度。
进一步地，如图2、图3及图6所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，分气装置3包括汇管31及两支管32，汇管31的一端与气源或目标井组连通，汇管31的另一端分别与两支管32的第一端连通，两支管32的第二端分别通过井口装置2与两储气空间连通，即其中一个支管32的第二端与井口装置2的油管阀门连接，另一个支管32的第二端与井口装置2的套管阀门连接，位于分区封隔器115上方的上储气空间1111由技术套管111的顶部注入气体，位于分区封隔器115下方的空间由油管12注入气体。
作为优选，如图2、图3及图6所示，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其中，汇管31上及两支管32上分别设有阀门33，以控制气体的注入与排出。
发明的设计原则如下：
作为储气装置，与地面罐装装置对比，井筒结构1的特点是内径小、长度特别长且耐压高；
现有罐装装置，直径最大可达1500mm，长度10m，耐压最高5MPa(该参数是各种罐体参数的最高值)；
现有的表层套管113最大内径不大于330mm，垂直井长度通常在2000m以上，例如：新疆油藏通常不低于3000m，通常井筒结构1平均耐压不低于20MPa，井筒结构1压力分布随深度成线性变化；
①针对高压气体的易窜特性，需对整个井筒结构1固井质量进行测试，对破损段可采用套管修复技术进行修复，对无法恢复的破损段和承受力薄弱段可实施加固套管114的措施；
②针对高压气体的安全控制管理，需采用注气专用井口装置2，且技术套管111和表层套管113间需水泥固井；
③对油层进行特殊保护，便于功能转换，作为储气装置，安装密封封隔器1123及油层保护段塞1124，需要转换为常规注入井或生产井时，取出密封封隔器1123及油层保护段塞1124即可，不采取水泥封堵方法，不仅施工成本高，而且污染油层严重，对应低渗油藏而言，污染更是灾难性的。
根据以上原则，设计的本发明适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置(井深3000m，技术套管111内径200mm)，井筒结构1承受力最低位置耐压20MPa以上，有效空间90m3，存储气体体积27000Nm3(平均压力30MPa)。
由以上分析可知，利用井筒结构1作为存储气体的空间，具有耐压高、储气量大的优点。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，彻底解决地面存储占地面积、安全管理等难题；普通高压储气，罐体体积小且昂贵；对高压罐装气体的地面管理要求高、安全隐患多、控制系统复杂。
2.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置是结合注气吞吐的实际条件进行设计的，储存压力接近油藏水平，远高于地面储存条件。
3.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，不仅满足注气吞吐的储气功能和实现气体放空(吐)时的能量回收，还能满足气体放空(吐)时的流速条件，提升开发效果；且气体压缩后的成本较常态下气体成本显著降低，能有效利用可以节省大量气体资源及生产成本，减少的排放有利于环境保护。
4.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置是现有油藏井筒的转化性应用，对井筒结构及配置没有改变，根据需要随时可改会原状态，在零破坏的前提下，大幅降低成本。
实施例二
如图7所示，本发明还提供了一种实施例一所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法包括：
步骤100：选定实施储气的井筒结构；
步骤200：将气源的气体输送储存于井筒结构中；
步骤300：使井筒结构中储存的气体输送至目标井组，进行油藏吞吐开发；
步骤400：在油藏吞吐开发的过程中，使注入至目标井组的气体流回至井筒结构。
进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，步骤100具体包括：
步骤101：对井筒结构进行井况监测；
步骤102：对井况不满足要求的井筒结构进行加固；
步骤103：封闭井筒结构的底部；
步骤104：确定井筒结构的内部的用于储气的空间；
步骤105：安装井口装置及分气装置。
更进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，步骤101包括：
对井筒结构的破损情况以及固井质量进行监测并评估井筒结构的技术套管的承压能力。
更进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，步骤102包括：
于井筒结构的表层套管及技术套管之间填装固井水泥；
于技术套管的内部设置加固套管。
更进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，步骤104包括：
将井筒结构的油层套管的内部空间与技术套管的内部空间分隔开；
根据井筒结构的承压能力将技术套管的内部划分两个储气空间，并将两个储气空间分隔开，并使分气装置通过井口装置分别与两个储气空间连通。
更进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，步骤200包括：
使气源与分气装置连通，开启井口装置及分气装置，使气源的气体通过分气装置及井口装置储存至井筒结构的内部，关闭井口装置及分气装置；其中，当气源与井筒结构之间的气压达到平衡时，将气源的气体加压后输送至井筒结构。
更进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤300包括：
使目标井组与分气装置连通，开启分气装置及井口装置，使井筒结构内储存的气体输送至目标井组，关闭分气装置及井口装置；其中，当井筒结构与目标井组之间的气压达到平衡时，将井筒结构中的气体加压后输送至目标井组。
更进一步地，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其中，所述步骤400包括：
开启井口装置及分气装置，使目标井组内的气体流回至井筒结构，关闭井口装置及分气装置；其中，当目标井组与井筒结构之间的气压达到平衡时，将目标井组中的气体加压后输送至井筒结构。
简单来讲，本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法包括：
(1)准备工作：
首先根据油藏开发方案的需要，选定实施储气的井筒结构。然后对井况、固井质量进行监测，进行必要的加固套管工作，且使用注气井口装置。
其次下入油层保护段塞，固定好密封封隔器后，起回油管。
可以再按照设计，在适当位置增加强化套管支撑力的封隔器，放置后起回上部油管。
然后在设计分压位置，用密封型油管下入分区封隔器，坐封后油管不起回。
最后安装好分气装置，连接气体管线。
(2)工作流程：
以下介绍注气吞吐中的气体排出(吐)过程，本发明的井筒结构负责存储排出的气体，即气体注入本发明的井筒结构。
设井筒结构初始为空置状态；
①同时开启两支管上的阀门，使注入气体快速进入井筒结构内，在井筒结构的内部不同深度布设的压力计反馈压力变化情况；
②当低压区压力达到设计值时，关闭对应的支管上的阀门，使注入气体继续由另一支管进入高压区；
③直至高压区压力达到设计值或与注入气体压力平衡，则关闭两支管上的阀门及汇管上的阀门，该井筒结构的储气过程结束；可以转向另外的用于储气的井筒结构进行气体注入。
显然，在井筒结构内压力与注气压力平衡后，通常井筒结构内的压力值仍远低于设计压力，此时可通过高压气体压缩机，可继续向井筒结构内补充气体。
以下介绍注气吞吐中的气体注入(吞)过程，本发明的井筒结构负责排出存储的气体，即气体由本发明的井筒结构输出。
①若井筒结构内气体压力高于注入井要求压力，则分步骤开启两支管上的阀门即可(可以先开储气压力较高的储气空间对应的阀门，再开启储气压力较低的储气空间对应的阀门)；
②当在井筒结构内压力与注气压力平衡后，通过高压气体压缩机可继续排出井筒结构内剩余气体。
(3)后续工作：
若需要该井筒结构实施注气或生产等功能时，先释放井筒结构内高压气体，再起出井筒结构内的分区封隔器、密封封隔器和油层保护段塞，再安装相应井筒内部件即可。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，彻底解决地面存储占地面积、安全管理等难题；普通高压储气，罐体体积小且昂贵；对高压罐装气体的地面管理要求高、安全隐患多、控制系统复杂。
2.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法是结合注气吞吐的实际条件进行设计的，储存压力接近油藏水平，远高于地面储存条件。
3.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，不仅满足注气吞吐的储气功能和实现气体放空(吐)时的能量回收，还能满足气体放空(吐)时的流速条件，提升开发效果；且气体压缩后的成本较常态下气体成本显著降低，能有效利用可以节省大量气体资源及生产成本，减少的排放有利于环境保护。
4.本发明提供的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法是现有油藏井筒的转化性应用，对井筒结构及配置没有改变，根据需要随时可改会原状态，在零破坏的前提下，大幅降低成本。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (25)
1.一种适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置包括井筒结构、井口装置以及分气装置，所述井筒结构包括套管及油管，所述油管穿设于所述套管的内部，且所述油管的上端与所述套管的上端均于地面处与所述井口装置连通，所述分气装置通过所述井口装置分别与所述油管的内部、所述油管与所述套管之间形成的环形空间连通。
2.根据权利要求1所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述套管包括技术套管和油层套管，所述技术套管的上端于地面处与所述井口装置连通，所述技术套管由地面向下延伸至油层上方，所述油层套管设于油层处，所述技术套管的下端所述油层套管的上端连通，所述油层套管的下端封闭。
3.根据权利要求2所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述技术套管的内部可以设置加固套管，所述加固套管的外表面与所述技术套管的内部固定连接。
4.根据权利要求2所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述技术套管的内部可以设置分区封隔器以将所述技术套管的内部分隔形成两个储气空间，所述分气装置能通过所述井口装置分别与两个所述储气空间连通。
5.根据权利要求4所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述分区封隔器包括上下开口且内部中空的管体以及位于所述管体的外壁上的坐封元件，所述分区封隔器通过其坐封元件坐封于所述技术套管的内壁上，所述油管的下端与所述管体的上端连通；
两个所述储气空间分别为上储气空间及下储气空间，位于所述分区封隔器上方的所述油管与所述技术套管之间的环形空间为所述上储气空间，且所述技术套管的内部位于所述分区封隔器下方空间为所述下储气空间，所述分气装置通过所述井口装置与所述上储气空间连通，且所述分气装置通过所述井口装置及所述油管与所述下储气空间连通。
6.根据权利要求5所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述分区封隔器包括两个所述坐封元件，两个所述坐封元件间隔设于所述管体的外壁上。
7.根据权利要求2～6任一项所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述油层套管的侧壁上开设有多处射孔，所述射孔连通所述油层套管的内部与油层。
8.根据权利要求7所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述油层套管的底部通过封堵元件封闭。
9.根据权利要求8所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述油层套管的内部位于各所述射孔的上方处设有密封封隔器。
10.根据权利要求9所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述油层套管的内部设有油层保护段塞，所述油层保护段塞的下端与所述封堵元件相抵接，所述油层保护段塞的上端与所述密封封隔器相抵接以支撑所述密封封隔器。
11.根据权利要求10所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述油层保护段塞包括由上至下顺次相接的接头、扶正环、支撑段及钻头，所述扶正环的外径大于所述接头的外径及所述支撑段的外径，所述扶正环的外周面凸出于所述接头的外周面及所述支撑段的外周面，所述钻头为由上至下尺寸渐缩的锥状结构，且所述钻头的上部最大外径小于所述支撑段的下端端面直径。
12.根据权利要求11所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述油层保护段塞的内部形成有由上至下贯通的通道，所述通道内设有密封活塞。
13.根据权利要求2～6任一项所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述套管还包括表层套管，所述表层套管套设于所述技术套管的上部外侧，所述技术套管的上端于地面处与所述井口装置连通。
14.根据权利要求2～6任一项所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述套管的外侧设有固井水泥环。
15.根据权利要求13所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述表层套管与所述技术套管之间的环形空间中填充有固井水泥。
16.根据权利要求4～6任一项所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述分气装置包括汇管及两支管，所述汇管的一端与气源或目标井组连通，所述汇管的另一端分别与两所述支管的第一端连通，两所述支管的第二端分别通过所述井口装置与两所述储气空间连通。
17.根据权利要求16所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置，其特征在于，所述汇管上及两所述支管上分别设有阀门。
18.一种如权利要求1～17任一项所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法包括：
步骤100：选定实施储气的井筒结构；
步骤200：将气源的气体输送储存于所述井筒结构中；
步骤300：使所述井筒结构中储存的气体输送至目标井组，进行油藏吞吐开发；
步骤400：在油藏吞吐开发的过程中，使注入至所述目标井组的气体流回至所述井筒结构。
19.根据权利要求18所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤100包括：
步骤101：对所述井筒结构进行井况监测；
步骤102：对井况不满足要求的所述井筒结构进行加固；
步骤103：封闭所述井筒结构的底部；
步骤104：确定所述井筒结构的内部的用于储气的空间；
步骤105：安装井口装置及分气装置。
20.根据权利要求19所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤101包括：
对所述井筒结构的破损情况以及固井质量进行监测并评估所述井筒结构的技术套管的承压能力。
21.根据权利要求19所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤102包括：
于所述井筒结构的表层套管及技术套管之间填装固井水泥；
于所述技术套管的内部设置加固套管。
22.根据权利要求20所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤104包括：
将所述井筒结构的油层套管的内部空间与所述技术套管的内部空间分隔开；
根据所述井筒结构的承压能力将所述技术套管的内部划分两个储气空间，并将两个所述储气空间分隔开，并使所述分气装置通过所述井口装置分别与两个所述储气空间连通。
23.根据权利要求19所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤200包括：
使气源与所述分气装置连通，开启所述井口装置及所述分气装置，使所述气源的气体通过所述分气装置及所述井口装置储存至所述井筒结构的内部，关闭所述井口装置及所述分气装置；其中，当所述气源与所述井筒结构之间的气压达到平衡时，将所述气源的气体加压后输送至所述井筒结构。
24.根据权利要求19所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤300包括：
使所述目标井组与所述分气装置连通，开启所述分气装置及所述井口装置，使所述井筒结构内储存的气体输送至所述目标井组，关闭所述分气装置及所述井口装置；其中，当所述井筒结构与所述目标井组之间的气压达到平衡时，将所述井筒结构中的气体加压后输送至所述目标井组。
25.根据权利要求24所述的适用于吞吐开发方式的全井筒储气装置的使用方法，其特征在于，所述步骤400包括：
开启所述井口装置及所述分气装置，使所述目标井组内的气体流回至所述井筒结构，关闭所述井口装置及所述分气装置；其中，当所述目标井组与所述井筒结构之间的气压达到平衡时，将所述目标井组中的气体加压后输送至所述井筒结构。
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Citations (5)
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2021
- 2021-03-23 CN CN202110306746.5A patent/CN115111519B/zh active Active
Patent Citations (5)
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