CN115263259B - 一种油田注水注气开发用地面管路优化系统及其优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田注水注气开发用地面管路优化系统及其优化方法，优化系统包括注入系统和采出系统，注入系统包括第一蒸汽泵房、液态CO2储罐、计量泵组、第一导流管组和注入井口，采出系统包括采出井口、第二导流管组、第三导流管组、用于分离采出CO2的第一分离气罐、用于分离采出伴生气的第二分离气罐、第二蒸汽泵房和储油罐。优化方法包括：S1、注入系统控制；S2：采出系统控制。本发明提供了一套完备的注入系统和采出系统，并基于超临界CO2的相态条件以及各个不同流体之间的传热优化设计了一种导流分管，大大提高了油田现场的工作效率，具有极高的实用性和广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及油田注水注气开发技术领域，具体是涉及一种油田注水注气开发用地面管路优化系统及其优化方法。
背景技术
低渗透油田是指油层储层渗透率低、丰度低、单井产能低的油田。低渗透油气田在我国油气开发中有着重要意义，我国低渗透油气资源分布具有含油气多、油气藏类型多、分布区域广以及“上气下油、海相含气为主、陆相油气兼有”的特点，在已探明的储量中，低渗透油藏储量的比例很高，约占全国储量的2/3以上，开发潜力巨大。
三次采油技术是针对低渗透油田的高效开发方法，随着CO2驱等三次采油技术的推广应用，一些地面集输与油气水处理工艺的不足逐渐暴露出来，注入CO2的相态难以控制，同时产出液的流变特性受伴生气的影响较大，对集输管路的集输临界条件造成了一定影响，并给油气集输系统的安全生产和运行带来隐患。
目前，对于注水注气驱油技术在低渗透油田中的集输临界条件研究很少，尤其是针对超临界CO2驱，注入和采出流体在集输过程中流变参数的变化与常规油田均不同，而且伴有组分复杂的溶解气，具有较大的气油比，因此有必要对注水注气驱油地面集输临界条件进行研究，确保注入段和采出段的管路安全运行。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种油田注水注气开发用地面管路优化系统及其优化方法。
本发明的技术方案是：
一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，包括注入系统和采出系统；
所述注入系统包括第一蒸汽泵房、液态CO2储罐、计量泵组、第一导流管组和注入井口，所述第一蒸汽泵房和液态CO2储罐的出液管上均设有阀门，第一蒸汽泵房和液态CO2储罐的出液管均与所述计量泵组连接，计量泵组与所述第一导流管组连接，第一导流管组由若干个导流分管一一前后对接而成，第一导流管组与所述注入井口连接；
所述采出系统包括采出井口、第二导流管组、第三导流管组、用于分离采出CO2的第一分离气罐、用于分离采出伴生气的第二分离气罐、第二蒸汽泵房和储油罐，所述采出井口的采出气端与所述第二导流管组连接，采出井口的采出油端与所述第三导流管组连接，第二导流管组包括第一导气管、与所述第一导气管末端连接的一个所述导流分管以及第二导气管，与第一导气管末端连接的导流分管末端与所述第二导气管的中部连接，第二导气管两端分别与所述第一分离气罐和第二分离气罐连接，第三导流管组由若干个导流分管一一前后对接而成，第三导流管组末端分别与所述第二蒸汽泵房和储油罐连接；
所述第一分离气罐通过一个长输管线与所述液态CO2储罐连接；
所述导流分管内部设有一个主管路和两个分管路，所述主管路位于导流分管内上部，两个所述分管路对称设置在主管路的下方两侧，主管路和分管路均为圆弧形设置，且主管路的截面积大于分管路的截面积，主管路和两个分管路的连接处均设有一个隔板组，所述隔板组包括相对滑动连接的活动挡板和传热板，位于主管路正下方同时位于两个分管路之间的导流分管内部设有两个交叉对称的第一滑槽，导流分管中部对应两个所述活动挡板的上端延伸方向各设有一个第二滑槽，活动挡板与所述第一滑槽和第二滑槽均滑动连接，两个所述第二滑槽的外上部对应导流分管中部外壁处均设有一个液压推杆，所述液压推杆的输出端贯穿第二滑槽后与活动挡板顶部中心处连接，所述传热板的最底部设有若干个导流孔；
每个所述导流分管的前后两端均设有用于连接导流分管的前转换接头和后转换接头。
进一步的，所述阀门均为电磁阀，所述导流分管的长度为1-3.5m，所述主管路的截面积为所述分管路截面积的1.8-2.4倍，所述采出系统为一个或多个。通过设置多组采出系统可实现一组注入系统对应多组采出系统，从而提高CO2回注效率。
进一步的，所述计量泵组内部设有3台计量泵，其中，一台计量泵的进液端与所述第一蒸汽泵房的出液管连接，出液端与第一导流管组最前端的导流分管的主管路连接，另一台计量泵的进液端与所述液态CO2储罐的出液管连接，出液端与第一导流管组最前端的导流分管的分管路连接，最后一台计量泵的进液端与第一导流管组最前端的导流分管的另一个分管路连接，出液端与第一蒸汽泵房连接。通过设置3台计量泵能够分别对注入和回收的流体进行流量统计。
进一步的，所述前转换接头的内部设有3个第一转换通道，3个所述第一转换通道的后端分别与主管路和两个分管路的前端一一对应，3个第一转换通道的前端为带有内螺纹的圆形孔设置，所述后转换接头的内部设有3个第二转换通道，3个所述第二转换通道的前端分别与主管路和两个分管路的后端一一对应，3个第二转换通道的后端为圆形孔设置，前转换接头和后转换接头之间通过3个连接管相连通，所述连接管包括外套管和内套管，3个第二转换通道的后端内壁均设有环形槽，3个所述环形槽与3个所述外套管前端外壁设有的限位环一一对应转动连接，主管路所对应的连接管的外套管和内套管固定设置，两个分管路所对应的连接管的外套管和内套管滑动连接，两个分管路所对应的连接管的内套管外壁设有一个滑条，所述滑条与外套管内壁设有的滑轨滑动连接，3个内套管后端均设有与所述内螺纹螺纹连接的外螺纹接头。通过前、后转换接头可实现导流分管的对接，通过主管路对应的连接管起到连接固定作用，通过分管路对应的连接管设有的滑条和滑轨可实现全部连接管的对接，方便导流分管之间的拆卸和安装。
进一步的，所述活动挡板和传热板之间设有一对相互磁吸的第一磁片和一对相互磁吸的第二磁片，用于辅助固定活动挡板和传热板，两个所述第一磁片分别固定设置在活动挡板的下表面和传热板的上表面，两个所述第二磁片同样分别固定设置在活动挡板的下表面和传热板的上表面，当两个第一磁片对接时活动挡板的上端与传热板的上端平齐并阻止传热，当活动挡板上的第一磁片与传热板上的第二磁片对接时为最大传热效率，且传热板上的第二磁片位于所述导流孔上方，当活动挡板的上端与传热板的下端平齐时活动挡板不再阻挡导流孔，导流孔连通主管路和该导流孔所对应的分管路。通过第一磁片和第二磁片的设置能够很好的控制活动挡板与传热板之间的位置关系，确保密闭性的同时大大提高了使用便捷性。
进一步的，所述导流分管中部对应所述第一滑槽一侧底部设有充气孔，所述充气孔用于外接充气管和充气泵，用于对第一滑槽内加压确保活动挡板与传热板之间的紧密密封。
进一步的，位于所述第三导流管组最前端的一个所述导流分管的主管路与所述采出井口的采出油端连接，位于第三导流管组最后端的一个导流分管的主管路与所述储油罐连接，位于第三导流管组最前端的一个所述导流分管的两个分管路前端设有一个连通两个分管路的弯管，位于第三导流管组最后端的一个导流分管的分管路均与所述第二蒸汽泵房连接，用于使第三导流管组内的所有导流分管的分管路与第二蒸汽泵房之间形成闭合回路。
进一步的，所述第一导气管上设有用于监测第一导气管内部气体的气体传感器，所述气体传感器连接PLC控制器，与第一导气管连接的所述导流分管的两个液压推杆均与所述PLC控制器连接，该导流分管的主管路与第一导气管通过法兰连接。通过气体传感器和PLC控制器的设置能够大大提高了装置的整体自动化程度。
上述任意一项所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统的优化方法，包括以下步骤：
S1、注入系统控制：依次向注入井口注入水、前置超临界CO2、热蒸汽和后置超临界CO2进行驱油，共设有5-10个注入周期，每个注入周期中水-前置超临界CO2-热蒸汽-后置超临界CO2的注入量的质量比为1：1：2：2；
S1-1、注水：控制第一导流管组的每个导流分管的两个液压推杆将活动挡板与传热板贴合，通过第一蒸汽泵房泵送所需的水量依次经计量泵和第一导流管组的主管路进入注入井口内；
S1-2、注前置超临界CO2：控制第一导流管组上除最前端的一个导流分管外的每个导流分管上一侧的液压推杆下压，将活动挡板下压至传热板下部，同时确保活动挡板保持遮挡导流孔，该侧分管路作为超临界CO2通道，再将第一导流管组上最前端的一个导流分管上另一侧的液压推杆下压，将活动挡板下压至传热板最下部，打开该侧的导流孔，通过第一蒸汽泵房泵送热蒸汽依次经计量泵、第一导流管组的主管路和最前端的一个导流分管内打开的导流孔进入该侧分管路，再由该侧分管路将冷凝水和剩余蒸汽输送回第一蒸汽泵房，同时通过液态CO2储罐泵送所需的液态CO2依次经计量泵、第一导流管组内超临界CO2通道的一侧分管路内，通过主管路内的热蒸汽以及传热板的作用对液态CO2进行升温使液态CO2变为超临界CO2，最后将超临界CO2注入到注入井口内；
S1-3、注热蒸汽：与步骤S1-1方法相同，注入介质替换为热蒸汽；
S1-4、注后置超临界CO2：与步骤S1-2方法相同，注入量为S1-2中的两倍；
S2：采出系统控制：
S2-1、采出油收集：采出油经第三导流管组的主管路进入到储油罐，为提高油流速度，通过第二蒸汽泵房向第三导流管组的一侧分管路内注入热蒸汽，打开位于该侧的液压推杆，将活动挡板下压至传热板下部，同时确保活动挡板保持遮挡导流孔，热蒸汽通过传热板对主管路内部油流进行升温，随后冷凝水和剩余蒸汽通过另一侧的分管路流回第二蒸汽泵房；
S2-2、采出气分离收集：采出气进入第二导流管组的主管路并对采出气进行监测，当采出气中CO2的含量大于设定值时，将位于第一导气管末端的导流分管上与第一分离气罐相对应的液压推杆打开，推动活动挡板下压至传热板最下部，打开该侧的导流孔，使采出气进入到第一分离气罐，当采出气中CO2的含量小于设定值时，将位于第一导气管末端的导流分管上与第二分离气罐相对应的液压推杆打开，推动活动挡板下压至传热板最下部，打开该侧的导流孔，使采出气进入到第二分离气罐；
S2-3、CO2回注：当进入第一分离气罐中的采出气中CO2的含量大于设定值时，可将采出气直接输送至液态CO2储罐进行回注，当进入第一分离气罐中的采出气中CO2的含量小于设定值时，将采出气中的CO2分离后输送至液态CO2储罐进行回注。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的地面管路优化系统主要针对注水注气驱油技术在低渗透油田中的应用，提供了一套完备的注入系统和采出系统，并基于超临界CO2的相态条件以及各个不同流体之间的传热优化设计了一种导流分管，既可以实现对超临界CO2的相态控制，又可以实现对采出油的升温提高其流动性，还可以根据不同CO2的含量对采出气进行分离，使用同一种规格的导流分管即可实现注入系统和采出系统的联动运行，大大提高了油田现场的工作效率，具有极高的实用性和广阔的应用前景；
（2）本发明的地面管路优化系统通过设置多组采出系统可实现一组注入系统对应多组采出系统，从而提高CO2回注效率，通过设置多台计量泵能够分别对注入和回收的流体进行流量统计；
（3）本发明的地面管路优化系统通过前、后转换接头可实现导流分管的对接，通过主管路对应的连接管起到连接固定作用，通过分管路对应的连接管设有的滑条和滑轨可实现全部连接管的对接，方便导流分管之间的拆卸和安装，通过第一磁片和第二磁片的设置能够很好的控制活动挡板与传热板之间的位置关系，确保密闭性的同时大大提高了使用便捷性，通过气体传感器和PLC控制器的设置能够大大提高了装置的整体自动化程度；
（4）本发明的地面管路优化方法在本发明优化系统的基础上对注入系统的注入方法进行了优化，采用依次向注入井口注入水、前置超临界CO2、热蒸汽和后置超临界CO2进行驱油的方法，并对注入量进行了参数优化调整，能够提高低渗透油藏的采收率5%-10%；
（5）本发明的导流分管同样可以应用于油田或高校的科研开发室内实验中，例如岩心驱替实验、CO2混相驱实验、聚合物驱油实验等，适合进一步的推广。
附图说明
图1是本发明的地面管路优化系统整体结构示意图。
图2是本发明的地面管路优化系统计量泵组结构示意图。
图3是本发明的地面管路优化系统导流分管内部结构示意图。
图4是本发明的地面管路优化系统导流分管中部截面图。
图5是本发明的地面管路优化系统隔板组结构示意图。
图6是本发明的地面管路优化系统前、后转换接头结构示意图。
图7是本发明的地面管路优化系统连接管结构示意图。
图8是本发明的地面管路优化系统第二转换通道内部结构示意图。
图9是本发明的地面管路优化系统第三导流管组前端弯管结构示意图。
图10是本发明的地面管路优化方法工艺流程图。
其中，1-注入系统，11-第一蒸汽泵房，12-液态CO2储罐，13-计量泵组，131-计量泵，14-第一导流管组，15-注入井口，16-出液管，17-阀门，2-采出系统，21-采出井口，22-第二导流管组，221-第一导气管，222-第二导气管，23-第三导流管组，24-第一分离气罐，25-第二分离气罐，26-第二蒸汽泵房，27-储油罐，28-长输管线，3-导流分管，31-主管路，32-分管路，33-隔板组，331-活动挡板，332-传热板，333-导流孔，334-第一磁片，335-第二磁片，34-第一滑槽，35-第二滑槽，36-液压推杆，37-充气孔，38-弯管，4-前转换接头，41-第一转换通道，5-后转换接头，51-第二转换通道，52-环形槽，6-连接管，61-外套管，62-内套管，63-限位环，64-滑条，65-滑轨，66-外螺纹接头，7-充气管，71-充气泵，8-气体传感器，81-PLC控制器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，包括注入系统1和一个采出系统2；
如图1、2所示，注入系统1包括第一蒸汽泵房11、液态CO2储罐12、计量泵组13、第一导流管组14和注入井口15，第一蒸汽泵房11和液态CO2储罐12的出液管16上均设有阀门17，阀门17均为电磁阀，第一蒸汽泵房11和液态CO2储罐12的出液管16均与计量泵组13连接，计量泵组13与第一导流管组14连接，第一导流管组14由7个导流分管3一一前后对接而成，第一导流管组14与注入井口15连接，计量泵组13内部设有3台计量泵131，其中，一台计量泵131的进液端与第一蒸汽泵房11的出液管16连接，出液端与第一导流管组14最前端的导流分管3的主管路31连接，另一台计量泵131的进液端与液态CO2储罐12的出液管16连接，出液端与第一导流管组14最前端的导流分管3的分管路32连接，最后一台计量泵131的进液端与第一导流管组14最前端的导流分管3的另一个分管路32连接，出液端与第一蒸汽泵房11连接；
如图1、9所示，采出系统2包括采出井口21、第二导流管组22、第三导流管组23、用于分离采出CO2的第一分离气罐24、用于分离采出伴生气的第二分离气罐25、第二蒸汽泵房26和储油罐27，采出井口21的采出气端与第二导流管组22连接，采出井口21的采出油端与第三导流管组23连接，第二导流管组22包括第一导气管221、与第一导气管221末端连接的一个导流分管3以及第二导气管222，与第一导气管221末端连接的导流分管3末端与第二导气管222的中部连接，第二导气管222两端分别与第一分离气罐24和第二分离气罐25连接，第三导流管组23由10个导流分管3一一前后对接而成，第三导流管组23末端分别与第二蒸汽泵房26和储油罐27连接，位于第三导流管组23最前端的一个导流分管3的主管路31与采出井口21的采出油端连接，位于第三导流管组23最后端的一个导流分管3的主管路31与储油罐27连接，位于第三导流管组23最前端的一个导流分管3的两个分管路32前端设有一个连通两个分管路32的弯管38，位于第三导流管组23最后端的一个导流分管3的分管路32均与第二蒸汽泵房26连接，用于使第三导流管组23内的所有导流分管3的分管路32与第二蒸汽泵房26之间形成闭合回路，第一分离气罐24通过一个长输管线28与液态CO2储罐12连接；
如图3-5所示，导流分管3内部设有一个主管路31和两个分管路32，主管路31位于导流分管3内上部，两个分管路32对称设置在主管路31的下方两侧，主管路31和分管路32均为圆弧形设置，且主管路31的截面积大于分管路32的截面积，主管路31和两个分管路32的连接处均设有一个隔板组33，隔板组33包括相对滑动连接的活动挡板331和传热板332，位于主管路31正下方同时位于两个分管路32之间的导流分管3内部设有两个交叉对称的第一滑槽34，导流分管3中部对应两个活动挡板331的上端延伸方向各设有一个第二滑槽35，活动挡板331与第一滑槽34和第二滑槽35均滑动连接，两个第二滑槽35的外上部对应导流分管3中部外壁处均设有一个液压推杆36，液压推杆36为市售电液推杆，液压推杆36的输出端贯穿第二滑槽35后与活动挡板331顶部中心处连接，传热板332的最底部设有两排导流孔333，活动挡板331和传热板332之间设有一对相互磁吸的第一磁片334和一对相互磁吸的第二磁片335，用于辅助固定活动挡板331和传热板332，两个第一磁片334分别固定设置在活动挡板331的下表面和传热板332的上表面，两个第二磁片335同样分别固定设置在活动挡板331的下表面和传热板332的上表面，当两个第一磁片334对接时活动挡板331的上端与传热板332的上端平齐并阻止传热，当活动挡板331上的第一磁片334与传热板332上的第二磁片335对接时为最大传热效率，且传热板332上的第二磁片335位于导流孔333上方，当活动挡板331的上端与传热板332的下端平齐时活动挡板331不再阻挡导流孔333，导流孔333连通主管路31和该导流孔333所对应的分管路32，导流分管3的长度为2m，主管路31的截面积为分管路32截面积的2倍；
如图6-8所示，每个导流分管3的前后两端均设有用于连接导流分管3的前转换接头4和后转换接头5，前转换接头4的内部设有3个第一转换通道41，3个第一转换通道41的后端分别与主管路31和两个分管路32的前端一一对应，3个第一转换通道41的前端为带有内螺纹的圆形孔设置，后转换接头5的内部设有3个第二转换通道51，3个第二转换通道51的前端分别与主管路31和两个分管路32的后端一一对应，3个第二转换通道51的后端为圆形孔设置，前转换接头4和后转换接头5之间通过3个连接管6相连通，连接管6包括外套管61和内套管62，3个第二转换通道51的后端内壁均设有环形槽52，3个环形槽52与3个外套管61前端外壁设有的限位环63一一对应转动连接，主管路31所对应的连接管6的外套管61和内套管62固定设置，两个分管路32所对应的连接管6的外套管61和内套管62滑动连接，两个分管路32所对应的连接管6的内套管62外壁设有一个滑条64，滑条64与外套管61内壁设有的滑轨65滑动连接，3个内套管62后端均设有与内螺纹螺纹连接的外螺纹接头66；
如图1、4所示，导流分管3中部对应第一滑槽34一侧底部设有充气孔37，充气孔37用于外接充气管7和充气泵71，充气泵71为市售充气泵，用于对第一滑槽34内加压确保活动挡板331与传热板332之间的紧密密封，第一导气管221上设有用于监测第一导气管221内部气体的气体传感器8，气体传感器8连接PLC控制器81，与第一导气管221连接的导流分管3的两个液压推杆36均与PLC控制器81连接，该导流分管3的主管路31与第一导气管221通过法兰连接，也可通过一个连接管6与第一导气管221连接，PLC控制器81为市售PLC控制器。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：导流分管3的长度为1m，主管路31的截面积为分管路32截面积的1.8倍，采出系统2为2个。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：导流分管3的长度为3.5m，主管路31的截面积为分管路32截面积的2.4倍，采出系统2为3个。
实施例4
本实施例是实施例1的油田注水注气开发用地面管路优化系统的优化方法，如图10所示，包括以下步骤：
S1、注入系统1控制：依次向注入井口15注入水、前置超临界CO2、热蒸汽和后置超临界CO2进行驱油，共设有5-10个注入周期，每个注入周期中水-前置超临界CO2-热蒸汽-后置超临界CO2的注入量的质量比为1：1：2：2；
S1-1、注水：控制第一导流管组14的每个导流分管3的两个液压推杆36将活动挡板331与传热板332贴合，通过第一蒸汽泵房11泵送所需的水量依次经计量泵131和第一导流管组14的主管路31进入注入井口15内；
S1-2、注前置超临界CO2：控制第一导流管组14上除最前端的一个导流分管3外的每个导流分管3上一侧的液压推杆36下压，将活动挡板331下压至传热板332下部，同时确保活动挡板331保持遮挡导流孔333，该侧分管路32作为超临界CO2通道，再将第一导流管组14上最前端的一个导流分管3上另一侧的液压推杆36下压，将活动挡板331下压至传热板332最下部，打开该侧的导流孔333，通过第一蒸汽泵房11泵送热蒸汽依次经计量泵131、第一导流管组14的主管路31和最前端的一个导流分管3内打开的导流孔333进入该侧分管路32，再由该侧分管路32将冷凝水和剩余蒸汽输送回第一蒸汽泵房11，同时通过液态CO2储罐12泵送所需的液态CO2依次经计量泵131、第一导流管组14内超临界CO2通道的一侧分管路32内，通过主管路31内的热蒸汽以及传热板332的作用对液态CO2进行升温使液态CO2变为超临界CO2，最后将超临界CO2注入到注入井口15内；
S1-3、注热蒸汽：与步骤S1-1方法相同，注入介质替换为热蒸汽；
S1-4、注后置超临界CO2：与步骤S1-2方法相同，注入量为S1-2中的两倍；
S2：采出系统2控制：
S2-1、采出油收集：采出油经第三导流管组23的主管路31进入到储油罐27，为提高油流速度，通过第二蒸汽泵房26向第三导流管组23的一侧分管路32内注入热蒸汽，打开位于该侧的液压推杆36，将活动挡板331下压至传热板332下部，同时确保活动挡板331保持遮挡导流孔333，热蒸汽通过传热板332对主管路31内部油流进行升温，随后冷凝水和剩余蒸汽通过另一侧的分管路32流回第二蒸汽泵房26；
S2-2、采出气分离收集：采出气进入第二导流管组22的主管路31并通过气体传感器8对采出气进行监测，当采出气中CO2的含量大于50%时，通过PLC控制器81控制，将位于第一导气管221末端的导流分管3上与第一分离气罐24相对应的液压推杆36打开，推动活动挡板331下压至传热板332最下部，打开该侧的导流孔333，使采出气进入到第一分离气罐24，当采出气中CO2的含量小于50%时，通过PLC控制器81控制，将位于第一导气管221末端的导流分管3上与第二分离气罐25相对应的液压推杆36打开，推动活动挡板331下压至传热板332最下部，打开该侧的导流孔333，使采出气进入到第二分离气罐25；
S2-3、CO2回注：当进入第一分离气罐24中的采出气中CO2的含量大于72%时，可将采出气直接输送至液态CO2储罐12进行回注，当进入第一分离气罐24中的采出气中CO2的含量小于72%时，将采出气中的CO2分离后输送至液态CO2储罐12进行回注。
实验例
下面针对鄂尔多斯盆地延长油田某低渗透油藏进行模拟实验，采用实施例4中的地面管路优化系统的优化方法进行油田增产，并设置了3组对比例：
其中，对比例1为常规气水交替注入，并采用了本发明的优化系统，每个注入周期中水-CO2的注入量的质量比为1：1；
对比例2为常规热蒸汽-CO2注入，并采用了本发明的优化系统，每个注入周期中热蒸汽-CO2的注入量的质量比为1：1；
对比例3没有采用本发明的优化系统，每个注入周期中水-前置超临界CO2-热蒸汽-后置超临界CO2的注入量的质量比为1：1：1：1；
对采收率提高比例以及由开始进行增产至增产结束的生产时效进行统计，实验结果如表1所示：
表1 实施例4与对比例1-3中的采收率提高以及生产时效
| 实施例 | 采收率提高% | 生产时效d |
| 实施例4 | 5.64 | 25 |
| 对比例1 | 3.25 | 28 |
| 对比例2 | 3.49 | 37 |
| 对比例3 | 4.97 | 35 |
由表1数据可以看出，实施例4的采收率提高最为明显，远高于对比例1和对比例2，这是因为对比例1和对比例2中没有采用多段交替注入，注入的流体会快速沿着高渗层通道突破窜逸，使得低渗层岩心中的原油未被波及而继续滞留在岩心中，提高采收率幅度有限；
继续对比实施例4和对比例3可以看出，实施例4中的注入量质量比得到的采收率提高效果略微有所增加，而在生产时效上实施例4则缩短了2d，在更短的时间内完成增产，这更加符合降本增效的生产策略。
Claims (9)
1.一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，包括注入系统（1）和采出系统（2）；
所述注入系统（1）包括第一蒸汽泵房（11）、液态CO2储罐（12）、计量泵组（13）、第一导流管组（14）和注入井口（15），所述第一蒸汽泵房（11）和液态CO2储罐（12）的出液管（16）上均设有阀门（17），第一蒸汽泵房（11）和液态CO2储罐（12）的出液管（16）均与所述计量泵组（13）连接，计量泵组（13）与所述第一导流管组（14）连接，第一导流管组（14）由若干个导流分管（3）一一前后对接而成，第一导流管组（14）与所述注入井口（15）连接；
所述采出系统（2）包括采出井口（21）、第二导流管组（22）、第三导流管组（23）、用于分离采出CO2的第一分离气罐（24）、用于分离采出伴生气的第二分离气罐（25）、第二蒸汽泵房（26）和储油罐（27），所述采出井口（21）的采出气端与所述第二导流管组（22）连接，采出井口（21）的采出油端与所述第三导流管组（23）连接，第二导流管组（22）包括第一导气管（221）、与所述第一导气管（221）末端连接的一个所述导流分管（3）以及第二导气管（222），第一导气管（221）末端连接的导流分管（3）末端与所述第二导气管（222）的中部连接，第二导气管（222）两端分别与所述第一分离气罐（24）和第二分离气罐（25）连接，第三导流管组（23）由若干个导流分管（3）一一前后对接而成，第三导流管组（23）末端分别与所述第二蒸汽泵房（26）和储油罐（27）连接；
所述第一分离气罐（24）通过一个长输管线（28）与所述液态CO2储罐（12）连接；
所述导流分管（3）内部设有一个主管路（31）和两个分管路（32），所述主管路（31）位于导流分管（3）内上部，两个所述分管路（32）对称设置在主管路（31）的下方两侧，主管路（31）和分管路（32）均为圆弧形设置，且主管路（31）的截面积大于分管路（32）的截面积，主管路（31）和两个分管路（32）的连接处均设有一个隔板组（33），所述隔板组（33）包括相对滑动连接的活动挡板（331）和传热板（332），位于主管路（31）正下方同时位于两个分管路（32）之间的导流分管（3）内部设有两个交叉对称的第一滑槽（34），导流分管（3）中部对应两个所述活动挡板（331）的上端延伸方向各设有一个第二滑槽（35），活动挡板（331）与所述第一滑槽（34）和第二滑槽（35）均滑动连接，两个所述第二滑槽（35）的外上部对应导流分管（3）中部外壁处均设有一个液压推杆（36），所述液压推杆（36）的输出端贯穿第二滑槽（35）后与活动挡板（331）顶部中心处连接，所述传热板（332）的最底部设有若干个导流孔（333）；
每个所述导流分管（3）的前后两端均设有用于连接导流分管（3）的前转换接头（4）和后转换接头（5）。
2.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，所述阀门（17）均为电磁阀，所述导流分管（3）的长度为1-3.5m，所述主管路（31）的截面积为所述分管路（32）截面积的1.8-2.4倍，所述采出系统（2）为一个或多个。
3.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，所述计量泵组（13）内部设有3台计量泵（131），其中，一台计量泵（131）的进液端与所述第一蒸汽泵房（11）的出液管（16）连接，出液端与第一导流管组（14）最前端的导流分管（3）的主管路（31）连接，另一台计量泵（131）的进液端与所述液态CO2储罐（12）的出液管（16）连接，出液端与第一导流管组（14）最前端的导流分管（3）的分管路（32）连接，最后一台计量泵（131）的进液端与第一导流管组（14）最前端的导流分管（3）的另一个分管路（32）连接，出液端与第一蒸汽泵房（11）连接。
4.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，所述前转换接头（4）的内部设有3个第一转换通道（41），3个所述第一转换通道（41）的后端分别与主管路（31）和两个分管路（32）的前端一一对应，3个第一转换通道（41）的前端为带有内螺纹的圆形孔设置，所述后转换接头（5）的内部设有3个第二转换通道（51），3个所述第二转换通道（51）的前端分别与主管路（31）和两个分管路（32）的后端一一对应，3个第二转换通道（51）的后端为圆形孔设置，前转换接头（4）和后转换接头（5）之间通过3个连接管（6）相连通，所述连接管（6）包括外套管（61）和内套管（62），3个第二转换通道（51）的后端内壁均设有环形槽（52），3个所述环形槽（52）与3个所述外套管（61）前端外壁设有的限位环（63）一一对应转动连接，主管路（31）所对应的连接管（6）的外套管（61）和内套管（62）固定设置，两个分管路（32）所对应的连接管（6）的外套管（61）和内套管（62）滑动连接，两个分管路（32）所对应的连接管（6）的内套管（62）外壁设有一个滑条（64），所述滑条（64）与外套管（61）内壁设有的滑轨（65）滑动连接，3个内套管（62）后端均设有与所述内螺纹螺纹连接的外螺纹接头（66）。
5.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，所述活动挡板（331）和传热板（332）之间设有一对相互磁吸的第一磁片（334）和一对相互磁吸的第二磁片（335），用于辅助固定活动挡板（331）和传热板（332），两个所述第一磁片（334）分别固定设置在活动挡板（331）的下表面和传热板（332）的上表面，当两个第一磁片（334）对接时活动挡板（331）的上端与传热板（332）的上端平齐并阻止传热，当活动挡板（331）上的第一磁片（334）与传热板（332）上的第二磁片（335）对接时为最大传热效率，且传热板（332）上的第二磁片（335）位于所述导流孔（333）上方，当活动挡板（331）的上端与传热板（332）的下端平齐时活动挡板（331）不再阻挡导流孔（333），导流孔（333）连通主管路（31）和该导流孔（333）所对应的分管路（32）。
6.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，所述导流分管（3）中部对应所述第一滑槽（34）一侧底部设有充气孔（37），所述充气孔（37）用于外接充气管（7）和充气泵（71），用于对第一滑槽（34）内加压确保活动挡板（331）与传热板（332）之间的紧密密封。
7.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，位于所述第三导流管组（23）最前端的一个所述导流分管（3）的主管路（31）与所述采出井口（21）的采出油端连接，位于第三导流管组（23）最后端的一个导流分管（3）的主管路（31）与所述储油罐（27）连接，位于第三导流管组（23）最前端的一个所述导流分管（3）的两个分管路（32）前端设有一个连通两个分管路（32）的弯管（38），位于第三导流管组（23）最后端的一个导流分管（3）的分管路（32）均与所述第二蒸汽泵房（26）连接，用于使第三导流管组（23）内的所有导流分管（3）的分管路（32）与第二蒸汽泵房（26）之间形成闭合回路。
8.根据权利要求1所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统，其特征在于，所述第一导气管（221）上设有用于监测第一导气管（221）内部气体的气体传感器（8），所述气体传感器（8）连接PLC控制器（81），与第一导气管（221）连接的所述导流分管（3）的两个液压推杆（36）均与所述PLC控制器（81）连接，该导流分管（3）的主管路（31）与第一导气管（221）通过法兰连接。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种油田注水注气开发用地面管路优化系统的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、注入系统（1）控制：依次向注入井口（15）注入水、前置超临界CO2、热蒸汽和后置超临界CO2进行驱油，共设有5-10个注入周期，每个注入周期中水-前置超临界CO2-热蒸汽-后置超临界CO2的注入量的质量比为1：1：2：2；
S1-1、注水：控制第一导流管组（14）的每个导流分管（3）的两个液压推杆（36）将活动挡板（331）与传热板（332）贴合，通过第一蒸汽泵房（11）泵送所需的水量依次经计量泵（131）和第一导流管组（14）的主管路（31）进入注入井口（15）内；
S1-2、注前置超临界CO2：控制第一导流管组（14）上除最前端的一个导流分管（3）外的每个导流分管（3）上一侧的液压推杆（36）下压，将活动挡板（331）下压至传热板（332）下部，同时确保活动挡板（331）保持遮挡导流孔（333），该侧分管路（32）作为超临界CO2通道，再将第一导流管组（14）上最前端的一个导流分管（3）上另一侧的液压推杆（36）下压，将活动挡板（331）下压至传热板（332）最下部，打开该侧的导流孔（333），通过第一蒸汽泵房（11）泵送热蒸汽依次经计量泵（131）、第一导流管组（14）的主管路（31）和最前端的一个导流分管（3）内打开的导流孔（333）进入该侧分管路（32），再由该侧分管路（32）将冷凝水和剩余蒸汽输送回第一蒸汽泵房（11），同时通过液态CO2储罐（12）泵送所需的液态CO2依次经计量泵（131）、第一导流管组（14）内超临界CO2通道的一侧分管路（32）内，通过主管路（31）内的热蒸汽以及传热板（332）的作用对液态CO2进行升温使液态CO2变为超临界CO2，最后将超临界CO2注入到注入井口（15）内；
S1-3、注热蒸汽：与步骤S1-1方法相同，注入介质替换为热蒸汽；
S1-4、注后置超临界CO2：与步骤S1-2方法相同，注入量为S1-2中的两倍；
S2：采出系统（2）控制：
S2-1、采出油收集：采出油经第三导流管组（23）的主管路（31）进入到储油罐（27），为提高油流速度，通过第二蒸汽泵房（26）向第三导流管组（23）的一侧分管路（32）内注入热蒸汽，打开位于该侧的液压推杆（36），将活动挡板（331）下压至传热板（332）下部，同时确保活动挡板（331）保持遮挡导流孔（333），热蒸汽通过传热板（332）对主管路（31）内部油流进行升温，随后冷凝水和剩余蒸汽通过另一侧的分管路（32）流回第二蒸汽泵房（26）；
S2-2、采出气分离收集：采出气进入第二导流管组（22）的主管路（31）并对采出气进行监测，当采出气中CO2的含量大于气体含量检测设定值时，将位于第一导气管（221）末端的导流分管（3）上与第一分离气罐（24）相对应的液压推杆（36）打开，推动活动挡板（331）下压至传热板（332）最下部，打开该侧的导流孔（333），使采出气进入到第一分离气罐（24），当采出气中CO2的含量小于50%时，将位于第一导气管（221）末端的导流分管（3）上与第二分离气罐（25）相对应的液压推杆（36）打开，推动活动挡板（331）下压至传热板（332）最下部，打开该侧的导流孔（333），使采出气进入到第二分离气罐（25）；
S2-3、CO2回注：当进入第一分离气罐（24）中的采出气中CO2的含量大于气体含量检测设定值时，可将采出气直接输送至液态CO2储罐（12）进行回注，当进入第一分离气罐（24）中的采出气中CO2的含量小于气体含量检测设定值时，将采出气中的CO2分离后输送至液态CO2储罐（12）进行回注。
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