CN203441440U - 一种水平井稠油开采系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平井稠油开采系统，包括用于输送稠油的油管与油管相连的电泵机组，所述油管包括设置于所述水平井的垂直井段中的垂直管段以及与该垂直管段相连且设置于所述水平井的水平井段中的水平管段；该水平井稠油开采系统还包括至少一个电加热器，所述至少一个电加热器设置于所述水平管段上。该系统可对地层原油进行电加热并保持井筒内原油温度，以降低原油粘度，提高原油流动性，以方便稠油的开采。

Description

一种水平井稠油开采系统

技术领域

本实用新型涉及稠油开采装置，尤其涉及一种水平井稠油开采系统。

背景技术

石油开采过程中一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短，且油层流入井中的流动阻力大，不利于多采原油。近年来在石油开采过程中兴起一种新的采油工艺——使用水平井开采，水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近水平，以与油层保持平行，再以长井段在油层中钻井至完井。采用水平井采油可以使穿过油层井段较长，且原油在水平段的流动阻力远小于在垂直方面上的流动阻力，有利于多采原油，适用于低渗透油藏、薄层、稠油层、有边底水和有气顶的油层开采。

稠油即重质原油或高粘度原油，其在油层中的粘度高，流动阻力大甚至不能流动，原油从油层注入井筒困难，而且在原油进入井筒后，由于热量的散失，温度下降，原油粘度增加，仅靠油藏的压力和温度难以使原油从井筒举升到地面。在稠油开采过程中，采用降粘法、稀释法或加热法可降低原油的粘度。

相关技术中的稠油开采过程中广泛应用井筒电加热方法，主要通过对井下电伴热工具（包括电热杆、电缆、电热油管等）进行通电，使井下电伴执工具发热，以提高井筒内原油的温度，降低原油粘度，提高其流动性，使用这种方式对稠油进行降粘处理主要是针对井筒内的原油，使其举升更方便，而非针对地层中的原油，使其更容易流入井筒。

附图1提供一种井筒电缆加热技术的结构示意图，包括设置在地面的电源控制柜（101）、井下安全阀（102）、电潜泵机组（105）、电加热器（106）、油管（108）；井筒内使用油管扶正器（107）将油管（108）进行扶正、固定；在油管（108）与井筒内壁环形空间上设有过电缆封隔器（103），电泵电缆和电加热电缆（104）分别穿过过电缆封隔器与电泵机组（105）和电加热器（106）相连为其提供电源，电加热器（106）加热进入油管（108）内的原油，使其粘度降低，流动性提高，便于开采。但随着油井产油量的增加，其供电量也大幅上涨，且存在耗电量大、热损严重等问题，不利于全面推广应用。在稠油开采过程中，塔河油田曾尝试使用电加热配合掺稀降粘工艺对稠油进行降粘，利用在地层稠油中掺入一定量稀油，使其混合相溶，再利用电加热设备将井筒中的稠油加热和保温，降低原没粘度，提高原油流动性，以达到增产增效目的，但该工艺对稀油的消耗量较大，成本较高，作业费用增加且作业工期延长，并没有实现其预期目标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于当前水平井稠油开采相关技术中主要采用电加热方式对井筒内原油进行加热降粘，其电量损耗大，针对相关技术存在的缺陷，提供一种对地层原油电加热和井筒原油保温的水平井稠油开采系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水平井稠油开采系统，包括用于输送稠油的油管与油管相连的电泵机组，所述油管包括设置于所述水平井的垂直井段中的垂直管段以及与该垂直管段相连且设置于所述水平井的水平井段中的水平管段；该水平井稠油开采系统还包括至少一个电加热器，所述至少一个电加热器设置于所述水平管段上。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述水平井稠油开采系统还包括套管，套管包括垂直套管段和水平套管段，所述垂直套管段设置在水平井的垂直井段，并套设于垂直管段外；所述的水平套管段设置在水平井的水平井段，并套设于水平管段外。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述水平井稠油开采系统还包括第一过电缆封隔器和第二过电缆封隔器，平行间隔地设置于所述垂直套管段内，并界定出一个密闭空间；所述垂直管段包括与水平管段相连的第一垂直管段以及与第一垂直管段相连的第二垂直管段；所述第一垂直管段贯穿所述第一过电缆封隔器并与所述密闭空间相连通；所述电泵机组设置于所述密闭空间中，并与所述第二垂直管段相连通；所述第二垂直管段贯穿所述第二过电缆封隔器，而伸出所述密闭空间。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述垂直管段还包括将所述第一垂直管段和第二垂直管段机械相连的Y型接头；所述电泵机组连接于该Y型接头上，而与所述第二垂直管段导通；所述Y型接头包括第一接口、与第一接口相对的第二接口以及旁通的第三接口，所述第一接口和第二接口分别与所述第一垂直管段和第二垂直管段相连，所述第三接口与所述电泵机组相连。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述的水平井稠油开采系统还包括封堵器和工作筒，所述的封堵器与工作筒配合封堵在所述第一接口上。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述的第一垂直管段包括带孔管段，所述带孔管段位于所述密闭空间内，以将该第一垂直管段与该密闭空间相连通。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述第二垂直管段伸出所述第二过电缆封隔器的部分为隔热管段或为覆盖有隔热材料的普通管段。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述水平管段包括至少一个筛管，所述至少一个电加热器设置于所述至少一个筛管上。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述至少一个电加热器呈筛管状，并与所述至少一个筛管嵌套在一起。

在本实用新型所述的水平井稠油开采系统中，所述水平管段包括至少两个油管短节连接而成，所述油管短节连接处安装油管扶正器。

本实用新型相对于相关技术具有如下的优点：本实用新型中电加热器在水平井水平管段上至少设置一个，使电加热器多级组合对地层部分原油进行加热，降低地层原油粘度，提高原油流动性。

本实用新型中Y型接头第二接口连接第二垂直管段，且第二垂直管段伸出所述第二过电缆封隔器的部分为隔热管段或为覆盖有隔热材料的普通管段，可有效减少原油进入井筒后的热量损失，操持原油温度，避免因原油温度下降导致粘度增加，出现油管堵塞等问题。Y型接头第三接口连接电泵机组，可有效减轻接入Y型接头油管管柱的悬重，提高安全性。

本实用新型设有带孔管段，可有效降低进入井筒原油的流速，以方便电泵机组对原油进入井筒的举升。在Y型接头第一接口设有配合使用的工作筒和堵塞器，可防止进入隔热油管的举升液经工作筒返回地层，在起泵前使用，降低井筒内压力，可有利于过电缆封隔器的密封安装。

该系统结构简单，操作方便，可避免稠油热采海上平台空间不足、井下设备庞大及用电功率大等不足，实现对油层加热与井筒保温的双重目的，有效解决稠油流动性问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有井筒电加热系统结构示意图。

图2是本实用新型一种水平井稠油开采系统结构示意图。

图1中：101、电源控制柜；102、井下安全阀；103、过电缆封隔器；104、电加热电缆；105、电潜泵机组；106、电加热器；107、油管扶正器；108、油管。

图2中：201、电加热器；202、油管扶正器；203、套管；203a、垂直套管段；203b、水平套管段；203-1、表层套管；203-2、技术套管；203-3、油层套管；204、电加热电缆；205、第一过电缆封隔器；206、带孔管段；207、工作筒；208、堵塞器；209、电泵机组；210、Y型接头；210a、第一接口；210b、第二接口；210c、第三接口；211、电泵电缆；212、第二过电缆封隔器；213、水平管段；214、垂直管段；214a、第一垂直管段；214b、第二垂直管段；215、密闭空间。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图2所示，本实用新型公开一种水平井稠油开采系统，该系统包括用于输送稠油的油管与油管相连的电泵机组209。油管包括设置于水平井的垂直井段中的垂直管段214以及与该垂直管段214相连且设置于水平井的水平井段中的水平管段213。该水平井稠油开采系统还包括设置于水平管段213上的至少一个电加热器201。

本实用新型中采用电潜泵采油，电泵电缆211穿过第一过电缆封隔器205与电泵机组209相连，电泵电缆211与地面电气设备相连，为电泵机组209提供电源；电泵机组209连接油管。其工作原理是将电泵机组209同与其连接的油管一并伸入油井中，在一定的沉没压力下，电动机带动离心泵旋转，再利用分离器对油气进行分离，然后使用多级离心泵多级增压后形成足够的压强，将原油举升到地面。

本实用新型中的水平井稠油开采系统还包括套管203，套管203包括垂直套管段203a和水平套管段203b，垂直套管段203a设置在水平井的垂直井段，并套设于垂直管段214外，水平套管段203b设置在水平井的水平井段，并套设在水平管段213外，用于钻井过程或在完井后对井壁的支撑，保证钻井及完井后油井的正常运行。套管203由外而内设置有表层套管203-1、技术套管203-2和油层套管203-3。表层套管203-1设置在油井套管的最外层，用于隔离含水层，避免地面或地下水渗入井筒；保护进口，加固表土层井段的井壁；在表层套管上安装防喷器用于防止井喷。技术套管203-2为中间层套管，对井眼中间井段的易塌、易漏、高压、含盐等地层，起到隔离地层和保护井身的作用；也可以保证对下部井眼顺利钻进，保证油气层的安全；技术套管203-2上安装有套管头，用心预防井喷。油层套管203-3为最内层套管，是油气到地面的通道，将油气与全部地层隔离，保证油气压力不泄漏。

本实用新型中的水平井稠油开采系统还包括第一过电缆封隔器205和第二过电缆封隔器212，平行间隔地设置于垂直套管段203a内，并界定出一个密闭空间215。垂直管段214包括与水平管段213相连的第一垂直管段214a以及与第一垂直管段214a相连的第二垂直管段214b。第一垂直管段214a贯穿第一过电缆封隔器205并与密闭空间215相连通，以将水平管段213的稠油输送至密闭空间215；电泵机组209设置于密闭空间215中，并与第二垂直管段214b相连通，以将密闭空间215内的稠油泵送至第二垂直管段214b。第二垂直管段214b贯穿第二过电缆封隔器212，而伸出第一过电缆封隔器205与第二过电缆封隔器212之间形成的密闭空间。

在本实用新型中的垂直管段214还包括将第一垂直管段214a和第二垂直管段214b机械相连的Y型接头210，电泵机组209连接于该Y型接头210上，而与第二垂直管段214b导通。Y型接头210包括第一接口210a、与第一接口210a相对的第二接口210b以及旁通的第三接口210c，第一接口210a和第二接口210b分别与第一垂直管段214a和第二垂直管段214b相连，第三接口210c与电泵机组209相连，将电泵机组209与第一垂直管段214a分离设置，可有效减轻接入Y型接头210第一垂直管段214a的悬重，提高其安全系数，因为通常情况下，电泵机组209下端的悬重将近2吨，如在电泵机组209下方再连接第一垂直管段214a，使第一垂直管段214a需承受电泵机组209的重量，容易导致承重的第一垂直管段214a的损坏，影响安全性。第二垂直管段214b伸出第二过电缆封隔器212的部分为隔热管段或为覆盖有隔热材料的普通管段，用以减少原油进入井筒后的热量损失，保持井筒内原油温度，避免出现因原油温度下降而导致出现原油粘度增加而流动性不强，进而堵塞油管现象的出现。第一垂直管段214a和水平管段213为不具隔热功能的普通管段。

在本实用新型中，第一垂直管段214a包括带孔管段206，带孔管段206位于第一封隔器205与第二封隔器212之间形成的密闭空间215内，以将该第一垂直管段214a与该密闭空间215相连通。当地层经至少一个电加热器201加热的原油由进入第一过电缆封隔器205以上的第一垂直管段214a内，通过带孔管段206进入第一过电缆封隔器205与第二过电缆封隔器212之间的密闭空间215，与电泵机组209接触，使用电泵机组209实现对进入该密闭空间215的原油进行举升。使用带孔管段206可有效降低进入井筒原油的流速，以避免出现井喷。

本实用新型的水平井稠油开采系统还包括封堵器208和工作筒207，封堵器208与工作筒207配合封堵在第一接口210a上。工作筒207配合堵塞器208，实现管柱内的密封，可防止进第二垂直管段214b的原油举升液经工作筒207返回地层，在起泵前使用，降低井筒内压力，以方便井筒内管柱的连接以及第一过电缆封隔器205和第二过电缆封隔器212的密封安装。

本实用新型中的水平管段213包括至少一个筛管（图中未显示），在水平管段213设置至少一个筛管，具体来说，是在水平管段213的每一油管短节外均套有筛管无需射孔或再安装防砂孔，实现在原油开采过程中防砂，保护油层，节省费用的目的。至少一个电加热器201设置于至少一个筛管上。具体来说，至少一个电加热器201呈筛管状，并与一个筛管嵌套在一起，使得水平井水平管段213上设置至少一个电加热器201，电加热电缆204穿过第二过电缆封隔器212、第一过电缆封隔器205与至少一个电加热器201串联连接，从而实现电加热器201多级组合对地层部分原油进行加热，降低地层原油粘度，提高原油流动性。

水平井水平管段213包括至少两个油管短节连接而成，而在水平井水平管段213的每一油管短节连接处均安装油管扶正器202，用以预防井下传感器电缆或电加热电缆204等电缆损坏，帮助固定、扶正油管在水平井的位置。油管扶正器202采用铰接方式安装于水平管段213的每一油管短节连接处，安装方便；油管扶正器202上设有不同尺寸的双凹槽，以便放置不同标准的电缆。

使用该系统进行生产作业包括以下步骤：在起泵之前，将堵塞器208投入工作筒207中，使堵塞器208与工作筒207配合，可防止进第二垂直管段214b伸出第二过电缆封隔器212的部分的原油举升液经工作筒207返回地层。随后进行管柱相连，使电泵电缆211穿过第二过电缆封隔器212连接到电泵机组209；电加热电缆204穿过第二过电缆封隔器212、第一过电缆封隔器205串联接入连接水平井水平管段213安装的至少一个电加热器201，将过第二过电缆封隔器212与第一电缆封隔器205封隔好。管柱连接完毕后，开启电源，通过电加热电缆204给至少一个电加热器201供电，使电加热器201不断升温，经热量传导，加热近井地层带油层。当地层经多级电加热器201加热的原油由进入第一过电缆封隔器205以上的第一垂直管段214a内，通过带孔管段206进入第一过电缆封隔器205与第二过电缆封隔器212之间的密闭空间215，与电泵机组209接触，使用电泵机组209将进入该密闭空间215的原油泵入Y型接头210第一接口210a的第二垂直管段214b内，利用第二垂直管段214b伸出第二过电缆封隔器212的部分为隔热管段或为覆盖有隔热材料的普通管段的保温作用，原油的热损小，其粘度变化不大，保持良好的流动性，从而举升到地面。

本实用新型是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换和等同替代。

Claims (10)

1.一种水平井稠油开采系统，包括用于输送稠油的油管与油管相连的电泵机组（209），其特征在于，所述油管包括设置于所述水平井的垂直井段中的垂直管段（214）以及与该垂直管段（214）相连且设置于所述水平井的水平井段中的水平管段（213）；该水平井稠油开采系统还包括至少一个电加热器（201），所述至少一个电加热器（201）设置于所述水平管段（213）上。

2.根据权利要求1所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述水平井稠油开采系统还包括套管（203），套管（203）包括垂直套管段（203a）和水平套管段（203b），所述垂直套管段（203a）设置在水平井的垂直井段，并套设于垂直管段（214）外；所述的水平套管段（203b）设置在水平井的水平井段，并套设于水平管段（213）外。

3.根据权利要求2所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述水平井稠油开采系统还包括第一过电缆封隔器（205）和第二过电缆封隔器（212），平行间隔地设置于所述垂直套管段（203a））内，并界定出一个密闭空间（215）；所述垂直管段（214）包括与水平管段（213）相连的第一垂直管段（214a）以及与第一垂直管段（214a）相连的第二垂直管段（214b）；所述第一垂直管段（214a）贯穿所述第一过电缆封隔器（205）并与所述密闭空间（215）相连通；所述电泵机组（209）设置于所述密闭空间（215）中，并与所述第二垂直管段（214b）相连通；所述第二垂直管段（214b）贯穿所述第二过电缆封隔器（212），而伸出所述密闭空间（215）。

4.根据权利要求3所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述垂直管段（214）还包括将所述第一垂直管段（214a）和第二垂直管段（214b）机械相连的Y型接头（210）；所述电泵机组（209）连接于该Y型接头（210）上，而与所述第二垂直管段（214b）导通；所述Y型接头（210）包括第一接口（210a）、与第一接口（210a）相对的第二接口（210b）以及旁通的第三接口（210c），所述第一接口（210a）和第二接口（210b）分别与所述第一垂直管段（214a）和第二垂直管段（214b）相连，所述第三接口（210c）与所述电泵机组（209）相连。

5.根据权利要求4所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述的水平井稠油开采系统还包括封堵器（208）和工作筒（207），所述的封堵器（208）与工作筒（207）配合封堵在所述第一接口（210a）上。

6.根据权利要求3所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述的第一垂直管段（214a）包括带孔管段（206），所述带孔管段（206）位于所述密闭空间（215）内，以将该第一垂直管段（214a）与该密闭空间（215）相连通。

7.根据权利要求3所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述第二垂直管段（214b）伸出所述第二过电缆封隔器（212）的部分为隔热管段或为覆盖有隔热材料的普通管段。

8.根据权利要求1所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述水平管段（213）包括至少一个筛管，所述至少一个电加热器（201）设置于所述至少一个筛管上。

9.根据权利要求8所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述至少一个电加热器（201）呈筛管状，并与所述至少一个筛管嵌套在一起。

10.根据权利要求1所述的水平井稠油开采系统，其特征在于：所述水平管段（213）包括至少两个油管短节连接而成，所述油管短节连接处安装油管扶正器（202）。

Images