CN203441454U - 一种热采多功能注热管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开饿一种热采多功能注热管柱，包括：套管以及设置在所述套管中的隔热管、防污染控制部和水平段注热部，所述隔热管设置在所述套管的上部，所述防污染控制部设置在所述隔热管与水平段注热部之间分别与所述隔热管和水平段注热部连接。本实用新型的热采多功能注热管柱通过设置防污染控制部避免油层被污染，确保海上稠油热采水平井的有效动用。

Description

一种热采多功能注热管柱

技术领域

本实用新型涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及一种热采多功能注热管柱。 

背景技术

在海上油田的稠油开采中，对于粘度比较高的，水驱开发采收率低，采出程度低的稠油油井，目前主要采用注入多元热流体（氮气+二氧化碳+水蒸汽）的方法，提高油层的温度来降低地层原油的粘度，改变地层原油的流动能力，注入的氮气具有扩大多元热流体的地下波及作用范围、对地层增能保压、对近井地带的疏通作用，注入的二氧化碳对稠油具有溶解、溶胀降粘作用，碳酸对地层具有解堵作用，达到提高原油采收率的目的。 

目前海上稠油热采的注入管柱主要采用“隔热油管+环空连续注入氮气”，同时在水平段配套均匀注入管柱实现长水平段的热流体的均匀注入，确保长水平段注入效果及水平井的均衡动用，这种管柱结构简单可靠，风险性比较小，但目前这种注入管柱还存在以下问题： 

（1）在火灾、平台倾覆、地面阀门失效、其它意外发生时，无法实现油流紧急关断，会造成人员伤亡、设备损坏和漏油事故，存在一定的安全隐患。 

（2）在注入多元热流体、焖井放喷后，转入人工举升时，为了防止井喷等隐患，需要进行洗井、压井作业，作业时采用的入井液会导致一定量的热损失和对被注热后的油层造成冷伤害，同时入井液因为与地层流体、岩石的不配伍性会污染油层，影响注入热流体后油层的热采效果。 

（3）注入热流体时水平段的均匀注入管柱每段之间存在多元热流体的窜流和互相干扰问题，对于非均质严重的油层这种层段之间的干扰会更加严 重，一定程度上会影响热采水平井的注热效果。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种热采多功能注热管柱，能够避免稠油热采井注热及放喷过程中发生油层污染。 

为解决上述技术问题，本实用新型的一种热采多功能注热管柱，包括：套管以及设置在所述套管中的隔热管、防污染控制部和水平段注热部，所述隔热管设置在所述套管的上部，所述防污染控制部设置在所述隔热管与水平段注热部之间分别与所述隔热管和水平段注热部连接。 

进一步地，还包括井筒安全控制部，所述井筒安全控制部设置在所述隔热管与防污染控制部之间分别与所述隔热管和防污染控制部连接。 

进一步地，还包括井筒隔热部，所述井筒隔热部设置在所述隔热管与井筒安全控制部之间分别与所述隔热管和井筒安全控制部连接。 

进一步地，所述防污染控制部包含热采防污染密封悬挂器和热采防污染开关，所述热采防污染密封悬挂器分别与所述井筒安全控制部和热采防污染开关连接，所述热采防污染开关连接在所述热采防污染密封悬挂器的下部，并与所述水平段注热部连接。 

进一步地，所述热采防污染密封悬挂器包含主体、将主体锚定在所述套管上的锚定部件以及密封部件，所述锚定部件设置在所述主体上，所述主体的上端与所述井筒安全控制部连接，所述主体的下端与所述热采防污染开关连接，所述密封部件设置在所述主体上与所述套管的内壁贴紧。 

进一步地，所述井筒安全控制部包含安全阀和插管密封装置，所述安全阀连接在所述隔热管上，所述插管密封装置分别与所述热采防污染密封悬挂器的主体的上端和井筒隔热部连接。 

进一步地，所述插管密封装置包含密封插管和密封套筒，所述密封套筒连接在所述热采防污染密封悬挂器的主体的上端，所述密封插管的一端与所述井筒隔热部连接，另一端穿过所述密封套筒、所述热采防污染密封悬挂器的主体和所述热采防污染开关通入所述水平段注热部，所述密封插管与所述 密封套筒形成配合密封。 

进一步地，所述井筒隔热部包含用于替出油套环空的液体的热采气举偏心单流阀，所述热采气举偏心单流阀的一端与所述隔热管的下端连接，另一端与所述密封插管连接。 

进一步地，所述水平段注热部包含输气管、多个均衡注热阀、水平段封隔密封器以及导向圆堵，所述输气管的输气口与所述热采防污染开关连接，所述均衡注热阀间隔的设置在所述输气管上，所述水平段封隔密封器设置在两均衡注热阀之间，所述导向圆堵设置在所述输气管的末端。 

进一步地，所述水平段注热部还包含水平段扶正器，所述水平段扶正器设置在两水平段封隔密封器之间。 

综上所述，本实用新型的热采多功能注热管柱通过设置防污染控制部避免油层被污染，确保海上稠油热采水平井的有效动用。 

附图说明

图1为本实用新型的热采多功能注热管柱的结构示意图； 

图2为本实用新型的替出油套环空的液体的工作原理示意图； 

图3为本实用新型的注入多元热流体的工作原理示意图； 

图4为本实用新型的地层流体被举升到地面的工作原理示意图； 

图5为本实用新型的起出上部管柱时热采防污染开关关闭的工作原理示意图。 

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。 

如图1所示，本实施方式的热采多功能注热管柱包括：套管17以及设置在套管17中的隔热管1、防污染控制部18和水平段注热部19，隔热管1 设置在套管17的上部，防污染控制部18设置在隔热管1与水平段注热部19之间分别与隔热管1和水平段注热部19连接。 

本实施方式的热采多功能注热管柱还可以包括井筒安全控制部20，井筒安全控制部20设置在隔热管1与防污染控制部18之间分别与隔热管1和防污染控制部18连接。 

本实施方式的热采多功能注热管柱还可以包括井筒隔热部21，井筒隔热部21设置在隔热管1与井筒安全控制部20之间分别与隔热管1和井筒安全控制部20连接。 

井筒隔热部21包括用于替出油套环空的液体的热采气举偏心单流阀2，热采气举偏心单流阀2的一端直接通过螺纹连接于隔热管1的下端，另一端与井筒安全控制部20包括的插管密封装置5的密封插管9连接，且设置在隔热管1靠下部；在注入多元热流体前，通过热采气举偏心单流阀2注入用于隔热的环空气体3，替出作业过程中的入井液。环空气体3主要是导热系数低的氮气。油套环空是指套管17内壁与隔热管1的外壁构成的空间。 

井筒隔热部21能够实现更好的隔热效果。 

防污染控制部18包括热采防污染密封悬挂器6和热采防污染开关7。井筒安全控制部20包括安全阀4和插管密封装置5。热采防污染密封悬挂器6分别与井筒安全控制部20的插管密封装置5和热采防污染开关7连接，热采防污染开关7连接在热采防污染密封悬挂器6的下部，并与水平段注热部19连接。 

热采防污染密封悬挂器6包含主体22、将主体22锚定在套管17上的锚定部件11和密封油套环空的密封部件12。锚定部件11设置在主体22上，主体22的上端与插管密封装置5连接，主体22的下端与热采防污染开关7连接，密封部件12设置在主体22上与套管17的内壁贴紧。热采防污染开关7通过螺纹紧接在热采防污染密封悬挂器6的下面。 

防污染控制部18能够避免稠油热采井注热及放喷过程中发生油层污染。 

安全阀4两端通过螺纹连接于隔热管1上，设置在隔热管1靠上部，安全阀4上设置有液控管线8，液控管线8内充满耐高温的油，通过液控管线8里的高温油控制安全阀4的开和关。插管密封装置5分别与热采防污染密封悬挂器6的主体22的上端和热采气举偏心单流阀2的下端连接。 

插管密封装置5包括密封插管9和密封套筒10，密封套筒10连接在热采防污染密封悬挂器6的主体22的上端，密封插管9的上端与热采气举偏心单流阀2的下端直接连接，下端设置在密封套筒10内，与密封套筒10形成配合密封，且穿过密封套筒10、热采防污染密封悬挂器6的主体22和热采防污染开关7通入水平段注热部19；密封套筒10下端直接接于热采防污染密封悬挂器6的主体22的上端。 

井筒安全控制部20实现井下安全控制，能够在意外情况下实现安全控制，达到可靠的井下安全，消除海上稠油注多元热流体热采过程中意外情况下的安全隐患。 

水平段注热部19设置在热采水平井的油层段A，包含输气管23、多个均衡注热阀13、水平段封隔密封器14以及导向圆堵16。输气管23的输气口与热采防污染开关7连接，均衡注热阀13间隔的设置在输气管23上，均衡注热阀13设置在水平段的不同油层段；水平段封隔密封器14设置在两均衡注热阀13之间，用于封隔不同的层段；导向圆堵16设置在输气管23的末端，封堵水平段输气管，防止热流体从末端流出，同时在管柱下井过程中具有导向功能。水平段注热部19还包含水平段扶正器15，水平段扶正器15设置在输气管23上的两水平段封隔密封器14之间，用于扶正水平段注热管柱。 

水平段注热部19能够实现分段封隔均匀注热，提高了海上稠油热采水平井的注热效果。 

隔热管1可以采用高真空隔热管。 

下面对本实用新型的工作原理进行说明。 

如图2所示，按照海上稠油热采水平井注入多元热流体热采方案设计要求，配置均衡注热阀13、水平段封隔密封器14和水平段扶正器15的数量。在向油层注入多元热流体之前，先从套管经热采偏心气举单流阀2用氮气替 换出油套环空的液体C，使油套环空充满导热系数低的氮气，确保整个注入管柱的隔热效果。 

如图3所示，然后按照注入工艺设计要求，通过隔热管1进行多元热流体D的注入。多元热流体D经过隔热管1、安全阀4、热采偏心气举单流阀2、插管密封装置5、热采防污染密封悬挂器6和热采防污染开关7进入到水平段注热部19，然后经过均衡注热阀13，通过均衡注热阀13进行流量的分配，通过套管17水平段的筛管，再进入不同的油层段E、F、G。水平段封隔密封器14主要把不同的油层段E、F、G分隔开，确保不同层段配注的热流体不互相窜流，水平段扶正器15主要起扶正水平段注热管柱作用，确保水平段封隔密封器14的居中及密封效果。在注热过程中，由于热采悬挂密封器6密封了油套环空，切断了油套环空流体的通道，保证注入的热流体不上窜到热采悬挂密封器6之上。 

如图4所示，注热结束后，进行焖井，焖井结束后，打开隔热管1对应的闸门，进行放喷生产。地层流体（油水气）H分别通过注热阀进入到注热管柱内，靠井底压力把地层流体H举升到地面。 

在整个生产放喷生产过程中，如果遇到意外情况（在火灾、平台倾覆、地面阀门失效、其它意外发生时），地面控制系统泄掉安全阀4上的液控管线8内的压力，切断油管内流体的通道，同时热采防污染密封悬挂器6密封了油套环空，切断了油套环空流体的通道，这样就确保了井底流体不喷出地面，消除了意外情况的安全隐患。 

如图5所示，在结束放喷生产后，需要进行换生产管柱作业时，上提隔热管1，密封插管9就随着隔热管1的起出从热采防污染开关7内拔出，热采防污染开关7的液流通道被关闭，切断了地层流体进入管柱内的通道，此时可以进行不压井起管柱作业，起出热采防污染密封悬挂器6以上的管柱，热采防污染密封悬挂器6以下的管柱仍留在井下，实现下一轮的注热。 

当完成注热管柱的起出后，进行生产管柱的下入，当生产管柱下到设计位置后，生产管柱下端接的插管又插入热采防污染开关7。打开热采防污染开关7，连同液流通道，实现正常的采油生产。 

另外，在实际使用中，可根据油藏地质参数、注入热流体的参数在注热 管柱水平段的不同位置上间隔放置多个均衡注热阀13，多个水平段分段封隔密封器14，水平段多个扶正器15，可实现对长水平段不同层段同时分段封隔配注的需求。 

综上所述，本实用新型具有好的隔热效果、安全控制、防污染控制、分段封隔均匀注热等多种功能，解决了目前海上稠油热采井注热管柱存在的注热及放喷过程中的安全隐患问题、油层污染问题、无法实现分段封隔均衡助热问题，确保海上稠油热采水平井的热采效果并消除存在的安全隐患。 

本实用新型集高效井筒隔热、井下安全控制、防污染控制、水平段分段封隔注热于一体，具有较高的隔热性能，可靠的井下安全控制，消除油层被污染和确保长水平段注热效果等多种功能，其应用消除了海上稠油注多元热流体热采过程中的安全隐患，消除了作业过程中入井液对油层的污染和冷伤害，提高了海上稠油热采水平井的注热效果，确保海上稠油热采水平井的有效动用。 

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种热采多功能注热管柱，其特征在于，包括：套管(17)以及设置在所述套管(17)中的隔热管(1)、防污染控制部(18)和水平段注热部(19)，所述隔热管(1)设置在所述套管(17)的上部，所述防污染控制部(18)设置在所述隔热管(1)与水平段注热部(19)之间分别与所述隔热管(1)和水平段注热部(19)连接。

2.如权利要求1所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，还包括井筒安全控制部(20)，所述井筒安全控制部(20)设置在所述隔热管(1)与防污染控制部(18)之间分别与所述隔热管(1)和防污染控制部(18)连接。

3.如权利要求2所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，还包括井筒隔热部(21)，所述井筒隔热部(21)设置在所述隔热管(1)与井筒安全控制部(20)之间分别与所述隔热管(1)和井筒安全控制部(20)连接。

4.如权利要求3所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述防污染控制部(18)包含热采防污染密封悬挂器(6)和热采防污染开关(7)，所述热采防污染密封悬挂器(6)分别与所述井筒安全控制部(20)和热采防污染开关(7)连接，所述热采防污染开关(7)连接在所述热采防污染密封悬挂器(6)的下部，并与所述水平段注热部(19)连接。

5.如权利要求4所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述热采防污染密封悬挂器(6)包含主体(22)、将主体(22)锚定在所述套管(17)上的锚定部件(11)以及密封部件(12)，所述锚定部件(11)设置在所述主体(22)上，所述主体(22)的上端与所述井筒安全控制部(20)连接，所述主体(22)的下端与所述热采防污染开关(7)连接，所述密封部件(12)设置在所述主体(22)上与所述套管(17)的内壁贴紧。

6.如权利要求5所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述井筒安全控制部(20)包含安全阀(4)和插管密封装置(5)，所述安全阀(4)连接在所述隔热管(1)上，所述插管密封装置(5)分别与所述热采防污染密封悬挂器(6)的主体(22)的上端和井筒隔热部(21)连接。

7.如权利要求6所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述插管密封装置(5)包含密封插管(9)和密封套筒(10)，所述密封套筒(10)连接在所述热采防污染密封悬挂器(6)的主体(22)的上端，所述密封插管(9)的一端与所述井筒隔热部(21)连接，另一端穿过所述密封套筒(10)、所述热采防污染密封悬挂器(6)的主体(22)和所述热采防污染开关(7)通入所述水平段注热部(19)，所述密封插管(9)与所述密封套筒(10)形成配合密封。

8.如权利要求7所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述井筒隔热部(21)包含用于替出油套环空的液体的热采气举偏心单流阀(2)，所述热采气举偏心单流阀(2)的一端与所述隔热管(1)的下端连接，另一端与所述密封插管(9)连接。

9.如权利要求8所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述水平段注热部包含输气管(23)、多个均衡注热阀(13)、水平段封隔密封器(14)以及导向圆堵(16)，所述输气管(23)的输气口与所述热采防污染开关(7)连接，所述均衡注热阀(13)间隔的设置在所述输气管(23)上，所述水平段封隔密封器(14)设置在两均衡注热阀(13)之间，所述导向圆堵(16)设置在所述输气管(23)的末端。

10.如权利要求9所述的热采多功能注热管柱，其特征在于，所述水平段注热部(19)还包含水平段扶正器(15)，所述水平段扶正器(15)设置在两水平段封隔密封器(14)之间。

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