CN208456570U - 一种采油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采油装置结构。该采油装置包括：依次设置的地面段、竖直井段和水平井段；所述地面段设有采油树和加压装置；所述竖直井段设有油管(5)，所述油管(5)外侧的套管(4)；其改进之处在于，所述油管(5)与所述套管(4)间设有封隔器座封加压管(6)；所述加压装置的出口与所述封隔器座封加压管(6)的进口连接；所述水平井段由设有单向阀的注水节(10)、设有单向阀的采油节(12)和封隔器(11)组成的水平井段短节组成。本实用新型提供的技术方案能有效的将水/气注入特低渗透油藏/致密油藏/页岩油藏中，驱替原油，使得依靠弹性能量开发油藏的采收率5‑8％大幅度提高到10‑20％，产生巨大的经济效益。

Description

一种采油装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油开发柱，具体讲涉及一种致密油开发分段压裂水平井内分段周期注水/注气和采油的双管柱。

背景技术

全球分布的特低渗透油藏/致密油/页岩油是储存于致密砂岩和页岩储层中的一种丰富的石油资源。现有的特低渗透/致密油/页岩油储量开发一般采用水平井分段压裂技术。但此种开发技术的开发效果差，例如北美致密油/页岩油的开发效果仅为5-8％；有的国家对致密油的开发至今尚未实现。

目前，国内外提高原油开发效果一般都是采用注水和化学驱油的方法，将原油驱向油井。由于特低渗透油藏/致密油/页岩油的渗透率非常低，常规方法注水在注水井周围形成很大的压力漏斗，压力不能传导出去，井底压力逐渐上升，直至超过注水设备的耐压极限。

因此需要提供一种将注水注入特低渗透油藏/致密油/页岩油油藏，驱动原油，提高开发效果的技术方案来满足现有技术的需要。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术水注不进以及注入水水窜的情况，提出一种分段压裂水平井内分段注水和采油的双管柱装置，其结构简单，便于操作，并且能够有效解决注水的问题，提高特低渗透、致密油和页岩油的采油率。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种采油装置结构。该管柱结构包括：采油树、套管、油管、抽油泵、抽油泵控制阀、油管、含分段注水单向控制阀的短节、封隔器、分段采油阀单向控制阀交替连接、封隔器座封管、生产段压力测试管线、井口手动加压泵和压力表。工作原理为用手压泵通过封隔器加压管给相互连通的封隔器加压至座封压力，撑开封隔器座封。注水时，打开含分段注水单向控制阀的短节，关闭分段采油阀单向控制阀。地面向油管注的水到水平段后，通过设有分段注水单向控制阀的短节进入裂缝压入油层，由于可控采油阀门关闭，油层内的流体无法流出，在注入水的作用下油层压力逐渐上升，地面压力计显示的油层压力达到油层原始压力时，停止注水。关闭设有分段注水单向控制阀的短节，打开分段采油阀单向控制阀，初期自喷采油，如不能自喷，用抽油机抽油。当油藏压力下降到无经济产量时，继续重复注水过程和采油过程，直至含水率达到经济极限值停止注水。

本实用新型提供的一种采油装置包括：依次设置的地面段、竖直井段和水平井段；所述地面段设有采油树和加压装置；所述竖直井段设有油管(5)，所述油管(5)外侧的套管(4)；其改进之处在于，所述油管(5)与所述套管(4)间设有封隔器座封加压管(6)；所述加压装置的出口与所述封隔器座封加压管(6)的进口连接；所述水平井段由设有单向阀的注水节 (10)、设有单向阀的采油节(12)和封隔器(11)组成的水平井段短节组成。

本实用新型提供的第一优选技术方案中，单个所述短节段中，所述设有单向阀的注水节 (10)、设有单向阀的采油节(12)和封隔器(11)的数目各自至少为一；所述注水节和所述采油节中的所述阀的阀体设置密封球的开口的方向相反。

本实用新型提供的第二优选技术方案中，所述设有单向阀的注水节(10)和所述设有单向阀的采油节(12)分别包括径向由内至外依次设置的内管、与所述油管(5)直径相同的且相通的采油/注水短节处油管(5-2)、与所述封隔器座封加压管(6)直径相同且相通的采油/ 注水短节处封隔器加压管(6-2)和与所述套管(4)直径相同且相通的采油/注水短节处套管 (4-2)；所述单向阀设于所述内管与所述采油/注水短节处油管(5-2)间；所述内管两端设有连接于所述采油/注水短节处油管(5-2)内壁的O形连接件。

本实用新型提供的第三优选技术方案中，所述设有单向阀的注水节(10)和所述设有单向阀的采油节(12)中，所述设有单向阀的阀体入口方向两者互为相反；所述阀体入口的轴向一端的所述油管的径向设有流入该阀的介质的入口(25)，该入口的数目至少为2；所述单向阀位于所述油管内侧的内管与所述油管之间的环形空间，该阀的出口与所述内管相通。

本实用新型提供的第四优选技术方案中，所述封隔器(11)包括径向由内至外依次设置的封隔器的油管(5-1)、设有座封直流通道(18)的封隔器的加压管(6-1)、密封支撑部件及密封胶筒(19)的支撑筒和封隔器的套管(4-1)；所述密封支撑部件及密封胶筒(19)两端分别设有胶筒保护件。

本实用新型提供的第五优选技术方案中，所述封隔器的油管(5-1)、所述封隔器的加压管(6-1)和封隔器的套管(4-1)与相邻的所述水平段短节的所述油管(5)、所述封隔器座封加压管(6)和套管(4)相连且分别轴心相通。

本实用新型提供的第六优选技术方案中，所述封隔器座封加压管(6)与所述油管(5) 和套管(4)的长度相等；尾端设有销钉(9)结构的尾端。

本实用新型提供的第七优选技术方案中，所述销钉(9)结构的尾端包括，与所述所述封隔器座封加压管(6)轴向连接的接口(26)、与所述接口(26)同轴心设置的销钉母体(32) 和销钉公体(31)；所述销钉公体(31)与所述母体(32)间设有所述公体O型密封圈(27)；与所述母体(32)接触一端的所述销钉公体(31)前端剖面内壁为圆台，所述圆台顶的直径大于所述销钉公体(31)的内径；所述圆台顶设有放置陶瓷板(29)的平台(30)。

本实用新型提供的第八优选技术方案中，所述陶瓷板(29)的径向外侧设有销钉公体O 型密封圈(27)。

本实用新型提供的第九优选技术方案中，注入介质为水或者CO₂、氮气、甲烷、乙烷等。

本实用新型提供的第十优选技术方案中，封隔器座封加压管(6)在封隔器座封时为加压管柱，当销钉(9)的陶瓷板(29)破裂后，封隔器座封加压管(6)变成压力测试管。

本实用新型提供的第十一优选技术方案中，该方法适合于套管完井的分段压裂水平井；封隔器尺寸与套管尺寸匹配，封隔器尺寸设计随套管尺寸而变化。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

1、常规注水注气方法是在油井附近钻注水井或者注气井，本实用新型提供的技术方案并非在油井附近钻注水井或注气井，而是在同一口井内实现同时分段注水和采油，开发方式发生了革命性变化。

2、与在油井附近钻注水井或者注气井的常规方法相比，本实用新型提供的技术方案大幅提高了油藏吸水/吸气的面积，大大减小了注水/注气的压力，确保了注入压力在设备的可耐受范围之内。

3、常规的注入方式下，流场为径向流，注水/注气前沿一旦到达裂缝，就会沿着裂缝窜进，导致波及系数极低，所以采收率很低。本实用新型提供的技术方案使注入介质沿着直线的方向驱动原油，波及大幅增加，波及系数大大提高，采收率大大提高。

4、常规注水方法由于注入困难，难以建立有效的驱动，因此单井产量低，且递减快。本实用新型提供的技术方案能有效的注入介质，补充地层油层能量，保持较高的单井产量，实现较高的生产价值。

5、在分段注水情况下，存在裂缝窜流、纵向非均质性和套管与地层间水泥环失效的风险，导致注入水不能进入储层，采用周期注水采油，避免了水窜。在裂缝发育、纵向非均质性强和套管与地层间水泥环失效部位实现注水吞吐，在其他有效部位实现周期驱油。

6、常规注入方式要钻注入井，本实用新型提供的技术方案不用额外钻井，降低了钻井成本。

7、改变现有的注水采油模式，能有效的将水/气注入特低渗透油藏/致密油藏/页岩油藏中，驱替原油，使得依靠弹性能量开发油藏的采收率从5-8％提高到10-20％，产生巨大的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为采油装置图；

图2为封隔器示意图；

图3为封隔器座封前后油管和套管之间环空变化图；

图4为设有单向阀的注水/采油短节示意图；

图5为销钉结构示意图；

图6为周期注水油藏压力变化图。

下面结合附图对本实用新型提供的分段压裂水平井分段周期注采双管柱结构作详细说明；

其中，1、采油树；2、抽油泵光杆；3、加压泵及压力表；4、套管；5、油管；6、封隔器座封加压管；7、抽油泵泵筒；8、抽油泵控制阀；9、销钉；10、设有分段注水单向控制阀的短节；11、封隔器；12、设有分段采油阀单向控制阀的短节；13、注水裂缝；13-1、采油裂缝：空心为水流方向；实心→为油流方向；14、封隔器；15、油/水流动通道；16、封隔器间压力传输通道；17、胶筒保护器；18、座封支流通道；19、密封支撑部件及密封胶筒； 4-1、封隔器的套管；5-1、封隔器的油管；15-1连接封隔器加压管的卡扣；6-1、封隔器加压管；1-1、封隔器和套管间环空；20、短节钢壁；21、短节丝扣；22、单向阀体；23、密封球；24、油/水流动通道；25、注水/采油的流出/流入口；4-2、采油/注水短节处套管；5-2、采油/注水短节处油管；6-2、采油/注水短节处封隔器加压管；26、接口；27、销钉公体O型密封圈； 28、销钉母体O型密封圈；29、陶瓷板；30、放置陶瓷板平台；31、销钉公体；32、销钉母体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种分段压裂水平井分段双管注采结构实施方式：

如图所示，根据实用新型的实施例，提供了一种分段压裂水平井分段双管注采结构，从地面井口到水平井趾端，包括，将油管和封隔器座封加压管捆绑到一起的O形线卡0；采油树1；抽油泵光杆2；加压泵及压力表3；套管4；油管5；封隔器座封加压管6；抽油泵泵筒7；抽油泵控制阀8；销栓9；设有分段注水单向控制阀的短节10；封隔器11；设有分段采油阀单向控制阀的短节12和注水裂缝13(单数缝)以及采油裂缝13-1(双数缝)。在水平井段，根据裂缝的单双数，按照上述方法依次重复设置油管、封隔器和注水阀短节以及采油阀短节。地面、直井段和水平井段的油管和封隔器加压管组成双管柱结构。

为了方便理解适用新型中的周期注采技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型提供的上述技术方案进行详细说明。

注水/采油工艺如下：

1、本实用新型提供的采油装置

包括竖直井段和水平井段。

所述竖直井段包括设于地面的采油树1和加压泵及压力表3，以及设于地下依次设置的油泵光杆2、油管5和套管4；所述油泵光杆2的下端部相继设有抽油泵泵筒7和抽油泵控制阀8。

所述水平井段包括：

水平油管5、水平套管4和储层裂缝13。

位于所述与水平油管5内按照裂缝单双数依次重复连接的分段注水单向控制阀的短节 10、封隔器(11)和分段采油阀单向控制阀的短节12；

位于直井段且于所述油管5和套管4间设有封隔器座封加压管6。所述封隔器座封加压管6的长度与所述油管等长，该加压管的两端分别设于地面和所述水平井段，设于地面的一端与设有压力表3的加压泵连接，设于所述水平井段的另一端设有销栓9。所述O形线卡0，位于套管和油管5、封隔器座封加压管6之间，按照一定间距，把油管5和封隔器座封加压管6捆绑到一起。

根据裂缝在所述水平井段重复设置所述油管5的油管短节、所述封隔器11、所述设有分段注水单向控制阀的短节10和所述设有分段采油阀单向控制阀的短节12。术语“根据裂缝”意为两相邻的所述裂缝间设置所述设有分段注水单向控制阀的短节10和所述设有分段采油阀单向控制阀的短节12，以及所述封隔器10。

2、下面结合附图对注水/采油作详细说明：

如图1所示，在地面利用加压泵3，通过封隔器座封加压管6对封隔器11座封加压，将水平段内的空间分隔为注水段和采油段。封隔器的座封原理和座封前后套管内空间变化如图 2及图3所示。当封隔器随油管5下入水平井段时，套管内和油管之间的空间是完全连通的，存在图3所示的油套环空1-1。地面加压泵的压力通过座封支流通道18进入封隔器11，逐步撑开封隔器11的密封支撑部件及密封胶筒19，封隔器膨胀，逐渐增加座封压力，当座封达到封隔器最大座封压力时，封隔器张开到最大位置，并在撤销压力时仍然保持完全张开状态。此时，水平井段被封隔器分隔成相互不连通的空间。待封隔器完全座封后，加压泵3继续施压，直至达到图5中销钉9内的陶瓷板29破裂压力，陶瓷板29破裂。设于所述封隔器座封加压管6所述水平井段的另一端的所述销钉9与采油段连通，从而形成最远端采油缝与地面压力监测站间的检测通道。向所述竖直井口的油管5注水至所述水平井段后，在大于1.5atm差作用下(实际压差按照2000m以上井深，压差达到20MPa以上)，短节10的注水单向控制阀自动打开，而短节12的采油单向控制阀自动关闭。(备注，如图4所示，短节10和12 实际上是同一种阀门和管道组成的短节，由于安装方向不同形成不同方向的流动控制阀)。注入水通过位于单数缝附近的注水阀，进入单数缝，然后在压力驱动下，进入单数缝两侧的油藏(如图1的空心为水流方向；实心→为油流方向)，直至压力计3的压力显示为设定压力时，停止注水。打开地面的采油树1，油管5内的水压较高，水自动流出油管，油管的压力得到释放，使得油管5和采油段形成较大的压差(大于10MPa)，在该压差作用下，自动关闭注水短节10内的单向控制阀，自动打开采油短节12内的阀门。如果井底压力足够大则采取自喷采油方式，原油从储层12通过双数裂缝流入油管5，自动流出。当井底压力降低到不能自喷时启动抽油机，通过抽油泵的装置2、7、8把原油抽出地面。进而当压力降到一定程度，产量较低时，停止抽油，关闭采油阀。打开注水阀开始注水至油藏达到设定压力，重复上述采油步骤。注水/采油过程多次重复直至含水率达到经济极限为止。

针对特低渗透/致密油页岩油注不进水以及注入水突进的情况，采用本方案提供的注采管柱，改变传统的采油方式。根据该方法，在水平井的水平段形成了油水周期式流动通道，实现了同一口井内既注水又采油，而且大幅度增加吸水面积，降低注水的压力，极大的提高上述油藏的采收率。

如果将注水改为注气(CO2、甲烷、氮气等)，那么，气的流动通道和流动方向与水的流动通道和方向完全一致。该方法就演变为一种分段压裂水平井内分段注气和采油的管柱。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制实用新型，凡在实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种采油装置，所述采油装置包括：依次设置的地面段、竖直井段和水平井段；所述地面段设有采油树和加压装置；所述竖直井段设有油管(5)，所述油管(5)外侧的套管(4)；其特征在于，所述油管(5)与所述套管(4)间设有封隔器座封加压管(6)；所述加压装置的出口与所述封隔器座封加压管(6)的进口连接；所述水平井段由设有单向阀的注水节(10)、设有单向阀的采油节(12)和封隔器(11)组成的水平井段短节组成。

2.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，单个所述短节段中，所述设有单向阀的注水节(10)、设有单向阀的采油节(12)和封隔器(11)的数目各自至少为一；所述注水节和所述采油节中的所述阀的阀体设置密封球的开口的方向相反。

3.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，所述设有单向阀的注水节(10)和所述设有单向阀的采油节(12)分别包括径向由内至外依次设置的内管、与所述油管(5)直径相同的且相通的采油/注水短节处油管(5-2)、与所述封隔器座封加压管(6)直径相同且相通的采油/注水短节处封隔器加压管(6-2)和与所述套管(4)直径相同且相通的采油/注水短节处套管(4-2)；所述单向阀设于所述内管与所述采油/注水短节处油管(5-2)间；所述内管两端设有连接于所述采油/注水短节处油管(5-2)内壁的O形连接件。

4.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，所述设有单向阀的注水节(10)和所述设有单向阀的采油节(12)中，所述设有单向阀的阀体入口方向两者互为相反；所述阀体入口的轴向一端的所述油管的径向设有流入该阀的介质的入口(25)，该入口的数目至少为2；所述单向阀位于所述油管内侧的内管与所述油管之间的环形空间，该阀的出口与所述内管相通。

5.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，所述封隔器(11)包括径向由内至外依次设置的封隔器的油管(5-1)、设有座封直流通道(18)的封隔器的加压管(6-1)、密封支撑部件及密封胶筒(19)的支撑筒和封隔器的套管(4-1)；所述密封支撑部件及密封胶筒(19)两端分别设有胶筒保护件。

6.根据权利要求5的一种采油装置，其特征在于，所述封隔器的油管(5-1)、所述封隔器的加压管(6-1)和封隔器的套管(4-1)与相邻的所述水平段短节的所述油管(5)、所述封隔器座封加压管(6)和套管(4)相连且分别轴心相通。

7.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，所述封隔器座封加压管(6)与所述油管(5)和套管(4)的长度相等；尾端设有销钉(9)结构的尾端。

8.根据权利要求7的一种采油装置，其特征在于，所述销钉(9)结构的尾端包括，与所述封隔器座封加压管(6)轴向连接的接口(26)、与所述接口(26)同轴心设置的销钉母体(32)和销钉公体(31)；所述销钉公体(31)与所述母体(32)间设有所述公体O型密封圈(27)；与所述母体(32)接触一端的所述销钉公体(31)前端剖面内壁为圆台，所述圆台顶的直径大于所述销钉公体(31)的内径；所述圆台顶设有放置陶瓷板(29)的平台(30)。

9.根据权利要求8的一种采油装置，其特征在于，所述陶瓷板(29)的径向外侧设有销钉公体O型密封圈(27)。

10.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，注入介质为水或者CO2、氮气、甲烷、乙烷等。

11.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，封隔器座封加压管(6)在封隔器座封时为加压管柱，当销钉(9)的陶瓷板(29)破裂后，封隔器座封加压管(6)变成压力测试管。

12.根据权利要求1的一种采油装置，其特征在于，该装置适合于套管完井的分段压裂水平井；封隔器尺寸与套管尺寸匹配，封隔器尺寸设计随套管尺寸而变化。