CN212428615U - 管柱及采油树 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了管柱及采油树，涉及石油开采技术领域，该管柱包括油管以及套设在所述油管上的套管，所述油管与所述套管之间形成油套环空；所述管柱还包括供气组件，所述供气组件与所述油管或者所述套管连接，所述供气组件用于向所述油管或所述套管通入气体，以所述气体进入所述储层中。当油水界面或者气水界面上升到一定高度，影响到采油树的采油量或者采气量时，通过供气组件向油管或者套管内通入气体，增加油管或者套管内气压，以使油水界面或者气水界面下降，增加油气井的采收率。

Description

管柱及采油树

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术领域，尤其涉及管柱及采油树。

背景技术

在油田开采过程中，通常是将管柱下放至油井或者气井中，利用油井或者气井的内气压或者其他的举升工具，将石油或者天然气举升至地面上采油树中，采油树对采集到石油或者天然气进行收集和分配。

相关技术中，管柱包括套管和油管，其中套管套设在油管外，套管的内壁与油管的外壁之间形成油套环空，井内的气压或者举升工具将石油或者天然气举升至地面上采油树中，但是，随着油田开发的不断进行，油气井的井底均会出现出水现象，油水界面或者气水界面上升，使得采油树采出的水量增大的同时，也会造成油气井停止自喷，降低了油气井的采收率。为了降低油水界面和气水界面的上升，提高油气井的采收率，通常是控制采油树的采油管道或者采气管道上阀门开度的大小，以降低采油或者采气的速度，进而实现减缓油气井内压差的变化和降低油水界面和气水界面的上升速度的目的。

采用上述的方式，虽然控制了油水界面和气水界面的上升速度，但是存在采油或者采气的效率低、生产成本高的缺陷。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种管柱及采油树，以解决现有技术中采油树存在采油或者采气效率低、生产成本高的问题。

为了实现上述的目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

本实用新型实施例一方面提供一种管柱，包括油管以及套设在所述油管上的套管，所述油管与所述套管之间形成油套环空。

所述管柱还包括供气组件，所述供气组件与所述油管连接，所述供气组件用于向所述油管通入气体，以使所述气体进入储层中。

如上所述的管柱，其中，所述供气组件包括气源以及与所述气源连接的压缩机，所述压缩机的出口与所述油管连接。

如上所述的管柱，其中，所述套管上设置连通部，所述连通部包括多个阵列排布在所述套管上的连通孔，所述连通孔用于连通所述油套环空与所述储层。

如上所述的管柱，其中，所述连通部的个数为多个，多个所述连通部沿所述套管的轴线方向间隔分布。

如上所述的管柱，其中，所述套管背离所述供气组件的一端凸出于所述油管，形成凸出段，所述连通部设置在所述凸出段上。

如上所述的管柱，其中，当所述供气组件与所述油管连接时，所述油管上套设有封隔器，所述封隔器的外表面与所述套管的内表面抵接，以将所述油套环空分割为两个互不连通的区域。

如上所述的管柱，其中，所述供气组件与所述油管之间设置有第一连接管路，所述第一连接管路上设置有第一阀门，所述第一阀门用于控制进入所述油管内气体的流量。

如上所述的管柱，其中，所述供气组件与所述套管之间设置有第二连接管路，所述第二连接管路上设置有第二阀门，所述第二阀门用于控制进入所述油套环空内气体的流量

如上所述的管柱，其中，所述第一连接管路和所述第二连接管路上均设置有压力表。

本实用新型实施例另一方面提供了一种采油树，包括采油树本体以及如上所述的管柱。

所述管柱固定在所述采油树本体上，且所述供气组件与所述采油树本体的管道连接。

本实用新型实施例提供了管柱及采油树，该管柱包括油管以及套设在所述油管上的套管，所述油管与所述套管之间形成油套环空；所述管柱还包括供气组件，所述供气组件与所述油管或者所述套管连接，所述供气组件用于向所述油管或所述套管通入气体，以使所述气体进入所述储层中。当油水界面或者气水界面上升到一定高度，影响到采油树的采油量或者采气量时，通过供气组件向油管或者套管内通入气体，增加油管或者套管内气压，以使油水界面或者气水界面下降，增加油气井的采收率。

除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例提供的管柱及采油树所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中做出进一步详细的说明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本实用新型实施例提供的管柱的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的气水界面的初始状态图；

图3是本实用新型实施例提供的气水界面的变化过程中状态图；

图4是本实用新型实施例提供的气水界面的最终状态图；

图5是本实用新型实施例提供的采油树的生产第一阶段示意图；

图6是本实用新型实施例提供的采油树的生产第二阶段示意图。

附图标记说明：

10：油管；

20：套管；

30：油套环空；

40：连通部；

401：第一连通部；

402：第二连通部；

50：封隔器；

60：第一连接管路；

70：第一阀门；

80：第二连接管路；

90：第二阀门；

100：压力表；

110：气水界面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在石油开采过程中，无论是油井还是气井，井底均会存在一定的水，在石油行业中这部分水统称为底水，随着开采的工序进行，底水的量会越来越多，致使井内的油水界面或者是气水界面上升，进而，使采油树采出的油量或者天然气的含量降低，而水量增加，降低油气井的采收率。

相关技术中，为了降低井底出水速率，通常是控制地面上采油树的采油管道或者采气管道上阀门开启度的大小，以降低采油或者采气的速度，进而实现减缓油气井内压差的变化和降低油水界面和气水界面的上升速度的目的。虽然此种方式控制了油水界面和气水界面的上升速度，但是会存在采油或者采气的效率低、生产成本高的缺陷。

本实施例基于上述的技术问题，提供一种管柱及采油树，向油管或者套管内通入气体，通过增加管柱内的压强，来降低气水界面或者油水界面的上升速度，提高了采收率。

图1是本实用新型实施例提供的管柱的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的气水界面的初始状态图；图3是本实用新型实施例提供的气水界面的变化过程中状态图；图4是本实用新型实施例提供的气水界面的最终状态图；图5是本实用新型实施例提供的采油树的生产第一阶段示意图；图 6是本实用新型实施例提供的采油树的生产第二阶段示意图。

请参考图1至图6，本实施例提供了一种管柱，包括油管10以及套设在油管10上的套管20，油管10与套管20之间形成油套环空30。管柱还包括供气组件，供气组件与油管10或者套管20连接，供气组件用于向油管10 或套管20通入气体，以使气体进入储层中。

具体的，管柱可以应用在油井或者气井中，用于将油井中的石油输送至地面的采油树中，或者用于将气井中天然气输送至地面的采油树中。在本实施例中，以管柱在气井中的应用为例，进行详细的阐述。

管柱可以包括油管10，油管10设置在气井内，油管10具有中心孔，油管10的一端可以地面上的采油树连通，另一端延伸至气井内，油管10可以为金属材料制成的管状体，比如，铁质材料。由于井内的湿度比较大，油管 10极易腐蚀，为了提高油管10的使用寿命，可以对油管10进行防腐处理，比如，可以在油管10的外表面上涂覆一层油漆层，又比如，可以对油管10 进行渗碳或者渗氮处理，以提高油管10的防腐蚀能力。

可以理解的，天然气的举升可以依靠气井内的气压，利用气井的自喷，将天然气举升至采油树中，也可以利用气举泵或者电泵机组，将气井内的天然气举升至地面的采油树中。

油管10上套设有套管20，套管20是用于支撑气井的井壁，以保证钻井过程进行和完井后整个气井的正常运行，其材质一般为钢管。油管10 和套管20之间形成油套环空30，其中，油套环空30的大小可以根据实际的生产情况进行设计，本实施例不作限定。

另外，管柱可以通过油管头和套管头固定在井口上，比如，油管头可以固定在井口上，油管头内具有第一容纳腔，第一容纳腔内固定有油管悬挂器，油管的一端固定在油管悬挂器上，另一端伸入井内。

套管头可以通过连接法兰固定在油管头的一端，且套管头内具有与第一容纳腔连通的第二容纳腔，第二容纳腔的内径大于第一容纳腔，第二容纳腔内固定连接有套管悬挂器，套管固定在套管悬挂器，油管的另一端可以穿过套管悬挂器后伸入套管内，且两者背离的井口的一端延伸至井内。

可以理解的，在本实施例中，油管头和套管头均可以为四通，而油管悬挂器和套管悬挂器可以为芯轴悬挂器或者是卡瓦悬挂器。

供气组件作为管柱的供气部件，可以与油管10连接，也可以与套管 20连接，用于向油管10或者套管20内提供气体，以增加井内的气压，进而实现降低气水界面高度的目的。以供气组件与油管10之间的连接为例，对供气组件与油管10之间的连接关系进行详细的说明，比如，供气组件可以通过连接管道连接在油管10靠近地面的一端上，也可以采油树的管道与油管10连接，只要能够实现将气体通过油管10输入储层即可。其中，供气组件可以包括用于容纳压缩气体的储气容器以及气泵，气泵具有进气口和出气口，进气口与储气容器连接，出气口与油管10或者是套管20连接，用于将压缩气体输送至油管10或者套管20内的，以增加油管10或者套管20内的气压。

本实施例提供一种管柱，包括油管10以及套设在油管10上的套管20，油管10与套管20之间形成油套环空30；管柱还包括供气组件，供气组件与油管10或者套管20连接，供气组件用于向油管或套管通入气体，以气体进入储层中。当油水界面或者气水界面上升到一定高度，影响到采油树的采油量或者采气量时，通过供气组件向油管或者套管内通入气体，增加油管或者套管内气压，以使油水界面或者气水界面下降，增加油气井的采收率。

作为供气组件的一种可选的实施方式，供气组件包括气源以及与气源连接的压缩机，压缩机的出口与油管或者套管连接。

其中，气源的气体的来源，可以是储气罐或者其他储存气体的容器，而储气罐内气体的种类可以有多种选择，比如，气体可以是气井中采出的天然气；又比如，为氮气或者二氧化碳。另外，储气罐上可以设置进气口和出气口，进气口便于将气体通入储气罐中进行存储，出气口可以与压缩机连接。

压缩机作为气体的动力元件，用于将气体输送至油管10或者套管20内，其中，压缩机可以包括气缸、设置气缸内活塞以及与活塞连接动力机构，气缸上设置有进气管和排气管，其中进气管与储气罐的出气口连接，通过动力机构带动活塞运动，以将储气罐内的气体输送至储层内。

作为本实施例的一种可行的实施方式，套管20上设置连通部40，连通部包括多个阵列排布在套管上的连通孔，连通孔用于连通油套环空30与储层。

在将管柱固定在井内之后，管柱与储层之间并不连通，为了使流体能够进入管柱内，以实现油气井的正常生产，通常会在套管20上设置连通部40，使得储层内的流体，经由连通部40进入管柱内，同时，也用于将油管20内或者是油套环空60内气体输送至储层中。

其中，连通部40可以为连通孔，为了便于气体顺畅地通入储层中，可以将连通孔的个数设置为多个，多个连通孔呈阵列方式排布在套管20上，以图1所示为例，多个连通孔可以分为三组，三组连通孔可以沿套管20的轴线方向间隔分布，而每组中的连通孔又可以为多个，多个连通孔可以沿着套管20 的圆周方向间隔分布。这样，气体可以通过多个连通孔快速地进入储层内，降低气水界面的上升速度。连通孔的形状可以有多种选择，比如圆形孔或者是椭圆形孔，圆形孔的直径可以小于杂质或者砂砾的直径，避免过多的杂质进入管柱内，增加采油设备的作业负担。

连通孔的制备方式可以有多种方式，比如，在将套管固定在井内之前可以通过钻机的形式进行加工；又比如，在将套管固定在井内之后，可以通过射孔枪在套管上进行加工，而射孔枪是石油行业的专用工具，可以为电缆套管射孔枪、过油管射孔枪或者油管输送射孔枪中的任意一种。

进一步的，连通部40的个数为多个，多个连通部40沿套管20的轴线方向间隔分布。为了便于连通部40与储层的不同储气段相对应，可以在套管 20上设置多个连通部40，这样既可以便于气体快速进入储层中，也能对不同储气段中的天然气进行开采，能够提高采油效率。

本实施例以连通部40为两个为例，对气井对采气过程进行描述，其中将连通部40记为第一连通部401和第二连通部402，第一连通部401位于第二连通部402背离井口的一侧上。

首先，利用钻井设备在预开采的位置上进行钻井，以得到一定深度的井筒。

然后，安装套管以固定井筒，并根据储层设计深度，在套管上加工第一连通部和第二连通部，然后，下油管完井，此时，气水界面110较低，可以利用气井能量将天然气通过油管举升至地面的采油树上，在开采过程中，需要控制开采速度，防止气水界面上升过快，降低气井的采收率，此过程记为生产第一阶段，如图5所示。

当气水界面位于第一连通部和第二连通部之间时，部分水会通过第一连通部进入套管内，只有第二连通部进行采气，此过程记为生产第二阶段，如图6所示。

继续开采，当气水界面上升至第二连通部上方时，此时，油管内的水量会大量的增加，此时，需要停止采油生产，进入注气阶段。

注气阶段可以分下列步骤完成，其一：先利用封堵工艺将第一连通部封堵住，阻止水经由第一连通部进入套管内，然后利用供气组件向油管或者套管内通气，将气水界面回压至第二连通部以下，即可关闭供气组件，进行正常的采气生产。

其二：直接利用供气组件向油管或者套管内通气，将气水界面回压至第一连通部以下，即可关闭供气组件，重复以上的第一生产阶段和第二生产阶段，进而实现增加油气井的采收率。其中，气水界面的变化趋势如图2、图3 和图4所示，气水界面110先回将至第一连通部与第二连通部之间，最终回落至第一连通部的下方。本实施例通过供气组件的设置可以延长无水采气期，提高气藏采收率。

进一步地，套管20背离供气组件的一端凸出于油管10，形成凸出段，连通部40设置在凸出段上，即，套管沿垂直方向的长度大于油管沿垂直方向的长度。这样在采气过程中，天然气可以直接从连通部进入套管内，沿着油管的底部进入油管内，不会受到油管壁的阻碍，降低天然气气举过程的阻力；同理，在注气过程中，气体可以直接从连通部进入储层内，便于气体的通入，可以提高注气效率。

作为本实施例的一种可行的实施方式，当供气组件与油管连接时，油管 10上套设有封隔器50，封隔器50的外表面与套管20的内表面抵接，以将油套环空30分割为两个互不连通的区域。

当供气组件与油管10连接时，为了避免气体经由油套环空30向上运动，因此，在油管10外套设封隔器50，使得封隔器50的外表面与套管20的内表面贴合，利用水力或者机械作用力，使得封隔器50密封油管10与套管20 之间的油套环空30，将油套环空30分割为上下两个互不联通的空间。其中，封隔器50可以包括依次连接的上接头、中心管和下接头，且中心管上套设有胶筒，胶筒的一侧设置有两个以上共同顶推胶筒变形的活塞，各活塞与中心管之间对应设置供流体进入以顶推或活塞朝向胶筒运动的液压腔，中心管设置连通中心管的内部通道与各液压腔的液压孔，使得中心管内的液体能够通过液压孔进入到凹腔内，并对活塞进行顶推，使各活塞上行对胶筒进行顶压，胶筒在活塞的作用下向外扩张变形实现坐封。

进一步的，供气组件与油管10之间设置有第一连接管路60，第一连接管路60上设置有第一阀门70，本实施例通过第一阀门70的设计，可以用来控制进入油管内气体的流量，避免进入的气体量不足，不足以增加油管内气压，致使气水界面仍位于连通部的上方，使得，采出物中的含水量依然很高。其中，第一阀门可以采用手动的方式开启，也可以与采油树中控制系统电连接，通过控制系统控制第一阀门的开启或者关闭，提高了操作的便利性和准确性。另外，第一连接管路可以与油管头的一个侧翼管道连接，便于第一连接管路与油管的连接。

进一步的，进气组件与套管20之间设置有第二连接管路80，第二连接管路80上设置有第二阀门90，本实施例通过第二阀门的设计，可以用来控制进入套管内气体的流量，避免进入的气体量不足，不足以增加油套环空内气压，致使气水界面仍位于连通部的上方，使得，采出物中的含水量依然很高。其中，第二阀门可以采用手动的方式开启，也可以与采油树中控制系统电连接，通过控制系统控制第二阀门的开启或者关闭，提高了操作的便利性和准确性。另外，第二连接管路可以与套管头的一个侧翼管道连接，便于第二连接管路与套管的连接。

为了便于实时监测第一连接管路60和第二连接管路80上的压力变化，本实施例在第一连接管路60和第二连接管路80上均设置有压力表100，可以根据压力表100上的数值，随时调整第一阀门70和第二阀门90的开度大小，对气体的流量进行调节。

本实用新型实施例还提供了一种采油树，包括采油树本体以及如上描述的管柱；管柱固定在采油树本体上，供气组件与采油树本体的管道连接。

采油树是油井和气井的控制和调节油气生产的主要设备，采油树可以为现有技术常见的采油树结构，其可以包括多个管道，且每个管道上可以设置控制阀门，采油树本体的底部可以与油管和套管连接，供气组件可以与其中的一个管道连接，用于向油管10或者套管20内通入气体，其中，管道可以包括主管道和设置在主管道上的多个侧翼管道，供气组件可以与主管道连接，也可以与其中的一个侧翼管道连接，只要能实现气体的通入即可。

在生产阶段，天然气可以通过与油管10连接的侧翼管道输送至地面的收集装置中，当气水界面升高时，可以将供气组件与采油树的一个管道连接，将气体通入储层中，以降低气水界面，待气水界面下降至连通部的下方时，重新启动生产阶段，继续采气，这样，就不必采用相关技术中，通过降低采气速率来减缓气水界面上升的速度的方式，提高了一定时间内采气量，进而提高了采油效率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、 "连接"、"固定"等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 "上"或"下"可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在以上描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种管柱，其特征在于，包括油管以及套设在所述油管上的套管，所述油管与所述套管之间形成油套环空；

所述管柱还包括供气组件，所述供气组件与所述油管连接，所述供气组件用于向所述油管或所述套管通入气体，以使所述气体进入储层中；

所述套管上设置连通部，所述连通部包括多个阵列排布在所述套管上的连通孔，所述连通孔用于连通所述油套环空与所述储层；

所述套管背离所述供气组件的一端凸出于所述油管，形成凸出段，所述连通部设置在所述凸出段上。

2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述供气组件包括气源以及与所述气源连接的压缩机，所述压缩机的出口与所述油管连接。

3.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，所述连通部的个数为多个，多个所述连通部沿所述套管的轴线方向间隔分布。

4.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，当所述供气组件与所述油管连接时，所述油管上套设有封隔器，所述封隔器的外表面与所述套管的内表面抵接，以将所述油套环空分割为两个互不连通的区域。

5.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述供气组件与所述油管之间设置有第一连接管路，所述第一连接管路上设置有第一阀门，所述第一阀门用于控制进入所述油管内气体的流量。

6.根据权利要求5所述的管柱，其特征在于，所述供气组件与所述套管之间设置有第二连接管路，所述第二连接管路上设置有第二阀门，所述第二阀门用于控制进入所述油套环空内气体的流量。

7.根据权利要求6所述的管柱，其特征在于，所述第一连接管路和所述第二连接管路上均设置有压力表。

8.一种采油树，其特征在于，包括采油树本体以及权利要求1-7任一项所述的管柱；所述管柱固定在所述采油树本体上，且所述供气组件与所述采油树本体的管道连接。

Images