火驅(qū)采油系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火驅(qū)采油系統(tǒng)，包括外管柱，其自下而上依次包括：第一絲堵，其用于封閉所述外管柱的下部；第一管，所述第一管的下端與所述第一絲堵相固定連接，所述第一管上開設(shè)有用于與外界相通的第一孔，在所述第一孔的上方還設(shè)置有用于將所述第一管和套管封隔的封隔器；以及內(nèi)管柱，所述內(nèi)管柱與第一管之間形成有環(huán)形通道，所述內(nèi)管柱自下而上依次包括：第二絲堵、沉砂尾管、沉砂氣錨、抽油泵、油管，在所述第二絲堵上還設(shè)置有第一泄砂閥。本發(fā)明所述火驅(qū)采油系統(tǒng)，能夠在進一步提高防砂防氣能力的同時，提高抽油泵泵效，從而提高火驅(qū)開發(fā)效果。
【專利說明】火驅(qū)采油系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火燒油層采油領(lǐng)域，特別涉及一種火驅(qū)采油系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]火燒油層采油主要是通過用電、化學(xué)等方法使油層溫度達到原油燃點，并通過注氣井向油層注入空氣或氧氣使油層原油持續(xù)燃燒不斷蔓延擴大，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井的采油方法。通常所述火燒油層采油主要針對粘度高、流動性差的稠油油藏。
[0003]在所述火燒油層采油過程中，一般存在如下問題:
[0004]由于火驅(qū)注氣井持續(xù)不斷注入空氣或氧氣，所述空氣或氧氣與原油反應(yīng)后產(chǎn)生大量的二氧化碳、輕烴氣體、硫化氫等尾氣，所述尾氣通常需要通過生產(chǎn)井中排出，因此所述生產(chǎn)井通常也是排氣井。隨著所述火驅(qū)尾氣量的逐漸增大，會使得生產(chǎn)井中抽油泵的充滿程度降低，甚至造成氣鎖后，使得抽油泵停抽。
[0005]在火燒油層過程中，原本膠結(jié)的稠油油藏會因為溫度的升高而被解體，當(dāng)所述稠油油藏被解體后，極易出砂，而且隨著開采程度的進行，出砂程度逐漸加大，嚴重影響了油井的正常生產(chǎn)，甚至有些油井因出砂嚴重而無法開采。
[0006]目前現(xiàn)場生產(chǎn)過程中，主要采用兩種管柱，一種是具有防氣功能的管柱，通過油管、防氣泵、螺旋氣錨的配套使用進行防氣，但這種管柱不具備防砂功能。一種是具有防砂功能的防砂管柱，通過油管、抗砂泵的配套使用進行防砂，但這種管柱不具備防氣功能。也就是說，現(xiàn)有的技術(shù)中，通常要么防砂性能好，要么防氣性能好，兩者難以同時兼顧。
[0007]針對上述防砂和防氣功能難以兼顧的問題，中國專利說明書103498646A公開了一種實現(xiàn)方式，具體提供了一種火驅(qū)井防砂防氣抽油裝置。如圖1所示，所述火驅(qū)井防砂防氣抽油裝置包括:抽油泵25’、沉砂式氣錨24’和絲堵21’，所述抽油泵25’、沉砂式氣錨24’和絲堵21’自上而下依次連接。進入井下時，所述整個火驅(qū)井防砂防氣抽油裝置的上端與油管26’連接后設(shè)置在套管3’內(nèi)。使用時，地層的油氣先從進入所述沉砂式氣錨24’，實現(xiàn)入泵前的油氣分離；再進入所述抽油泵25’。在所述沉砂式氣錨24’的下端還設(shè)置有第一泄砂閥22’，用于將沉積在所述沉砂式氣錨24’底部的砂粒泄除。
[0008]雖然上述裝置能同時實現(xiàn)防氣防砂的基本功能，但是所述火驅(qū)井防砂防氣抽油裝置僅通過沉砂式氣錨24’實現(xiàn)防氣防砂，其防氣時:油氣分離的效率有限，一般只有30%左右，防氣效果不佳；防砂時:沉砂路徑一定，沉砂能力有限，防砂效果也不佳。由于所述火驅(qū)井防砂防氣抽油裝置防砂防氣能力有限，抽油泵經(jīng)常充不滿，進而降低了抽油泵的泵效，影響了火驅(qū)開發(fā)的效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種火驅(qū)采油系統(tǒng)，具有較高的防砂防氣能力，能夠提高抽油泵泵效，從而提高火驅(qū)開發(fā)效果。
[0010]本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0011]一種火驅(qū)采油系統(tǒng)，它包括:外管柱，其自下而上依次包括:第一絲堵，其用于封閉所述外管柱的下部；第一管，所述第一管的下端與所述第一絲堵相固定連接，所述第一管上開設(shè)有用于與外界相通的第一孔，在所述第一孔的上方還設(shè)置有用于將所述第一管和套管封隔的封隔器；以及內(nèi)管柱，所述內(nèi)管柱與第一管之間形成有環(huán)形通道，所述內(nèi)管柱自下而上依次包括:第二絲堵、沉砂氣錨、抽油泵、油管，在所述第二絲堵上還設(shè)置有第一泄砂閥。
[0012]在優(yōu)選的實施方式中，所述第一管自上而下包括:襯管、篩管、第一尾管，所述襯管、篩管和第一尾管依次固定連接，所述第一孔為所述篩管上的篩孔。
[0013]在優(yōu)選的實施方式中，所述沉砂氣錨設(shè)置有進出孔，所述篩孔高于所述沉砂氣錨的進出孔。
[0014]在優(yōu)選的實施方式中，所述篩管的長度為5米至10米，所述篩孔的孔徑為0.2毫米至0.5毫米。
[0015]在優(yōu)選的實施方式中，所述第一尾管的下端設(shè)置在距離油層下界5米至10米之間。
[0016]在優(yōu)選的實施方式中，所述第一絲堵上設(shè)置有至少一個第二泄砂閥。
[0017]在優(yōu)選的實施方式中，在所述沉砂氣錨和所述第二絲堵之間還設(shè)置有第二尾管，所述第二尾管的長度為4米至8米。
[0018]在優(yōu)選的實施方式中，所述第二絲堵距離所述第一絲堵的距離為10米至20米。
[0019]在優(yōu)選的實施方式中，在所述第一尾管與篩管之間、所述襯管與所述篩管之間設(shè)置有油管短接。
[0020]在優(yōu)選的實施方式中，所述第一尾管、襯管、油管的材料為含有鉻元素的不銹鋼。
[0021]本發(fā)明的特點和優(yōu)點是:本發(fā)明所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，不僅能夠?qū)τ蜌饣旌衔锒鄬崿F(xiàn)3次分離，油氣分離的效率上升至50%以上，從而減少氣體對泵效的影響；此外其還具有沉砂、擋砂、泄砂等防砂功能，不僅能夠減少砂粒對泵效的影響，而且能夠大大降低砂粒進入抽油泵25后，發(fā)生泵卡事故的概率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種火驅(qū)井防砂防氣抽油裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實施例中一種火驅(qū)采油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實施例中一種火驅(qū)采油系統(tǒng)的第二泄砂閥結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實施例中一種火驅(qū)采油系統(tǒng)使用狀態(tài)圖。

【具體實施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細說明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
[0027]本發(fā)明一種火驅(qū)采油系統(tǒng)，具有較高的防砂防氣能力，能夠提高抽油泵泵效，從而提高火驅(qū)開發(fā)效果。所述抽油泵泵效主要體現(xiàn)在抽油泵的充滿系數(shù)β上。所述充滿系數(shù)β是指每次吸入泵內(nèi)的液體的體積與活塞讓出容積之比。影響所述泵效的主要因素包括:液體中的雜質(zhì)，特別是氣體，泵體周圍的壓力。其中所述液體中含有的氣體等雜質(zhì)越少，越容易提聞栗效。
[0028]請參閱圖2，為本發(fā)明所述火驅(qū)采油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述火驅(qū)采油系統(tǒng)包括:外管柱I和設(shè)置在所述外管柱I內(nèi)的內(nèi)管柱2。所述外管柱I和所述內(nèi)管柱2都設(shè)置在套管3內(nèi)。
[0029]其中所述外管柱I自下而上依次包括:第一絲堵11和第一管10。其中所述第一管10包括:第一尾管12、篩管13和襯管15。所述第一絲堵11、第一尾管12、篩管13和襯管15之間都可以采用絲扣的方式連接。
[0030]所述第一絲堵11設(shè)置在所述第一尾管12的下端，用于密封所述第一尾管12的下端，以防止其發(fā)生泄漏。
[0031]所述第一尾管12的下端通過所述第一絲堵11密封，其上端與所述篩管13連接。一般情況下，所述第一尾管12和所述篩管13的孔徑并不匹配，此時，可以在所述第一尾管12與所述篩管13連接的位置設(shè)置一篩管用的油管短接。所述油管短接可以實現(xiàn)不同管徑之間的過渡連接。所述第一尾管12的下端設(shè)置在距離油層下界5米至10米之間。所述油層下界為油層的底部與地層的交界處。
[0032]所述篩管13的下端與所述第一尾管12連接，其上端與所述襯管15連接。所述篩管13的長度為5米至10米，所述篩管13上設(shè)置有篩孔130，所述篩孔130的孔徑為0.2毫米至0.5毫米。在所述第一管10上開設(shè)有用于與外界相通的第一孔。當(dāng)所述第一管10設(shè)置有篩管13時，所述第一孔即為所述篩管13所開設(shè)的篩孔130。
[0033]所述襯管15可為中空的油管。一般情況下，所述襯管15和所述篩管13的孔徑并不匹配，此時，可以在所述襯管15與所述篩管13連接的位置也設(shè)置一篩管用的油管短接。所述油管短接可以實現(xiàn)不同管徑之間的過渡連接。
[0034]由于在火燒油層過程中，會產(chǎn)生尾氣，所述尾氣包括:火燒油層過程中空氣與原油氧化燃燒產(chǎn)生的二氧化碳、輕烴氣體、硫化氫以及空氣中的含有的氮氣等混合氣體。所述尾氣，特別其中的硫化氫，會對管柱造成腐蝕。本發(fā)明實施例中所述第一尾管12、襯管15均采用耐腐蝕的含有鉻元素的不銹鋼材料。所述鉻元素的含量為3%。相對于現(xiàn)有的普通管柱采用N80鋼而言更能夠抗腐蝕。
[0035]在所述襯管15與套管3的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)置有封隔器14。通過所述封隔器14將襯管15與套管3的環(huán)形空間進行密封，使得從油層進入管柱的油氣不竄入被封隔器14密封的襯管15與套管3的環(huán)形空間，進而起到保護套管3的作用。
[0036]在所述第一絲堵11上還設(shè)置有至少一個第二泄砂閥16。當(dāng)所述第二泄砂閥16為多個時，所述多個時，所述多個第二泄砂閥16可在所述第一絲堵11上均勻分布。
[0037]請參閱圖3，所述第二泄砂閥16包括:內(nèi)閥筒163，套設(shè)在所述內(nèi)閥筒163外圍的外閥筒164，設(shè)置在所述內(nèi)閥筒163和外閥筒164之間的彈簧162，以及通過所述彈簧162拉緊作用卡設(shè)在所述內(nèi)閥筒163下端的凡爾球161。當(dāng)所述第一尾管12的下端沉積了一定的砂粒后，當(dāng)砂粒的重力大于所述彈簧162對凡爾球161的預(yù)緊力時，砂粒會在重力作用下，壓迫所述凡爾球161向下移動，隨著凡爾球161向下移動，所述第二泄砂閥16被打開，沉積的砂粒被放出，在重力作用下，沉入油層底部。當(dāng)砂粒被放出后，在所述彈簧162的作用下，所述凡爾球161向上移動，重新關(guān)閉所述第二泄砂閥16。
[0038]所述第一絲堵16上可以設(shè)置螺紋孔，在所述第二泄砂閥16的外閥筒164上對應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的螺紋進行配合連接。所述第一絲堵與所述第二泄砂閥16的連接方式還可以為其他方式，只需保證兩者能相互連通，并能夠密封固定。
[0039]所述內(nèi)管柱2自下而上依次包括:第二絲堵21、沉砂氣錨24、抽油泵25、油管26。在所述第二絲堵21和所述沉砂氣錨24之間還可設(shè)置第二尾管23。所述第二絲堵21、第二尾管23、沉砂氣錨24、抽油泵25、油管26之間的連接都可以為絲扣的方式。
[0040]所述第二絲堵21設(shè)置在所述第二尾管23的下端，用于密封所述第二尾管23的下端，以防止其發(fā)生泄漏。
[0041]在所述第二絲堵21上設(shè)置有第一泄砂閥22。所述第一泄砂閥22結(jié)構(gòu)和工作原理與所述第二泄砂閥16的相同。通過設(shè)置所述第一泄砂閥22，可以將所述沉砂氣錨24分離出來的砂粒沉積到第二尾管23內(nèi)后，自動泄至所述第一尾管12內(nèi)，從而防止所述砂粒進入所述抽油泵25，進而出現(xiàn)泵卡現(xiàn)象。
[0042]所述第二尾管23的下端通過所述第二絲堵21密封，其上端與所述沉砂氣錨24相連接。所述第二尾管23長度為4米至8米的中空管柱。通過在所述沉砂氣錨24的下端設(shè)置具有一定長度的第二尾管23，有利于將油氣混合物中含有的砂粒在所述第二尾管23內(nèi)進行沉降，防止所述砂粒進入所述抽油泵25，進而出現(xiàn)泵卡現(xiàn)象。
[0043]所述沉砂氣錨24的下端與所述第二尾管23連接，其上端與所述抽油泵25連接。如圖2所示，所述沉砂氣錨24上設(shè)置有多個進出孔240，所述進出孔240用于為油氣混合物中分離出的氣體提供進口和出口。所述進出孔240的位置低于所述篩管13的篩孔130的位置，以利于油氣混合物從篩管13的篩孔130進入所述沉砂氣錨24進出孔240之前，能夠在重力作用下，進行一次油氣分離的過程。在所述沉砂氣錨24內(nèi)設(shè)置有螺旋片，當(dāng)油氣混合物經(jīng)過所述螺旋片時，密度較輕的氣體會沿著所述沉砂氣錨24的中心從所述進出孔240中返出，而密度較中的油液則沿著所述沉砂氣錨24的側(cè)壁在重力作用下，向下移動。
[0044]所述抽油泵25的下端與所述沉砂氣錨24連接，其上端與所述油管26連接。所述抽油泵25可為具有防砂功能的抽油泵。
[0045]所述油管26也可采用耐腐蝕的含有鉻元素的不銹鋼材料。所述鉻元素的含量為3%。相對于現(xiàn)有的普通管柱采用N80鋼而言更能夠抗腐蝕。
[0046]請參閱圖4，本發(fā)明實施例中一種火驅(qū)采油系統(tǒng)使用狀態(tài)圖。如圖4所示，所述內(nèi)管柱2與外管柱I之間形成有環(huán)形通道4。
[0047]火燒油層過程中產(chǎn)生的火燒尾氣，包括空氣與原油氧化燃燒，產(chǎn)生的二氧化碳、輕烴氣體、硫化氫，還有空氣中的含有的氮氣等混合氣體混著這油層中的油液進入所述火驅(qū)采油系統(tǒng)后，進行了如下分離過程:
[0048]第一次，油氣混合物從油層進入井筒位置A后，在進入套管3和第一尾管12的環(huán)形空間B并持續(xù)向上垂直運移的過程中，由于氣體密度最小上升速度快，在上升的過程中小的氣泡逐漸變成大氣泡，進而從所述油氣混合物質(zhì)分離出來。在所述油氣混合物還沒到達篩管13所在的位置C時，所述分離出來的氣體通過所述篩管13的篩孔130從所述環(huán)形通道4排出，完成一次分離。
[0049]第二次，當(dāng)所述油氣混合物向上運移至篩管13所在的位置C時，原本垂直向上的油氣混合物需要進入水平設(shè)置的篩孔130，此時由于速度方向發(fā)生改變，所述油氣混合物在進入所述篩管13的篩孔130時，直徑大于所述篩管13的篩孔130孔徑的大氣泡無法通過所述篩管13的篩孔130，再加上所述油氣混合液進入篩管13的篩孔130是會產(chǎn)生撞擊和擾動，使得油氣混合物中的部分氣體分離出來，完成二次分離。
[0050]第三次，當(dāng)所述油氣混合物從所述篩管13的篩孔130處進入所述環(huán)形通道4時，由于在重力作用下，油氣混合液由水平運移轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪毕蛳拢M入所述第二尾管23和第一尾管12的環(huán)形空間位置E。由于所述氣液密度差，密度較大的液體在重力作用下向下運移，而部分密度較小的氣體由小氣泡聚集成大氣泡從所述混合液中分離出來，從所述襯管和油管的環(huán)形空間位置D分離出來，完成三次分離。
[0051]油氣混合物經(jīng)三次分離后，從所述第二尾管23和第一尾管12的環(huán)形空間位置E通過所述沉砂氣錨24的進出孔240進入所述沉砂氣錨24的位置F。此時油氣混合物的速度由原來的垂直方向變?yōu)樗椒较?。由于液體和氣體的密度差異很大，密度較大的液體沿著所述沉砂氣錨24的外側(cè)沿著豎直方向G向下移動；密度小的氣體向軸線H靠近并向上移動，通過所述沉砂氣錨24的進出孔240排出，完成第四次分離。
[0052]本發(fā)明所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，能夠使得油氣混合物多進行至少3次分離，能夠?qū)⑺鲇蜌饣旌衔镏械臍怏w更好地分離出去，從而有效地減少了氣體對泵效的影響。
[0053]由于所述油氣混合物中一般都含有大量的砂粒，為了使得油井能夠正常生產(chǎn)，一般都需要采取防砂措施。本發(fā)明所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)還具有沉砂、擋砂、泄砂等防砂功能。
[0054]其中所述沉砂功能是指，在所述油氣混合物第一次分離的過程中，密度最大的砂粒能夠在所述套管3和第一尾管12的環(huán)形空間B內(nèi)，向井下沉降。
[0055]所述擋砂功能是指，所述油氣混合物第二次分離的過程中，當(dāng)所述油氣混合物向上運移至篩管13所在的位置C時，由于篩管13的作用，沙粒直徑大于所述篩管13的篩孔130時，會被擋在所述套管3和第一尾管12的環(huán)形空間B內(nèi)，向井下沉降。
[0056]所述泄砂功能是指，所述油氣混合物在進入所述沉砂尾管24后，當(dāng)沉積下來的砂粒達到一定的量時，可以利用所述第一泄砂閥22把第二尾管24內(nèi)的砂粒泄入到第一尾管12中，從而可以延長檢泵周期。另外所述泄到第一尾管12內(nèi)的砂粒也可以通過設(shè)置在第一絲堵11上的第二泄砂閥16向井下泄出。
[0057]綜上所述，本發(fā)明所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，不僅能夠?qū)τ蜌饣旌衔锒鄬崿F(xiàn)3次分離，油氣分離的效率上升至50%以上，從而減少氣體對泵效的影響；此外其還具有沉砂、擋砂、泄砂等防砂功能，不僅能夠減少砂粒對泵效的影響，而且能夠大大降低砂粒進入抽油泵25后，發(fā)生泵卡事故的概率?？傊景l(fā)明所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)具有較高的防砂防氣能力，能夠提高抽油泵泵效，從而提高火驅(qū)開發(fā)效果。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施例，雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施方式的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于，它包括: 外管柱，其自下而上依次包括: 第一絲堵，其用于封閉所述外管柱的下部； 第一管，所述第一管的下端與所述第一絲堵相固定連接，所述第一管上開設(shè)有用于與外界相通的第一孔，在所述第一孔的上方還設(shè)置有用于將所述第一管和套管封隔的封隔器； 以及內(nèi)管柱，所述內(nèi)管柱與第一管之間形成有環(huán)形通道，所述內(nèi)管柱自下而上依次包括:第二絲堵、沉砂氣錨、抽油泵、油管，在所述第二絲堵上還設(shè)置有第一泄砂閥。
2.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述第一管自上而下包括:襯管、篩管、第一尾管，所述襯管、篩管和第一尾管依次固定連接，所述第一孔為所述篩管上的篩孔。
3.如權(quán)利要求2所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述沉砂氣錨設(shè)置有進出孔，所述篩孔高于所述沉砂氣錨的進出孔。
4.如權(quán)利要求2所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述篩管的長度為5米至10米，所述篩孔的孔徑為0.2毫米至0.5毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述第一尾管的下端設(shè)置在距離油層下界5米至10米之間。
6.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述第一絲堵上設(shè)置有至少一個第二泄砂閥。
7.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:在所述沉砂氣錨和所述第二絲堵之間還設(shè)置有第二尾管，所述第二尾管的長度為4米至8米。
8.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述第二絲堵距離所述第一絲堵的距離為10米至20米。
9.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:在所述第一尾管與篩管之間、所述襯管與所述篩管之間設(shè)置有油管短接。
10.如權(quán)利要求1所述的火驅(qū)采油系統(tǒng)，其特征在于:所述第一尾管、襯管、油管的材料為含有鉻元素的不銹鋼。
【文檔編號】E21B43/243GK104329069SQ201410562326
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】于曉聰, 曲紹剛, 闞長賓, 周立國, 龍華, 王占勝, 張麗娜, 趙忠瑞, 李輝, 徐巖松, 趙吉成, 趙樹杰, 盧麗絲, 汪盈盈, 宋奕霖, 張文杰, 陳東明, 金博 申請人:中國石油天然氣股份有限公司