本申請涉及一種油田采油設備，尤其是涉及一種井下電加熱垂直注入井管柱結構。

背景技術：

目前對于稠油油藏的水平井開發(fā)，主要是應用水平井進行蒸汽吞吐、蒸汽驅以及蒸汽輔助重力泄油(SAGD)。然而由于注蒸汽能耗較高，碳排放量大，能耗過高，因此需要開發(fā)新的稠油開采加熱技術。目前諸如稠油開采電加熱等技術已經興起，并有可能成為未來稠油開發(fā)最具潛力的開發(fā)技術之一。

理論研究表明，采用磁偶極子產生的電磁波加熱與目前的注蒸汽或注輕烴溶劑等相結合的開發(fā)技術，可以有效彌補單純的電磁波加熱半徑小、電磁波在油層中能量衰減率過大等問題，同時可以彌補單純的注蒸汽井底蒸汽干度過低的問題，也可以彌補單純的注輕烴溶劑井底溶劑擴散速率較低的問題，因此利用井下電磁波對注入井底的低干度蒸汽/低溫輕烴溶劑進行加熱，可以有效提高井底蒸汽干度或輕烴溶劑溫度，大幅提高注入流體進入油層的驅油效果與擴散速率，從而提高生產井產量。

在實現本申請的過程中，本申請的發(fā)明人發(fā)現：目前對于上述電磁波與注蒸汽、注輕烴溶劑、水等協同開發(fā)仍處于理論研究階段，尚未有實際應用。而未實際應用的原因在于，現有的稠油開發(fā)所用的垂直注入井管柱結構通常是針對單一加熱方式而設計，因此無法應用于電磁波與注蒸汽、注輕烴溶劑、水等協同開發(fā)。因此，目前亟需一種適應電磁波與注蒸汽、注輕烴溶劑、水等協同開發(fā)的管柱結構。

技術實現要素：

本申請實施例的目的在于提供一種適用于電磁波與注蒸汽、注輕烴溶劑、水等協同開發(fā)的井下電加熱垂直注入井管柱結構。

為達到上述目的，本申請實施例提供了一種井下電加熱垂直注入井管柱結構，包括套管、與所述套管下端相連的垂直襯管、以及位于由所述套管和所述垂直襯管圍成的空腔內的油管，其中：

所述油管包括用于形成電磁波能量傳輸通道的第一金屬油管和第二金屬油管，所述第二金屬油管套于所述一金屬油管上，且所述第二金屬油管和所述一金屬油管之間的空腔密封填充有絕緣材料；

所述套管與所述垂直襯管之間絕緣隔離，且所述垂直襯管被沿其徑向分割成彼此絕緣隔離的兩部分，所述的兩部分形成射頻天線的兩臂，所述第一金屬油管、所述第二金屬油管分別對應與所述射頻天線的兩臂耦合；

所述井管柱結構還包括：

位于由所述套管和所述垂直襯管圍成的空腔內的熱流體注入管。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述油管還包括用于將所述電磁波能量傳輸通道與油層流體隔離的第三金屬油管，所述第三金屬油管套于所述二金屬油管上。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第一金屬油管、所述第二金屬油管分別通過對應的射頻天線連接器對應與所述射頻天線的兩臂連接。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第三金屬油管的下端密閉，所述第一金屬油管的下端及所述第二金屬油管的下端均敞口且位于所述第三金屬油管內，從而使述第三金屬油管和所述第二金屬油管之間的空腔，與所述第一金屬油管內部空腔相連通形成冷卻材料循環(huán)通道，以用于冷卻所述電磁波能量傳輸通道。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第三金屬油管在位于所述垂直襯管內的外表面上，安裝有用以屏蔽所述第三金屬油管上的電磁波的主級屏蔽元件。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第三金屬油管在位于所述套管內的外表面上安裝有次級屏蔽元件。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述電磁波能量傳輸通道的末設置有引導頭。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述引導頭與所述電磁波能量傳輸通道之間通過安全閥密封連接。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述引導頭上安裝有用于防止所述引導頭與所述垂直襯管相互摩擦的第一扶正器。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第三金屬油管通過油管錨固定于所述垂直襯管內壁上。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第三金屬油管在位于所述垂直襯管內的外表面上，安裝有用于防止所述第三金屬油管與所述垂直襯管相互摩擦的第二扶正器。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述熱流體注入管在位于所述垂直襯管內的部分上，開設有均勻分布的流體注入孔。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第三金屬油管外表面敷設有防腐層。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第二金屬油管和所述一金屬油管之間的空腔填充的絕緣材料包括高壓氮氣。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述射頻天線的兩臂的長度相等。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述垂直襯管通過襯管懸掛器與所述套管下端相連，且連接處設有用以使所述套管與所述垂直襯管之間絕緣隔離的絕緣部件。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述襯管懸掛器包括具有配套膨脹短節(jié)的密封封隔器。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述第一金屬油管和所述第二金屬油管的材質為黃銅，所述第三金屬油管的材質為不銹鋼。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述扶正器的材質包括特氟龍。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，所述流體注入孔的孔徑為1～3毫米，孔間距為10～20米。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構中，油管包括第一金屬油管和第二金屬油管，第二金屬油管套于一金屬油管上，且第二金屬油管和一金屬油管之間的空腔密封填充有絕緣材料，從而的第一金屬油管和第二金屬油管形成類似于同軸電纜的結構，這種結構形成了電磁波能量傳輸通道。本申請實施例的套管與垂直襯管之間絕緣隔離，且垂直襯管被沿其徑向分割成彼此絕緣隔離的兩部分，的兩部分形成射頻天線的兩臂，第一金屬油管、第二金屬油管分別對應與射頻天線的兩臂耦合，從而使得通過電磁波能量傳輸通道傳輸的電磁波能量可通過射頻天線作用于油層流體以對其進行加熱。此外，本申請實施例的井管柱結構還包括位于由套管和垂直襯管圍成的空腔內的熱流體注入管，熱流體注入管與油管平行相對設置。因此，本申請實施例的井管柱結構可同時適用于電磁波與注蒸汽、注輕烴溶劑、水等涉外協同開發(fā)，從而可以大幅提高井底加熱速度與采油速度，提高了熱采注的采油效率。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請實施例的進一步理解，構成本申請實施例的一部分，并不構成對本申請實施例的限定。在附圖中：

圖1為本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構的主視剖視示意圖。

具體實施方式

為使本申請實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本申請實施例做進一步詳細說明。在此，本申請實施例的示意性實施例及其說明用于解釋本申請實施例，但并不作為對本申請實施例的限定。

下面結合附圖，對本申請實施例的具體實施方式作進一步的詳細說明。

參考圖1所示，本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構，包括熱采井口1、與所述熱采井口1連接的套管20、與所述套管20下端相連的垂直襯管、以及位于由所述套管20和所述垂直襯管圍成的空腔內的油管。本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構還包括：位于由所述套管20和所述垂直襯管圍成的空腔內的熱流體注入管7，所述熱流體注入管7與所述油管平行相對設置。

本申請實施例中，所述套管由表層套管、技術套管與油層套管組成，其中，表層套管從井口下入井下100～200米，技術套管從井口下入油層頂界，技術套管位于表層套管內；油層套管從油層頂界下入油層底界，所述油層套管在油層中部被隔離器等距離分隔為兩段。

在本申請實施例中，所述油管包括用于形成電磁波能量傳輸通道的第一金屬油管62和第二金屬油管61，所述第二金屬油管61套于所述一金屬油管62上，且所述第二金屬油管61和所述一金屬油管62之間的空腔密封填充有絕緣材料，這些絕緣材料可以避免所述第一金屬油管62和所第二金屬油管61所圍成的環(huán)形空間產生電場。在本申請的一個具體實施例中，所述第二金屬油管61和所述一金屬油管62之間的空腔填充的絕緣材料可以比如可以為高壓氮氣。

在本申請實施例中，所述套管20與所述垂直襯管之間絕緣隔離，且所述垂直襯管被沿其徑向分割成彼此絕緣隔離的兩部分，所述的兩部分形成射頻天線的兩臂(即30和31)，所述第一金屬油管62、所述第二金屬油管61分別對應與所述射頻天線的兩臂耦合。在本申請的一個具體實施例中，所述射頻天線的兩臂的長度相等，所述第一金屬油管62、所述第二金屬油管61分別通過對應的射頻天線連接器對應與所述射頻天線的兩臂連接。所述射頻天線連接器是用于將電磁波能量傳輸通道傳輸的射頻電流傳導至射頻天線兩臂，以產生高頻電磁波作用于油層流體。

在本申請另一實施例中，所述油管還可以包括用于將所述電磁波能量傳輸通道與油層流體隔離的第三金屬油管60，所述第三金屬油管60套于所述二金屬油管61上。

在本申請另一實施例中，所述第三金屬油管60的下端密閉，所述第一金屬油管62的下端及所述第二金屬油管61的下端均敞口且位于所述第三金屬油管60內，從而使所述第三金屬油管60和所述第二金屬油管61之間的空腔，與所述第一金屬油管62內部空腔相連通形成冷卻材料循環(huán)通道，以用于冷卻所述電磁波能量傳輸通道。在本申請的一個具體實施例中，冷卻材料可從所述第三金屬油管60和所述第二金屬油管61之間的空腔流入，然后從所述第一金屬油管62內部空腔流出，從而在加熱過程中起到對電磁波能量傳輸通道的冷卻作用。

在本申請另一實施例中，所述第三金屬油管60在位于所述垂直襯管內的外表面上安裝有用以屏蔽所述第三金屬油管60上的電磁波的主級屏蔽元件90(即避免所述第三金屬油管60上因沿程輻射而產生電磁波)。在本申請的一個具體實施例中，所述主級屏蔽元件90可以由若干個鐵磁環(huán)組成。

在本申請另一實施例中，為進一步提高電磁波吸收效果，所述第三金屬油管60在位于所述套管內的外表面上還可以安裝有次級屏蔽元件91。在本申請的一個具體實施例中，所述次級屏蔽元件91也是可以由若干個鐵磁環(huán)組成。

在本申請另一實施例中，所述電磁波能量傳輸通道的末設置有引導頭65。所述引導頭65與所述電磁波能量傳輸通道之間可以通過安全閥64密封連接，由于安全閥64可對電磁波能量傳輸通道進行高壓密封，使得在高溫高壓條件下磁波能量傳輸通道的所述第二金屬油管61能與射頻天線連接器之間能保持密封連接。為配合上述對電磁波能量傳輸通道的冷卻，所述安全閥64的內部設置有單向閥流通道，該單向閥流通道作為冷卻材料循環(huán)通道的一部分，以便于冷卻材料的循環(huán)流通。

在本申請另一實施例中，為防止部件相互摩擦，所述引導頭64上安裝有用于防止所述引導頭64與所述垂直襯管相互摩擦的扶正器66；所述第三金屬油管60在位于所述垂直襯管內的外表面上，安裝有用于防止所述第三金屬油管60與所述垂直襯管相互摩擦的扶正器66。其中，所述扶正器66為可以環(huán)狀結構，且等間距設置。

在本申請另一實施例中，所述第三金屬油管60可通過油管錨8固定于所述垂直襯管內壁上。同時所述油管錨8還可以起到對電磁波能量傳輸通道限位作用。

在本申請另一實施例中，所述熱流體注入管7在位于所述垂直襯管內的部分上，開設有均勻分布的流體注入孔，以便于通過熱流體注入管7注入的熱流體可對油層流體進行加熱。在本申請的一個具體實施例中，所述流體注入孔的孔徑可以為1～3毫米，孔間距可為10～20米。

在本申請另一實施例中，所述第三金屬油管60外表面敷設有防腐層，以防止或降低油層流體及注入流體對所述第三金屬油管60的腐蝕。

在本申請另一實施例中，所述垂直襯管通過襯管懸掛器21與所述套管20下端相連，且連接處設有用以使所述套管與所述垂直襯管之間絕緣隔離的絕緣部件40。在本申請的一個具體實施例中，所述襯管懸掛器21可為具有配套膨脹短節(jié)的密封封隔器。這種具有配套膨脹短節(jié)的密封封隔器能夠承受高溫下水平段襯管熱膨脹造成的拉伸或者降溫后產生的收縮，且兼具有高溫高壓密封功能。

在本申請另一實施例中，所述第一金屬油管和所述第二金屬油管的材質可以為黃銅，所述第三金屬油管的材質可以為不銹鋼。

在本申請另一實施例中，所述扶正器的材質包括特氟龍。

本申請實施例的井下電加熱垂直注入井管柱結構中，油管包括第一金屬油管和第二金屬油管，第二金屬油管套于一金屬油管上，且第二金屬油管和一金屬油管之間的空腔密封填充有絕緣材料，從而的第一金屬油管和第二金屬油管形成類似于同軸電纜的結構，這種結構形成了電磁波能量傳輸通道。本申請實施例的套管與垂直襯管之間絕緣隔離，且垂直襯管被沿其徑向分割成彼此絕緣隔離的兩部分，的兩部分形成射頻天線的兩臂，第一金屬油管、第二金屬油管分別對應與射頻天線的兩臂耦合，從而使得通過電磁波能量傳輸通道傳輸的電磁波能量可通過射頻天線作用于油層流體以對其進行加熱。此外，本申請實施例的井管柱結構還包括位于由套管和垂直襯管圍成的空腔內的熱流體注入管，熱流體注入管與油管平行相對設置。因此，本申請實施例的井管柱結構可同時適用于電磁波與注蒸汽、注輕烴溶劑、水等涉外協同開發(fā)，從而可以大幅提高井底加熱速度與采油速度，提高了熱采注的采油效率。

以上所述的具體實施例，對本申請的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本申請實施例的具體實施例而已，并不用于限定本申請的保護范圍，凡在本申請的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。