專利名稱：一種節(jié)能采油裝置的制作方法
技術領域：
一種節(jié)能采油裝置，它屬于油田石油開采設備，可用于已不能自噴的油井的開采。
在油田的生產周期中，油井自噴的時間只占整個生產周期的一小部分。在大部分時間里由于地層壓力降低而不能自噴。這時必須使用抽油機械把油層中產出的包括天然氣、原油以及水份等的混合物提升到地面。然后進行分離處理得到所需的原油和天然氣。由于使用抽油機機械提升這些混合物需要輸入能量。隨著油井進入生產后期，混合液中的含水量越來越大，有的竟高達90％。提升這些混合液所消耗的能量也越來越大，所消耗能量的成本在開采總成本中所占的比重也越來越大。當含水率達到一定程度時，提升混合液所消耗能量的價值已超過石油售價，因此再進行開采已沒有經濟價值了。這樣的油井就成為廢井。
現有的采油裝置，都是將油井中心的抽油管作為唯一的生產流道，而生產套管和中心抽油管之間的環(huán)形通道被密封。把整個采油流道看成是一個無分枝的管道。并假設所產混合液在整個管道中都與它在產油層中的狀態(tài)一樣。沒有相態(tài)變化。這樣的方法和假設雖然可以大大簡化流道設計和對油井生產的控制策略(只用對一個閥門進行控制)。但是，一方面，這種方法得把產油層滲出的混合液中的水分也提升到地面，消耗大量的能量。另一方面，生產油井不能自噴后，其產油層也還具有一定的滲出壓力。該壓力雖然不足以達到油井深度那么高的混合液柱所產生的壓力，但是該壓力所對應的油柱高度可能大于井深，現在的開采方法不能很好的利用這部分壓力。
本實用新型的目的是發(fā)明一種節(jié)能采油裝置，它能充分利用地層能量，減少采油能耗，并可以按最佳油井生產要求進行生產。
本實用新型的結構如附


圖1所示，它有電潛泵1、生產套管2、抽油管3、抽油管控制閥門4、抽油管3與生產套管2之間的環(huán)形密封堵環(huán)5，其特征在于在抽油管3與生產套管2之間的環(huán)形密封堵環(huán)5為圓柱形結構，在其頂部開有天然氣輸出口6并接有流量控制閥門7，在密封堵環(huán)5圓柱下部徑向開有原油輸出口8并接有流量控制閥門9，在天燃氣輸出口6的口部裝有氣體壓力傳感器10，在原油輸出口8的口部裝有液體壓力傳感器11，在采油井近旁裝有標準工業(yè)控制介面12，標準工業(yè)控制介面12通過標準串行通訊接口與可和其它裝置共用的中央控制計算機13相接，在標準工業(yè)控制介面中插有分別與氣體壓力傳感器8和液體壓力傳感器10相連的測量適配模塊14和15，以及還分別插有與電潛泵1、抽油管控制閥門4，接于天燃氣輸出口7的流量控制閥門7以及接于原油輸出口8的流量控制閥門9相連并對其進行控制的控制適配模塊16、17、18和19，電潛泵1在井下倒置，其出口在下面，在電潛泵1出口端接有使油井上部產油層與下部含水層隔離的封隔器20，封隔器20中央有使電潛泵1出口與含水層相通的孔，抽油管3與地面配注水網通過閥門4相連。
附
圖1為本實用新型的結構示意圖。
本實用新型的工作原理如下。當地下油層中的油氣水混合液滲出到油井套管2和抽油管3之間后，由于油氣和水的比重不同，水和油氣將發(fā)生分離。其油氣流上升的速度V可以根據斯托克公式確定。只要有足夠的時間，能夠實現油氣與水的完全分離。這樣，套管2和抽油管3之間上部靠井口位置為分離出的原油和天然氣，而在地下油層下部套管2和抽油管3之間位置為分離出的水。由于電潛泵1工作，把分離的水分加壓后，通過封隔器20回注到含油層下部的含水層中，以保持地下壓力。由于電潛泵1注水時只要求增加較小的壓力克服水在地層中的流動阻力，因而所需能量較小。油氣分離后，在套管2與抽油管3間上部形成了一段油氣柱。由于油氣的比重比水小，在相同地層下力下，油氣柱將更高。因而可以通過井口裝有的原油輸出口8和天然氣輸出口6引出。當地下壓力較低，油柱不能達到井口時，可以控制抽油管3與配注水網相連的閥門4開啟。通過增大地下注水量來增加地層下壓力。由于配注水網在井口保持有大于零的正壓，而通過抽油管3配注的水在電潛泵1入口處與井下套管2和抽油管3之間的空腔相通，因而根據油氣柱高于液柱的情況，石油和天然氣也可以被壓到井口流出。由于本實用新型的在抽油管3與生產套管2之間的環(huán)形密封堵環(huán)5為圓柱形結構，在其頂部開有天然氣輸出口6，下部徑向開有原油輸出口8。到達井口的油氣混合液發(fā)生分離，天然氣集積上部從天然氣輸出口6排出，而原油集于下部從原油輸出口8排出。
本實用新型采用中央控制計算機通過標準工業(yè)控制介面測控的標準機電一體化模式。由可共用的中央控制計算機13定時通過標準串行通訊接口發(fā)出選通測量適配模塊14或15的信號。標準工業(yè)控制介面12在接收到地選信號后。根據傳入的地址值選通相應的測量適配模塊14或15。選通后，測量適配模塊14或15把由壓力傳感器10或11測得的井口氣體輸出口壓力值或原油輸出壓力值經A／D變換后反送給中央控制計算機13。中央控制計算機13在采得兩壓力值后，再依據由中央控制計算機控制的抽油管控制閥門4、天然氣流量控制閥門7和原油流量控制閥門9的開度值以及電潛泵1的工況值，可以計算出井下產油層位置處的壓力以及在環(huán)形密封堵環(huán)5中的液面高度。把這些參數與標準控制模型進行比較。如果產油層位置的壓力較小，中央控制計算機13通過標準串行通訊接口發(fā)出選通控制適配模塊16的地址選通信號。標準工業(yè)控制介面12在收到地選信號后，選通相應的控制適配模塊16。然后中央控制計算機13發(fā)出新的電潛泵1的工況數據，由控制適配模塊16接收鎖存并經D／A變換后控制電潛泵1的工況值。同時，中央控制計算機13再通過標準串行通訊接口發(fā)出選通控制適配模塊19的地址選通信號。標準工業(yè)控制介面12在收到地選信號后，選通相應的控制適配模塊19。選通后中央控制計算機13發(fā)出新的注水流量控制閥門4的開度數據，由控制適配模塊19接收鎖存并經D／A變換后控制注水流量控制閥門4的開度值。當環(huán)形密封堵環(huán)5中的液面高度過低需要調整天然氣流量出控制閥門7的開度時，由中央控制計算機13通過標準串行通訊接口選通相應的控制適配模塊17，并發(fā)出相應的開度值，由其鎖存并D／A變換后，驅動天然氣流量出控制閥門7動作。當環(huán)形密封堵環(huán)5中的液面高度過高需要調整原油流量出控制閥門9的開度時，由中央控制計算機13通過標準串行通訊接口選通相應的控制適配模塊18，并發(fā)出相應的開度值，由其鎖存并D／A變換后，驅動原油流量出控制閥門9動作。
本實用新型由于使用了井下油水分離，分離后的水就地注入的方法，不用把所有油水混合液都提升到地面，可大大減少采油能耗。同時把分離后的水就地注入到地層中，保持了地壓壓力平衡，只需要補充少量的注水并不再需要專用注水井，降低了油田建設成本。由于減少了采油能耗，因而更適用于高含水量的油井生產。
本實用新型的結構簡單，可以使用現有使用電潛泵作為采油泵工作的油井改造，只要把電潛泵倒置放于油層之下的井中，并在電潛泵出口處裝一個使油井上部油區(qū)與下部注水區(qū)分隔的封隔器，增加一套機電一體化測控設備就可。本實用新型由于采用了由可共用的中央控制計算機、標準工業(yè)控制介面加各種適配模塊和由適配模塊驅動動的各種測量執(zhí)行裝置，這種機電一體化方式，結構簡單，便于擴充。
在本實用新型中，標準工業(yè)控制介面12可以選用美國ME公司(MECHATRONICEQUIPMENT INC.)的I／O 32，或是美國OPTO22公司的PB16AH。中央控制計算機13可以選用美國OPTO 22公司的LC4控制器，也可以選用美國ME公司的PCS－1工業(yè)過程控制工作站，還可以選用普通PC計算機。適配模塊14和15可以采用OPTO 22公司的AD3或類似的A／D轉換模塊。適配模塊16可選用OPTO 22公司的DF3或類似的D／F轉換模塊。適配模塊16、18和19可選用OPTO 22公司的DA3或類似的D／A轉換模塊。
權利要求1.一種節(jié)能采油裝置，它有電潛泵(1)、生產套管(2)、抽油管(3)、抽油管控制閥門(4)、抽油管(3)與生產套管(2)之間的環(huán)形密封堵環(huán)(5)，其特征在于在抽油管(3)與生產套管(2)之間的環(huán)形密封堵環(huán)(5)為圓柱形結構，在其頂部開有天然氣輸出口(6)并接有流量控制閥門(7)，在密封堵環(huán)(5)圓柱下部徑向開有原油輸出口(8)并接有流量控制閥門(9)，在天燃氣輸出口(5)的口部裝有氣體壓力傳感器(10)，在原油輸出口(8)的口部裝有液體壓力傳感器(11)，在采油井近旁裝有標準工業(yè)控制介面(12)，標準工業(yè)控制介面(12)通過標準串行通訊接口與可和其它裝置共用的中央控制計算機(13)相接，在標準工業(yè)控制介面中插有分別與氣體壓力傳感器(8)和液體壓力傳感器(10)相連的測量適配模塊(14)和(15)，以及還分別插有與電潛泵(1)、抽油管控制閥門(4)，接于天燃氣輸出口(7)的流量控制閥門(7)以及接于原油輸出口(8)的流量控制閥門(9)相連并對其進行控制的控制適配模塊(16)、(17)、(18)和(19)，電潛泵(1)在井下倒置，其出口在下面，在電潛泵(1)出口端接有使油井上部產油層與下部含水層隔離的封隔器(20)，封隔器(20)中央有使電潛泵(1)出口與含水層相通的孔，抽油管(3)與地面配注水網通過閥門(4)相連。
專利摘要一種節(jié)能采油裝置，它屬于油田石油開采設備。它有電潛泵、生產套管、抽油管及之間的密封堵環(huán)等，其特征在于密封堵環(huán)為圓柱形結構，其頂部開有天然氣輸出口，下部徑向開有原油輸出口，裝有由可共用的中央控制計算機、標準工業(yè)控制介面、各種適配模塊及測控元件組成的機電一體化測控設備，電潛泵在井下倒置并接有封隔器。本實用新型由于使用了井下油水分離，分離后的水就地注入的方法，可大大減少采油能耗，保持了地壓壓力平衡，更適用于高含水量的油井生產。
文檔編號E21B43/00GK2149476SQ9320837
公開日1993年12月15日 申請日期1993年4月8日 優(yōu)先權日1993年4月8日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠