空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置和方法以及空氣驅(qū)注采系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置和方法以及空氣驅(qū)注采系統(tǒng)。所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置包括：磁性開窗管柱；所述磁性開窗管柱包括：管柱本體、設(shè)置在所述管柱本體上的開窗、以及設(shè)置在所述管柱本體上并位于所述開窗之外的第一磁極對(duì)；所述第一磁極對(duì)所述管柱本體內(nèi)位于所述開窗處的氧氣進(jìn)行磁場(chǎng)磁化，被磁化的氧氣從所述管柱本體內(nèi)經(jīng)過所述開窗離開所述管柱本體。所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)包括：磁性開窗管柱。所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制方法采用磁性開窗管柱。本發(fā)明提高空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全性。
【專利說明】
空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置和方法以及空氣驅(qū)注采系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置和方法以及空氣驅(qū)注采系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，注空氣低溫氧化技術(shù)具有煙道氣驅(qū)和熱效應(yīng)作用，氣 源豐富、成本低廉，是一項(xiàng)用于低滲透、輕質(zhì)油油藏提高采收率的新技術(shù)，但是，注空氣工藝 過程中存在很多安全問題。其中爆炸(產(chǎn)出氣-空氣混合物體積分?jǐn)?shù)達(dá)到爆炸范圍）是制約 其發(fā)展的主要安全隱患。空氣里的氧氣與產(chǎn)出天然氣混合，容易發(fā)生爆炸。
[0003] 目前空氣驅(qū)起步較晚，未在油田得到較大規(guī)模的推廣與應(yīng)用，理論和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)缺 乏;注空氣提高采收率安全控制理論分析與技術(shù)研究尚不完善，尚未確定可靠、有效的空氣 驅(qū)產(chǎn)出井安全控制方法。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題:缺乏有效的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置和方法以及空氣驅(qū)注采系統(tǒng)，以解 決現(xiàn)有空氣驅(qū)產(chǎn)出井不安全的問題。
[0006] 為此，本發(fā)明提出一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全 控制裝置包括:磁性開窗管柱；
[0007] 所述磁性開窗管柱包括:管柱本體、設(shè)置在所述管柱本體上的開窗、以及設(shè)置在所 述管柱本體上并位于所述開窗之外的第一磁極對(duì)；
[0008] 所述第一磁極對(duì)所述管柱本體內(nèi)位于所述開窗處的氧氣進(jìn)行磁場(chǎng)磁化，被磁化的 氧氣從所述管柱本體內(nèi)經(jīng)過所述開窗離開所述管柱本體。
[0009] 進(jìn)一步地，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置還包括:連接在所述磁性開窗管柱 下方的集氣罩；
[0010]所述集氣罩包括:環(huán)狀的罩體和連接所述罩體的連接管，所述連接管與所述管柱 本體連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第一磁極對(duì)位于所述開窗的上下兩端。
[0012] 進(jìn)一步地，所述開窗至少包括第一組開窗，所述第一組開窗包括:多個(gè)依次上下排 布并沿所述管柱本體軸線方向設(shè)置的第一開窗。
[0013] 進(jìn)一步地，所述開窗還包括第二組開窗，所述第二組開窗包括:多個(gè)依次上下排布 并沿所述管柱本體軸線方向設(shè)置的第二開窗，所述第二組開窗與所述第一組開窗以及所述 管柱本體軸線位于同一平面內(nèi)，并且所述第二組開窗與所述第一組開窗在所述管柱本體軸 線方向上相互錯(cuò)開。
[0014] 進(jìn)一步地，所述第二組開窗與所述第一組開窗形成一套開窗，所述開窗包括:兩套 開窗，分別為第一套開窗和第二套開窗，第一套開窗和第二套開窗的相位差為90度。
[0015] 進(jìn)一步地，所述連接管上設(shè)有第二磁極對(duì)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述第二磁極對(duì)的設(shè)置方向?yàn)樗椒较颉?br>[0017] 進(jìn)一步地，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置還包括:設(shè)置在所述磁性開窗管柱 和集氣罩之外的套管，以及設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之內(nèi)的油管和抽油栗，所述 套管與所述磁性開窗管柱之間形成環(huán)空，該環(huán)空為氧氣通道，所述被磁化的氧氣經(jīng)過所述 氧氣通道從井底向井上流動(dòng)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置還包括:連接在所述磁性開窗管柱 之上的上段管柱、以及位于井口處的井口裝置，所述上段管柱連接在所述井口裝置的下方， 所述井口裝置包括:與所述上段管柱連接的氧氣排出套管接口，所述被磁化的氧氣從氧氣 排出套管接口中排出到井上。
[0019] 進(jìn)一步地，所述井口裝置還包括:用于探測(cè)井下液面的液面測(cè)試套管接口，所述液 面測(cè)試套管接口連接所述環(huán)空。
[0020] 進(jìn)一步地，所述井口裝置還包括:連接所述上段管柱的注入空氣套管接口。
[0021] 進(jìn)一步地，所述集氣罩還包括:套設(shè)在所述環(huán)狀的罩體之外的封隔膠環(huán)，所述封隔 膠環(huán)位于所述環(huán)狀的罩體與所述套管之間。
[0022] 本發(fā)明還提出一種空氣驅(qū)注采系統(tǒng)，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)包括：
[0023] 磁性開窗管柱，所述磁性開窗管柱包括：管柱本體、設(shè)置在所述管柱本體上的開 窗、以及設(shè)置在所述管柱本體上并位于所述開窗之外的第一磁極對(duì)；
[0024]連接在所述磁性開窗管柱下方的集氣罩，所述集氣罩包括:環(huán)狀的罩體和連接所 述罩體的連接管，所述連接管與所述管柱本體連接；
[0025] 設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之外的套管，所述套管與所述磁性開窗管柱之 間形成環(huán)空；
[0026] 設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之內(nèi)的油管和抽油栗；
[0027] 位于井口處的井口裝置，所述井口裝置分別連接所述環(huán)空、和所述油管；
[0028] 連接在所述磁性開窗管柱之上的上段管柱，所述上段管柱連接在所述井口裝置的 下方；
[0029]火炬塔，連接所述井口裝置；
[0030]外輸油管線，連接所述井口裝置；
[0031] 外輸氣管線，連接所述井口裝置。
[0032] 進(jìn)一步地，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)還包括:緩沖罐，連接在所述火炬塔與所述井口裝 置之間。
[0033] 進(jìn)一步地，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)還包括:地面分離器，連接在所述外輸氣管線與所 述井口裝置之間。
[0034] 本發(fā)明還提出一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制方法，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制 方法包括：
[0035] 將前面所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置放入井下；
[0036] 然后進(jìn)行空氣驅(qū)，抽采天然氣，在井下通過磁力作用，將氧氣逐漸從產(chǎn)出的天然氣 與空氣的混合氣體中分離出來。
[0037] 本發(fā)明在井下通過磁力作用，將氧氣逐漸從產(chǎn)出的天然氣與空氣的混合氣體中分 離出來，從而降低了混合氣體中的氧氣含量，減小爆炸隱患，大大提高空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全 性，而且磁極較穩(wěn)定，且能耗低。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明的空氣驅(qū)注采系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明的空氣驅(qū)注采系統(tǒng)的井下部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明的集氣罩的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖4為本發(fā)明的集氣罩的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中去除了封隔膠環(huán)；
[0042] 圖5為本發(fā)明的磁性開窗管柱的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖6為本發(fā)明的磁性開窗管柱的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖7從主視方向的剖視結(jié)構(gòu)示出了本發(fā)明的磁性開窗管柱的工作原理；
[0045] 圖8從俯視方向的剖視結(jié)構(gòu)示出了本發(fā)明的磁性開窗管柱的工作原理；
[0046] 圖9為本發(fā)明的油管和抽油栗的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖10為本發(fā)明的油管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖11為本發(fā)明的井口裝置的主視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049] 圖12為本發(fā)明的井口裝置與油管的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖13為圖12的俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖14為甲烷濃度與燃爆關(guān)系圖。
[0052] 附圖標(biāo)號(hào)說明：
[0053] 1火炬塔2井口裝置3井下管柱4油層
[0054] 10緩沖罐20地面分離器21外輸油管線22外輸氣管線
[0055] 30套管31磁性開窗管柱32集氣罩33無縫管柱34上段管柱35油管36抽油桿
[0056] 37抽油栗38環(huán)空41產(chǎn)出油42油氣界面
[0057] 318管柱本體310開窗3101第一開窗3102第二開窗312第一磁極對(duì)3121 η極 3122 s極3123氧氣3125氮?dú)夂吞烊粴?101第一開窗3102第二開窗
[0058] 320罩體321連接管322導(dǎo)向輪323封隔膠環(huán)324第二磁極對(duì)3241 η極3242s 極
[0059] 21第一井口裝置22第二井口裝置
[0060] 210法蘭盤211油管密封套212油管密封套接口 213分離管接口 214內(nèi)絲扣 [0061 ] 220套管接頭221閥門
[0062] 351單向密封塞371凡爾
【具體實(shí)施方式】
[0063] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說明】本發(fā) 明。
[0064] 如圖1、圖2和圖5、圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置包括： 磁性開窗管柱31;
[0065] 所述磁性開窗管柱31包括:管柱本體318、設(shè)置在所述管柱本體上的開窗310、以及 設(shè)置在所述管柱本體318上并位于所述開窗310之外的第一磁極對(duì)312;第一磁極對(duì)312包 括:分別設(shè)置在開窗310上下兩端的η極3121和s極3122,這樣，能夠使氧氣在上下或豎直方 向被磁化;η極3121和s極3122均為永久磁體，磁極較穩(wěn)定，且能耗低。
[0066] 如圖7和圖8所示，所述第一磁極對(duì)312所述管柱本體內(nèi)位于所述開窗處的氧氣 3123進(jìn)行磁場(chǎng)磁化，被磁化的氧氣從所述管柱本體318內(nèi)經(jīng)過所述開窗310離開所述管柱本 體 318。
[0067] 如圖14所示，根據(jù)燃燒理論，甲烷等可燃?xì)怏w在空氣內(nèi)燃爆，存在一個(gè)最小的燃爆 氧濃度，其對(duì)應(yīng)的點(diǎn)稱為燃爆臨界點(diǎn)，與可燃?xì)怏w的爆炸上下限濃度點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)三角形， 通常稱為Coward爆炸三角形，只有當(dāng)混合物濃度范圍處于此爆炸三角形內(nèi)，系統(tǒng)才有可能 發(fā)生爆炸。
[0068]圖14中，區(qū)域I:爆炸三角區(qū)；區(qū)域II:欠氧區(qū)，增加氧氣(空氣)可爆炸；區(qū)域III:欠 甲烷區(qū)，增加甲烷可爆炸;區(qū)域IV:安全區(qū)，不爆炸。
[0069] 磁化分離氧（氣）：主要由構(gòu)成不均勻磁場(chǎng)的永久磁體、氧氣通道以及加熱氧氣的 電加熱體等基本部分組成。當(dāng)空氣處于不均勻磁場(chǎng)附近時(shí)，其中的氧氣被磁場(chǎng)磁化，體積磁 化率升高，并被磁極吸引進(jìn)入氧氣通道并使氧氣連續(xù)不斷地向前移動(dòng)，形成熱磁對(duì)流，于是 氧氣從空氣中分離出來。
[0070] 進(jìn)一步地，如圖2、圖3和圖4所示，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置還包括:連接 在所述磁性開窗管柱下方的集氣罩32;集氣罩32起到收集油氣界面42上的氣體(空氣和天 然氣的混合氣體）的作用，所述集氣罩32包括：環(huán)狀的罩體320和連接所述罩體的連接管 321，所述連接管321與所述管柱本體318連接。環(huán)狀的罩體320收集的氣體經(jīng)過連接管321進(jìn) 入到磁性開窗管柱31中，環(huán)狀的罩體320相當(dāng)于油煙機(jī)的罩體，連接管321相當(dāng)于油煙機(jī)的 排煙管。
[0071] 進(jìn)一步地，如圖7和圖8所示，所述開窗310至少包括第一組開窗，所述第一組開窗 包括:多個(gè)依次上下排布并沿所述管柱本體軸線方向設(shè)置的第一開窗3101。
[0072] 進(jìn)一步地，所述開窗還包括第二組開窗，所述第二組開窗包括:多個(gè)依次上下排布 并沿所述管柱本體318軸線方向設(shè)置的第二開窗3102,所述第二組開窗與所述第一組開窗 以及所述管柱本體軸線位于同一平面內(nèi)，并且所述第二組開窗與所述第一組開窗在所述管 柱本體軸線方向上相互錯(cuò)開，以形成不均勻磁場(chǎng)。
[0073] 進(jìn)一步地，所述第二組開窗與所述第一組開窗形成一套開窗，所述開窗包括:兩套 開窗，分別為第一套開窗和第二套開窗，第一套開窗和第二套開窗的相位差為90度。如圖8 所示，環(huán)形的管柱本體318上設(shè)有4組開窗，這四組開窗兩兩相對(duì)設(shè)置，相對(duì)的兩組開窗的連 線相互垂直，這樣，能夠使整個(gè)管柱本體318內(nèi)的其他基本上在周向方向上都能受到磁化， 沒有漏洞。
[0074] 進(jìn)一步地，如圖3和圖4所示，集氣罩32的所述連接管321上設(shè)有第二磁極對(duì)324，第 二磁極對(duì)324包括η極3241和s極3242,起到初步磁化氣體的作用。
[0075] 進(jìn)一步地，所述第二磁極對(duì)324的設(shè)置方向?yàn)樗椒较颍c磁性開窗管柱的第一磁 極對(duì)312的方向垂直，以相互配合。
[0076] 進(jìn)一步地，所述集氣罩還包括:套設(shè)在所述環(huán)狀的罩體320之外的封隔膠環(huán)323，所 述封隔膠環(huán)323位于所述環(huán)狀的罩體與所述套管之間，起到密封作用，以使油氣界面42上的 氣體不泄露，都收集到罩體320內(nèi)。所述集氣罩32還包括:設(shè)置在封隔膠環(huán)323之下的導(dǎo)向 輪，以使集氣罩32能夠在套管中移動(dòng)。
[0077]進(jìn)一步地，如圖2所示，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置還包括:設(shè)置在所述磁 性開窗管柱和集氣罩之外的套管30,以及設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之內(nèi)的油管35 和抽油栗37，抽油栗37伸入到產(chǎn)出油41中。如圖9和圖10所示，油管35中設(shè)有抽油栗37，以及 連接抽油栗37的抽油桿36,抽油桿36下方連接有單向密封塞351，抽油栗37的下方設(shè)有凡爾 371，以實(shí)現(xiàn)抽油。
[0078] 如圖2、圖7和圖8所示，所述套管30與所述磁性開窗管柱31之間形成環(huán)空38,該環(huán) 空38為氧氣通道，油管35位于磁性開窗管柱31內(nèi)，產(chǎn)出油從油管內(nèi)抽走，氧氣3123從油管35 與于磁性開窗管柱31之間的環(huán)空上升，在上升過程中，氮?dú)夂吞烊粴?125沒有被磁化，一直 沿著油管35與于磁性開窗管柱31之間的環(huán)空上升，氧氣3123由于被磁化，在開窗處310處離 開管柱本體318,進(jìn)入環(huán)空38,所述被磁化的氧氣3123經(jīng)過所述氧氣通道從井底向井上流 動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)氧氣3123與氮?dú)夂吞烊粴?125之間的分離。
[0079] 進(jìn)一步地，如圖1和圖2所示，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置還包括:連接在所 述磁性開窗管柱之上的上段管柱34、以及位于井口處的井口裝置2，所述上段管柱34例如為 無縫管柱，連接在所述井口裝置的下方。如圖13所示，所述井口裝置2包括:依次上下連接的 第一井口裝置21和第二井口裝置22。第一井口裝置21為普通油管井口裝置，連接油管，起到 普通的輸油的作用。第二井口裝置22為特殊套管井口裝置，起到分離或輸送氧氣的作用。
[0080] 如圖11和圖12所示，第一井口裝置21包括:法蘭盤210,法蘭盤210為雙層結(jié)構(gòu)，法 蘭盤的上層設(shè)有油管密封套接口 212,油管密封套接口 212的內(nèi)壁為光滑密封面，油管密封 套接口 212中安裝有油管密封套211。法蘭盤的下層設(shè)有分離管接口 213,連接上段管柱34分 離管也稱為上段管柱34，分離管接口 213的內(nèi)壁為內(nèi)絲扣。
[0081] 第二井口裝置22包括:與所述上段管柱連接的氧氣排出套管接口，所述被磁化的 氧氣從氧氣排出套管接口中排出到井上。
[0082] 進(jìn)一步地，第二井口裝置22還包括：用于探測(cè)井下液面的液面測(cè)試套管接口，用于 液面測(cè)試。測(cè)試液面的聲波可沿分離管(磁性開窗管柱)與油管的環(huán)空進(jìn)入，探測(cè)液面。所述 液面測(cè)試套管接口連接所述環(huán)空38。
[0083]進(jìn)一步地，如圖13所示，第二井口裝置22還包括:連接所述上段管柱的注入空氣套 管接口 220，用于注入空氣。注入空氣套管接口 220上設(shè)有閥門221。
[0084]如圖1和圖2所示，本發(fā)明還提出一種空氣驅(qū)注采系統(tǒng)，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)包括： [0085]井下管柱3,伸入到油層4中，井下管柱3包括:磁性開窗管柱31、集氣罩32、套管30、 油管35和抽油栗37。
[0086]位于井口處的井口裝置2，所述井口裝置分別連接所述環(huán)空38、井下管柱3和所述 油管35;
[0087]連接在所述磁性開窗管柱之上的上段管柱34,所述上段管柱連接在所述井口裝置 2的下方；
[0088]火炬塔1，連接所述井口裝置2;
[0089]外輸油管線21，連接所述井口裝置2;
[0090]外輸氣管線22，連接所述井口裝置2。
[0091]所述磁性開窗管柱包括:管柱本體、設(shè)置在所述管柱本體上的開窗、以及設(shè)置在所 述管柱本體上并位于所述開窗之外的第一磁極對(duì)；
[0092] 連接在所述磁性開窗管柱下方的集氣罩32包括:環(huán)狀的罩體和連接所述罩體的連 接管，所述連接管與所述管柱本體連接；
[0093] 套管30設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之外，所述套管與所述磁性開窗管柱之 間形成環(huán)空38;
[0094]油管35和抽油栗37,設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之內(nèi)；
[0095]天然氣濃度低于1 %時(shí)，無經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在井口通過火炬塔1放空引燃;若天然氣濃度 高于30%時(shí)，則無安全隱患;天然氣濃度介于1%~30%時(shí)，存在安全隱患，則采用以上管柱 設(shè)計(jì)，分離混合氣體中的氧氣。由于氧分子為順磁分子，而天然氣內(nèi)氣體（甲烷為主要含量） 及氮?dú)鉃榉琼槾欧肿?。利用磁力及長(zhǎng)距離作用過程，將氧氣逐漸從混合氣體中分離出來。
[0097] 其中F為X方向受到的磁化力，μ〇為真空磁導(dǎo)率，X為介質(zhì)的體積磁化率，B為磁感應(yīng) 強(qiáng)度
為場(chǎng)強(qiáng)梯度。氧氣和氮?dú)饩哂胁煌拇判?，氧氣呈現(xiàn)順磁性，x>〇,在梯度磁場(chǎng)中 所受磁化力方向?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度增大方向；而天然氣內(nèi)氣體（甲烷為主要含量)及氮?jiǎng)t呈抗磁 性，x〈0，在梯度磁場(chǎng)中所受磁化力方向?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度降低方向。因此空氣在高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)作 用下，其中的甲烷分子及氮分子向磁場(chǎng)強(qiáng)的地方聚集，而氮分子則向磁場(chǎng)弱的地方集中從 而達(dá)到氧氮分離的目的。由式(1)可知，磁場(chǎng)越強(qiáng)，場(chǎng)強(qiáng)梯度越大，氧分子受到的磁化力就越 大，分離效果就越明顯。（本發(fā)明中磁場(chǎng)例如需要達(dá)到0.1T或0.1T左右)氧氣分子分離效果 明顯;磁性開窗管柱較長(zhǎng)，（越長(zhǎng)越好，例如為0.8m以上)且在沿途不同位置設(shè)置磁極。
[0098] 進(jìn)一步地，如圖1所示，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)還包括:緩沖罐10，連接在所述火炬塔 1與所述井口裝置2之間，以起到緩沖作用。
[0099] 進(jìn)一步地，如圖1所示，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)還包括:地面分離器20(進(jìn)一步分離天 然氣與氧氣，保障安全性），連接在所述外輸氣管線22與所述井口裝置2之間。
[0100]本發(fā)明還提出一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制方法，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制 方法包括：
[0101]將前面所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置放入井下；
[0102] 然后進(jìn)行空氣驅(qū)，抽采天然氣，在井下通過磁力作用，將氧氣逐漸從產(chǎn)出的天然氣 與空氣的混合氣體中分離出來。
[0103] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0104] 1.將空氣驅(qū)產(chǎn)出井的天然氣濃度在安全范圍之內(nèi)，減小爆炸隱患，大大提高空氣 驅(qū)產(chǎn)出井的安全性；
[0105] 2.磁性開窗管柱較長(zhǎng)，例如為0.8m以上，且在沿途不同位置設(shè)置磁極，氧氣分子分 離效果明顯；
[0106] 2.磁極較穩(wěn)定，且能耗低。
[0107] 以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本 發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝 置包括:磁性開窗管柱； 所述磁性開窗管柱包括:管柱本體、設(shè)置在所述管柱本體上的開窗、以及設(shè)置在所述管 柱本體上并位于所述開窗之外的第一磁極對(duì)； 所述第一磁極對(duì)所述管柱本體內(nèi)位于所述開窗處的氧氣進(jìn)行磁場(chǎng)磁化，被磁化的氧氣 從所述管柱本體內(nèi)經(jīng)過所述開窗離開所述管柱本體。2. 如權(quán)利要求1所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井 的安全控制裝置還包括:連接在所述磁性開窗管柱下方的集氣罩； 所述集氣罩包括:環(huán)狀的罩體和連接所述罩體的連接管，所述連接管與所述管柱本體 連接。3. 如權(quán)利要求1所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述第一磁極對(duì)位 于所述開窗的上下兩端。4. 如權(quán)利要求1所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述開窗至少包括 第一組開窗，所述第一組開窗包括:多個(gè)依次上下排布并沿所述管柱本體軸線方向設(shè)置的 第一開窗。5. 如權(quán)利要求4所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述開窗還包括第 二組開窗，所述第二組開窗包括:多個(gè)依次上下排布并沿所述管柱本體軸線方向設(shè)置的第 二開窗，所述第二組開窗與所述第一組開窗以及所述管柱本體軸線位于同一平面內(nèi)，并且 所述第二組開窗與所述第一組開窗在所述管柱本體軸線方向上相互錯(cuò)開。6. 如權(quán)利要求5所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述第二組開窗與 所述第一組開窗形成一套開窗，所述開窗包括:兩套開窗，分別為第一套開窗和第二套開 窗，第一套開窗和第二套開窗的相位差為90度。7. 如權(quán)利要求2所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述連接管上設(shè)有 第二磁極對(duì)。8. 如權(quán)利要求7所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述第二磁極對(duì)的 設(shè)置方向?yàn)樗椒较颉?. 如權(quán)利要求2所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井 的安全控制裝置還包括:設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之外的套管，以及設(shè)置在所述 磁性開窗管柱和集氣罩之內(nèi)的油管和抽油栗，所述套管與所述磁性開窗管柱之間形成環(huán) 空，該環(huán)空為氧氣通道，所述被磁化的氧氣經(jīng)過所述氧氣通道從井底向井上流動(dòng)。10. 如權(quán)利要求9所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出 井的安全控制裝置還包括:連接在所述磁性開窗管柱之上的上段管柱、以及位于井口處的 井口裝置，所述上段管柱連接在所述井口裝置的下方，所述井口裝置包括:與所述上段管柱 連接的氧氣排出套管接口，所述被磁化的氧氣從氧氣排出套管接口中排出到井上。11. 如權(quán)利要求10所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述井口裝置還 包括:用于探測(cè)井下液面的液面測(cè)試套管接口，所述液面測(cè)試套管接口連接所述環(huán)空。12. 如權(quán)利要求11所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述井口裝置還 包括:連接所述上段管柱的注入空氣套管接口。13. 如權(quán)利要求9所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置，其特征在于，所述集氣罩還包 括:套設(shè)在所述環(huán)狀的罩體之外的封隔膠環(huán)，所述封隔膠環(huán)位于所述環(huán)狀的罩體與所述套 管之間。14. 一種空氣驅(qū)注采系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)包括： 磁性開窗管柱，所述磁性開窗管柱包括:管柱本體、設(shè)置在所述管柱本體上的開窗、以 及設(shè)置在所述管柱本體上并位于所述開窗之外的第一磁極對(duì)； 連接在所述磁性開窗管柱下方的集氣罩，所述集氣罩包括:環(huán)狀的罩體和連接所述罩 體的連接管，所述連接管與所述管柱本體連接； 設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之外的套管，所述套管與所述磁性開窗管柱之間形 成環(huán)空； 設(shè)置在所述磁性開窗管柱和集氣罩之內(nèi)的油管和抽油栗； 位于井口處的井口裝置，所述井口裝置分別連接所述環(huán)空、和所述油管； 連接在所述磁性開窗管柱之上的上段管柱，所述上段管柱連接在所述井口裝置的下 方； 火炬塔，連接所述井口裝置； 外輸油管線，連接所述井口裝置； 外輸氣管線，連接所述井口裝置。15. 如權(quán)利要求14所述的一種空氣驅(qū)注采系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)還包 括:緩沖罐，連接在所述火炬塔與所述井口裝置之間。16. 如權(quán)利要求14所述的一種空氣驅(qū)注采系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣驅(qū)注采系統(tǒng)還包 括:地面分離器，連接在所述外輸氣管線與所述井口裝置之間。17. -種空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制方法，其特征在于，所述空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制方 法包括： 將權(quán)利要求1所述的空氣驅(qū)產(chǎn)出井的安全控制裝置放入井下； 然后進(jìn)行空氣驅(qū)，抽采天然氣，在井下通過磁力作用，將氧氣逐漸從產(chǎn)出的天然氣與空 氣的混合氣體中分離出來。
【文檔編號(hào)】E21B17/00GK105986788SQ201610471941
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】許世京, 馬德勝, 陳興隆, 李實(shí) , 俞宏偉
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油天然氣股份有限公司