一种采油生产管柱和应用方法与流程

本发明属于油田采油气工程技术领域，具体涉及一种适合高含气采油井的采油生产管柱。

背景技术：

以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱。按照驱替介质来分，气驱主要有N₂驱、CO₂驱、空气驱、烟道气驱、轻烃气驱几种类型。理论研究和国内外油田矿场实践表明，注气驱油是一种有效的提高采收率的方式。目前注气驱已成为提高采收率方法中非常重要的一种技术手段。

油田注气驱后，地层原油粘度降低，流动性能变强，但也同样也会使得原油中含气量增加，在采油过程中，气体与原油混出，造成油井举升效率下降。尤其是在低液量采油井上，当地层原油中气体含量过高时，会出现产气量大于产油量的现象，这时举升管柱中的抽油泵会发生气锁，无法工作，地层原油无法举升至地面，油井产量急剧下降，也就失去了气驱采油提高产量的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是解决高含气采油井存在举升管柱中的抽油泵发生气锁，无法工作，导致地层原油无法举升至地面的问题。

为此，本发明提供了一种采油生产管柱，包括采油树下方的自喷采油井口，所述自喷采油井口的套管三通上接有多根毛细钢管，所有的毛细钢管均向下伸入至油管和套管之间的环形空间内，毛细钢管一侧的外壁与油管外壁贴合，所述油管由多根油管短节组成，相邻的油管短节之间安装有起泡装置，毛细钢管的末端固定在最下端的起泡装置上，油管的下端连接有花管，花管靠近最下端的起泡装置；

所述自喷采油井口还安装有柱塞泵。

所述起泡装置上开设有上进液孔和下进液孔，上进液孔和下进液孔均靠近油管内壁。

所述起泡装置由壳体，以及壳体内的螺旋状搅拌器和存储式锂电池组成，螺旋状搅拌器与存储式锂电池电连接。

所述上进液孔和下进液孔处均安装有球形单流阀。

所述毛细钢管通过方卡子固定于油管外壁。

所述毛细钢管采用不锈钢304制成，内径为4～10mm。

所述起泡装置的外径与油管外径一致，两者通过丝扣连接。

一种采油管柱的应用方法，包括如下步骤：

步骤一，预制采油管柱，并下入井内；

步骤二，打开柱塞泵，将起泡剂泵入毛细钢管内，一部分起泡剂随上进液孔和下进液孔流至起泡装置内，另外一部分起泡剂沿毛细钢管直接流至油套环空内，并与井底的原油形成混合液，混合液经花管进入最底端的起泡装置内，起泡装置对混合液进行搅拌起泡，起泡后的液体在井内伴生气的作用下沿油管被举升至自喷采油井口。

本发明的有益效果：本发明的提供的这种高气液比采油井采油生产管柱，通过在油管上增加起泡装置，使起泡剂产生大量的泡沫携带井底原油，在井筒内地层气体的举升作用下，沿井筒向上举升至地面。该管柱充分利用地层内气体的自然能量，实现了对井底原油的举升，避免了常规抽油机有杆泵采油过程中，抽油泵受地层中气体影响导致的泵效低和不出液的问题。同时该采油管柱可取消抽油机和抽油泵等装置，降低了投资成本，也为采油井举升提供了一种新的方式。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是井深较浅的高含气采油井采油生产管柱示意图。

图2是井深较深的高含气采油井采油生产管柱示意图。

附图标记说明：1、花管；2、油管；3、套管；4、毛细钢管；5、起泡装置；6、自喷采油井口；7、柱塞泵；8、上进液孔；9、下进液孔。

具体实施方式

实施例1：

为了解决高含气采油井存在举升管柱中的抽油泵发生气锁，无法工作，导致地层原油无法举升至地面的问题，本实施例提供了一种采油生产管柱，包括采油树下方的自喷采油井口6，所述自喷采油井口6的套管三通上接有多根毛细钢管4，所有的毛细钢管4均向下伸入至油管2和套管3之间的环形空间内，毛细钢管4一侧的外壁与油管2外壁贴合，所述油管2由多根油管短节组成，相邻的油管短节之间安装有起泡装置5，毛细钢管4的末端固定在最下端的起泡装置5上，油管2的下端连接有花管2，花管2靠近最下端的起泡装置5；所述自喷采油井口6还安装有柱塞泵7。

采油生产管柱的工作过程是：

在浅井上，由于举升高度较低，本实施例提供了如图1所示的采油生产管柱，包括花管1、油管2、套管3、毛细钢管4、起泡装置5、自喷采油井口6、和柱塞泵7。两根毛细钢管4均下至底端的起泡装置5的下方，起泡剂流沿着毛细钢管流至油管2和套管3之间的环形空间内，与油管2和套管3之间的环形空间中的原油形成混合流体，然后流经花管1到达底部的起泡装置处。采用柱塞泵7来实现对毛细钢管4持续注入起泡剂，在下端的起泡装置中未发生起泡完全作用的起泡剂可在上端起泡装置中进行二次搅拌起泡，保证有足量泡沫对原油的携带，从而确保举升效果。

采油生产管柱的工作原理是：

运用气泡和井筒内伴生气的共同推举作用力来实现，主要是通过毛细钢管4向起泡装置5中注入起泡剂，起泡剂在起泡装置5的作用下中产生大量气泡，通过大量气泡携带井筒内原油，通过起泡携和伴生气共同的推举作用使得井筒内原油向上运行至采油井口。当泡沫和伴生气将助推原油举升至地面后，在地面出油管线处加注消泡剂消除原油中的泡沫，原油即可进入地面输油管线。

本发明的提供的这种高气液比采油井采油生产管柱，通过在油管上增加起泡装置，使起泡剂产生大量的泡沫携带井底原油，在井筒内地层气体的举升作用下，沿井筒向上举升至地面。该管柱充分利用地层内气体的自然能量，实现了对井底原油的举升，避免了常规抽油机有杆泵采油过程中，抽油泵受地层中气体影响导致的泵效低和不出液的问题。同时该采油管柱可取消抽油机和抽油泵等装置，降低了投资成本，也为采油井举升提供了一种新的方式。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述起泡装置5上开设有上进液孔8和下进液孔9，上进液孔8和下进液孔9均靠近油管2内壁。

在深井上，由于举升高度较高，需安装多个起泡装置，且在举升过程中需补充起泡剂，本实施例提供了如图2所示的采油生产管柱，柱塞泵7持续对毛细钢管4进行加注起泡剂，起泡剂沿着毛细钢管4逐渐向下流动，一部分起泡剂随上进液孔8和下进液孔9流至起泡装置5；一部分起泡剂沿毛细钢管4直接流至油管2与套管3之间的环形空间中，与井底的原油形成混合液。

混合有起泡剂的原油经花管1由油套环空进入最下端的起泡装置5处，搅拌器启动，起泡剂产生大量的起泡，携带原油在地层伴生气的作用下沿油管向上举升。泡沫携带原油在油管内伴生气的作用下沿油管向上举升，当举升至另外一个起泡装置5时，起泡装置5中加注的起泡剂与携带上来的原油继续混合，起泡剂在起泡装置中产生更多的泡沫，在伴生气的作用下携带原油继续向上举升。当原油每经过一个起泡装置5时，起泡装置5均会对流经的原油进行搅拌，从而使得每段具有足量的泡沫携带原油，实现对原油的助推举升作用，直至流至自喷采油井口6。

需要说明的是，起泡装置5上的上进液孔8和下进液孔9可用于补充起泡剂。所述起泡剂以多种表面活性剂和辅助剂制成的一种复合型发泡剂，在高温地层中（>90℃）也具有较强的起泡能力，有泡沫稳定性好，携液量大，携砂能力强，抗油、抗盐的优点。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述起泡装置5由壳体，以及壳体内的螺旋状搅拌器和存储式锂电池组成，螺旋状搅拌器与存储式锂电池电连接。

起泡装置5的钢级和外径均与油管2相同，长度为10米，通过丝扣实现与油管2的连接。起泡装置5内部有螺旋状搅拌器，由存储式锂电池提供搅拌器驱动力，当含有起泡剂的流体流过起泡装置5时，搅拌器感应到液体流动时就自动启动，使液态的起泡剂迅速变成大量泡沫，泡沫携带井筒内原油，助推井筒内流体演油管上行至自喷采油井口。

起泡装置5具体的下井数量和位置可根据油井的井深、产液量、气液比大小进行设计；通常情况下，对于较浅的井起泡装置下入数量较少，井深的井下入数量会有所增加。

实施例4：

在实施例2的基础上，所述上进液孔8和下进液孔9处均安装有球形单流阀。油管壁上的毛细钢管4分别在起泡装置5的上进液孔8和下进液孔9孔处安装有特制的三通连接，实现进液孔以及进液孔上下段的毛细钢管4的连接，保证起泡剂能够流入需要补充起泡剂的起泡装置5中的同时也能顺利的流至油管2和套管3的环形空间中。进液孔处有球形单流阀控制液体流向，使得起泡剂能顺利流入起泡装置处，而起泡装置内流体不会返出至油套环空，从而保证在每个起泡装置处均有足量的起泡剂能够产生泡沫携带原油助推举升至地面。

实施例5：

在实施例1的基础上，所述毛细钢管4采用不锈钢304制成，内径为4～10mm。所述起泡装置5的外径与油管2外径一致，两者通过丝扣连接。

毛细钢管4选用的是不锈钢304毛细管，内径4-10mm，具有较好的柔软性，且耐腐蚀、耐高温、耐偏磨。毛细钢管4共有两组，均位于油套环空中，通过采用方卡子固定于油管2外壁上，且毛细钢管4的下入深度与最底端起泡装置5的深度一致。毛细钢管4首端固定在自喷采油井口6的套管三通上，外接小型柱塞泵7对毛细钢管4中加注起泡剂；末端固定在下入最深的起泡装置5上。毛细钢管在部分起泡装置进液孔的位置均安装有球形单流阀，通过球形单流阀来控制毛细钢管中起泡剂的流向（流至当前起泡装置或沿着管壁继续向下流动），从而保证起泡装置部位均有足量的起泡剂。

实施例6：

一种采油管柱的应用方法，包括如下步骤：

步骤一，预制采油管柱，并下入井内；

步骤二，打开柱塞泵7，将起泡剂泵入毛细钢管4内，一部分起泡剂随上进液孔8和下进液孔9流至起泡装置5内，另外一部分起泡剂沿毛细钢管4直接流至油套环空内，并与井底的原油形成混合液，混合液经花管2进入最底端的起泡装置5内，起泡装置5对混合液进行搅拌起泡，起泡后的液体在井内伴生气的作用下沿油管2被举升至自喷采油井口6。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。