一种分层点火工艺管柱及其分层点火的方法
【专利摘要】本发明为一种分层点火工艺管柱及其分层点火的方法，分层点火工艺管柱设置在具有上部油层和下部油层的油井的套管中，包括双层注气管组，双层注气管组包括同心设置的内管和外管，内管中设置电点火器，双层注气管组的底部、且位于上部油层的位置固定连接有分层注气工具，分层注气工具的底部连接有延伸至下部油层的上下贯通的下端管柱；分层注气工具中设置有内管注气通道和外管注气通道，内管注气通道中能滑动地设置有改变内管注气通道中气体流动方向的滑动塞。使用该管柱进行分层点火时，先进行下部油层点火后再进行上部油层点火。该分层点火工艺管柱及其分层点火的方法实现火驱过程中两个油层分别点火和定量注气，有效降低成本，提高火驱效果。
【专利说明】
一种分层点火工艺管柱及其分层点火的方法
技术领域
[0001]本发明涉及油井生产领域，尤其涉及一种分层点火工艺管柱及其点火方法。
【背景技术】
[0002]火驱是稠油油藏开发后期重要的转换方式。在火驱开发过程中，油藏在纵向动用程度上存在着较大差异，各层吸气不均，存在单层突进，导致注气井注空气参数提高难度大，生产井则表现为构造高部位先见效，构造低部位后见效，且存在见效不均并有突进现象的问题。吸气剖面监测结果表明:火驱总体动用程度整体达到75%，但是纵向上动用状况存在较大差异。为改善火驱油层纵向动用状况，解决注气不均的矛盾，有必要开展火驱分层注气技术的研究与现场试验，以实现注气井的相对均匀注气，改善火驱开发效果。分层火驱是在常规火驱的基础上，人为的将开发目的层进行分层，实现分层火驱开发，保证分层火驱开发效果的重点是每小层的成功点火和注气，以形成平稳的燃烧前缘，实现地下原油的顺利驱替。
[0003]火烧油层成功的关键是油层点火的成功。油层点火主要有化学点火、电点火两种，在电点火的过程中，点火器对周围油藏进行加热，井口辅助空气注入使油层发生自燃点火。点火成功后需要根据油层燃烧特性持续注入定量空气使油层易燃部分保持燃烧，高凝油受热流动而采出。电点火技术能够通过电加热器获取更高的点火温度，适用于油层燃烧门槛温度较高的油井，但现阶段单井电点火受制于管柱结构，只能进行单层点火单层定量注气，多层点火多层分别定量注气现阶段无法实现。
[0004]由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种分层点火工艺管柱及其点火方法，以实现火驱过程中两个油层分别点火和定量注气。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种分层点火工艺管柱及其点火方法，克服现有技术中单层点火工艺存在的问题，实现火驱过程中两个油层分别点火和定量注气，有效降低成本，提高火驱效果。
[0006]本发明的目的是这样实现的，一种分层点火工艺管柱，所述分层点火工艺管柱设置在具有上部油层和下部油层的油井的套管中，套管上设置有与上部油层和下部油层连通的筛孔，所述分层点火工艺管柱包括顶部与井口装置连通的双层注气管组，所述双层注气管组包括同心设置的内管和外管，所述内管和所述外管之间形成下层注气环空，所述内管中设置电点火器，所述分层点火工艺管柱上自上而下套设有封隔上部油层与井口、上部油层与下部油层的第一封隔器和第二封隔器；
[0007]所述双层注气管组的底部、且位于上部油层的位置固定连接有分层注气工具，所述分层注气工具的底部连接有延伸至下部油层的上下贯通的下端管柱;所述分层注气工具中设置有顶部与所述内管连通的、底部封闭的内管注气通道，所述分层注气工具中还设置有能连通所述下层注气环空和所述下端管柱的内腔的外管注气通道，所述内管注气通道的侧壁上贯通设置有能连通所述外管注气通道的第一出气口，所述内管注气通道的侧壁上还贯通设置有能连通上部油层的第二出气口，所述内管注气通道中能滑动地设置有改变所述内管注气通道中气体流动方向的滑动塞。
[0008]在本发明的一较佳实施方式中，所述分层注气工具包括一主体，所述主体的中心处设置所述内管注气通道，所述主体上、位于所述内管注气通道的一侧设置所述外管注气通道，所述内管注气通道与所述外管注气通道相邻的侧壁底部设置所述第一出气口，所述内管注气通道的另一侧的侧壁上方设置所述第二出气口，所述滑动塞的中心处设置有上下贯通的过气孔;所述滑动塞位于所述内管注气通道的上方时所述第二出气口封闭，所述内管的内腔、所述过气孔、所述内管注气通道、所述第一出气口、所述外管注气通道和所述下端管柱、所述筛孔构成下部油层点火通道;所述滑动塞位于所述内管注气通道的下方时所述第一出气口封闭，所述内管的内腔、所述内管注气通道、所述第二出气口、所述筛孔构成上部油层点火通道。
[0009]在本发明的一较佳实施方式中，所述主体的中心处设置上下贯通的通孔，所述通孔的底部固定连接有密封所述通孔底部的固定塞，所述固定塞的上方形成所述内管注气通道。
[0010]在本发明的一较佳实施方式中，所述内管注气通道的侧壁顶部密封连接所述内管的外壁底部，所述主体的顶部向下设置有连接槽，所述连接槽的侧壁与所述外管的外壁底部密封连接，所述下层注气环空与所述外管注气通道密封导通。
[0011]在本发明的一较佳实施方式中，所述内管注气通道的侧壁上部设置有剪切销钉，所述滑动塞的外壁能卡接于所述剪切销钉上。
[0012]在本发明的一较佳实施方式中，所述分层注气工具的底部连接有过渡连接管，所述过渡连接管的底部固定连接所述下端管柱。
[0013]在本发明的一较佳实施方式中，所述过渡连接管上位于所述分层注气工具的下方设置有直径向下渐缩的锥管段。
[0014]在本发明的一较佳实施方式中，所述井口装置上设置有与所述内管连通的内管注气管，所述井口装置上还设置有与所述下层注气环空连通的外管注气管。
[0015]在本发明的一较佳实施方式中，所述外管的外壁位于上部油层上方的位置套设所述第一封隔器，所述下端管柱位于所述上部油层和所述下部油层之间的位置套设所述第二封隔器。
[0016]本发明的目的还可以这样实现，一种利用所述分层点火工艺管柱进行分层点火的方法，包括以下步骤:
[0017]步骤一:将分层点火工艺管柱安装于油井的套管中；
[0018]步骤二:对下部油层进行点火:向内管中注气，启动电点火器对注入气体加热，加热的气体经滑动塞上设置的过气孔、内管注气通道、第一出气口、外管注气通道、下端管柱、筛孔流动进入下部油层，对下部油层点火；
[0019]下部油层点火完毕后，继续向内管中注气，气体持续进入下部油层，供给下部油层燃烧需求；
[0020]步骤三:对上部油层进行点火:井口使用注入器使电点火器下端向下推动滑动塞，滑动塞向下滑动落到内管注气通道底部，滑动塞封闭第一出气口，内管注气通道和外管注气通道分离，向下层注气环空注气，气体通过下层注气环空、外管注气通道、下端管柱流动进入下部油层，供给下部油层燃烧需求;第二出气口打开，内管中气体经电点火器加热后经内管注气通道、第二出气口、筛孔流动进入上部油层，对上部油层点火；
[0021 ]点火完毕后，自井口分别向上部油层和下部油层注气，实现上部油层和下部油层的注气量的分层控制。
[0022]在本发明的一较佳实施方式中，在步骤一中，内管顶部与井口装置上设置的内管注气管连通，下层注气环空顶部与井口装置上设置的外管注气管连通，滑动塞固定于内管注气通道的上方，以封闭第二出气口。
[0023]在本发明的一较佳实施方式中，在步骤二中，关闭外管注气管，开启内管注气管，通过内管注气管向内管中注气。
[0024]在本发明的一较佳实施方式中，在步骤三中，由内管注气管和外管注气管分别向上部油层和下部油层注气，调整内管注气管和外管注气管的注气量，实现上部油层和下部油层的注气量的分层控制。
[0025]由上所述，本发明提供的分层点火工艺管柱及其点火方法，通过同心的双层注气管组下方连接的分层注气工具，使上下相邻两个油层的注气实现分离，在分别点火完毕后，两个油层实现独立注气；分层注气工具中设置滑动塞，通过滑动塞的不同位置实现气体路径的切换，结构简单，操作方便，有效降低成本，提高火驱效果。
【附图说明】
[0026]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中:
[0027]图1a:为本发明的分层点火工艺管柱的结构示意图。
[0028]图1b:为图1a中的A-A剖视图。
[0029]图2:为本发明在下部油层点火时分层注气工具的状态示意图。
[0030]图3:为本发明在上部油层点火时分层注气工具的状态示意图。
[0031]图4:为本发明在点火完成后分层注气工具的状态示意图。
[0032]图中:
[0033]100、分层点火工艺管柱；
[0034]1、双层注气管组；
[0035]11、内管；
[0036]12、外管；
[0037]13、下层注气环空；
[0038]2、电点火器；
[0039]31、第一封隔器；
[0040]32、第二封隔器；
[0041 ]4、分层注气工具；
[0042]40、主体；
[0043]401、通孔；
[0044]402、固定塞；
[0045]403、连接槽；
[0046]41、内管注气通道；
[0047]411、第一出气口；
[0048]412、第二出气口；
[0049]413、剪切销钉；
[0050]42、外管注气通道；
[0051]43、滑动塞；
[0052]431、过气孔；
[0053]5、下端管柱；
[0054]6、过渡连接管；
[0055]61、锥管段；
[0056]7、井口装置；
[0057]71、内管注气管；
[0058]72、外管注气管；
[0059]8、套管；
[0060]81、筛孔；
[0061]91、上部油层；
[0062]92、下部油层。
【具体实施方式】
[0063]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0064]如图la、图1b所示，本发明提供的分层点火工艺管柱100，设置在具有上部油层91和下部油层92的油井的套管8中，套管8上设置有与上部油层91和下部油层92连通的筛孔81，分层点火工艺管柱100包括顶部与井口装置7连通的双层注气管组I，双层注气管组I包括同心设置的内管11和外管12，内管11和外管12之间形成下层注气环空13，内管中设置电点火器2，分层点火工艺管柱100上自上而下套设有封隔上部油层91与井口、上部油层91与下部油层92的第一封隔器31和第二封隔器32。双层注气管组I的底部、且位于上部油层91的位置固定连接有分层注气工具4，分层注气工具4的底部连接有延伸至下部油层92的上下贯通的下端管柱5;分层注气工具4中设置有顶部与内管11连通的、底部封闭的内管注气通道41，分层注气工具4中还设置有能连通下层注气环空13和下端管柱5的内腔的外管注气通道42，内管注气通道41的侧壁上贯通设置有能连通外管注气通道42的第一出气口411，内管注气通道41的侧壁上还贯通设置有能连通上部油层91的第二出气口412，内管注气通道41中能滑动地设置有改变内管注气通道41中气体流动方向的滑动塞43。本发明的分层点火工艺管柱100通过同心的双层注气管组I下方连接的分层注气工具4，使上下相邻两个油层的注气实现分离，在分别点火完毕后，两个油层实现独立注气;分层注气工具4中设置滑动塞43，通过滑动塞的不同位置实现气体路径的切换，结构简单，操作方便，有效降低成本，提高火驱效果。
[0065]进一步，如图la、图lb、图2、图3所示，分层注气工具4包括一主体40，主体40的中心处设置内管注气通道41，主体40上、位于内管注气通道41的一侧平行地设置外管注气通道42，内管注气通道41与外管注气通道42相邻的侧壁底部设置第一出气口411，内管注气通道41的另一侧的侧壁上方设置第二出气口 412，滑动塞43的中心处设置有上下贯通的过气孔431;滑动塞43位于内管注气通道41的上方时第二出气口 412封闭，内管11的内腔、过气孔431、内管注气通道41、第一出气口411、外管注气通道42和下端管柱5构成下部油层点火通道;滑动塞43位于内管注气通道41的下方时第一出气口 411封闭，第二出气口 412打开，内管11的内腔、内管注气通道41、第二出气口 412构成上部油层点火通道。
[0066]进一步，如图1a、图2、图3所示，主体40的中心处设置上下贯通的通孔401，通孔401的底部固定连接有密封通孔401底部的固定塞402，固定塞402的上方形成内管注气通道41。内管注气通道41也可以通过在主体40的中心处加工顶部开口的轴向盲孔构成。
[0067]进一步，如图la、图1b所示，内管注气通道41的侧壁顶部密封连接内管11的外壁底部，主体40的顶部向下设置有连接槽403，连接槽403的侧壁与外管12的外壁底部密封连接，下层注气环空13与外管注气通道42密封导通。内管11的外壁底部与内管注气通道41的侧壁顶部密封连接，内管11的内腔与内管注气通道41内部连通，同时避免了外管12与内管11之间的下层注气环空13与内管注气通道41连通，使得下部油层点火通道、上部油层点火通道能够相互隔离独立。
[0068]进一步，如图2所示，内管注气通道41的侧壁上部设置有剪切销钉413，滑动塞43的外壁能卡接于剪切销钉413上。分层点火工艺管柱100安装在套管8中，未进行点火时，滑动塞43通过剪切销钉413固定在内管注气通道41的上部，封闭第二出气口412;下部油层92点火完毕后，使用电点火器2向下推动滑动塞43，剪切销钉413被剪断，滑动塞43滑动下落到内管注气通道41的底部，封闭第一出气口 411。
[0069]进一步，如图la、图2、图3所示，分层注气工具4的底部连接有过渡连接管6，过渡连接管6的底部固定连接下端管柱5。
[0070]在本实施方式中，过渡连接管6上位于分层注气工具4的下方设置有直径向下渐缩的锥管段61。锥管段61能够使通过外管注气通道42流入下端管柱5的气体向轴向中心聚集，有利于提升下部油层92的注气均匀性。
[0071]进一步，如图1a所示，井口装置7上设置有与内管11连通的内管注气管71，井口装置7上还设置有与下层注气环空13连通的外管注气管72。通过在井口处调整内管注气管71、外管注气管72，就可以实现分层调整与其连通的油层的注气量，操作简单，控制准确。
[0072]进一步，如图1a所示，外管12的外壁位于上部油层91上方的位置套设第一封隔器31，下端管柱5位于上部油层91和下部油层92之间的位置套设第二封隔器32。
[0073]使用本发明的分层点火工艺管柱进行分层点火的方法，包括如下步骤:
[0074]将分层点火工艺管柱100安装于油井的套管8中，内管11顶部与井口装置7上设置的内管注气管71连通，下层注气环空13顶部与井口装置上设置的外管注气管72连通，如图2所示，滑动塞43固定于内管注气通道41的上方，第二出气口412被滑动塞43封闭，在一具体实施例中，内管注气通道41的侧壁上方设置剪切销钉413，滑动塞43的外壁卡接于剪切销钉413上固定；
[0075]首先对下部油层92进行点火:关闭外管注气管72，开启内管注气管71，向内管11中注气，启动电点火器2对注入气体加热，如图2所示，加热的气体经滑动塞43上设置的过气孔431、内管注气通道41、第一出气口 411、外管注气通道42、下端管柱5、筛孔81流动进入下部油层92，对下部油层92点火；
[0076]下部油层92点火完毕后，继续向内管11中注气，气体持续进入下部油层92，供给下部油层92燃烧需求；
[0077]之后，对上部油层91进行点火:井口使用注入器(现有技术，图中未示出)使电点火器2下端向下推动滑动塞43，如图3所示，滑动塞43向下滑动落到内管注气通道41底部，在一具体实施例中，使用电点火器2向下推动滑动塞43，剪切销钉413被剪断，滑动塞43滑动下落到内管注气通道41的底部，滑动塞43封闭第一出气口411，内管注气通道41和外管注气通道42分离，开启外管注气管72通过下层注气环空13、外管注气通道42、下端管柱5向下部油层92注气，供给下部油层92燃烧需求;第二出气口 412打开，内管11中气体经电点火器2加热后经内管注气通道41、第二出气口 412、筛孔81流动进入上部油层91，对上部油层91点火；
[0078]点火完毕后，如图4所示，内管注气管71和外管注气管72分别向上部油层91和下部油层92注气，调整内管注气管71和外管注气管72的注气量，实现上部油层91和下部油层92的注气量的分层控制。
[0079]由上所述，本发明提供的分层点火工艺管柱及其点火方法，通过同心的双层注气管组下方连接的分层注气工具，使上下相邻两个油层的注气实现分离，在分别点火完毕后，两个油层实现独立注气；分层注气工具中设置滑动塞，通过滑动塞的不同位置实现气体路径的切换，结构简单，操作方便，有效降低成本，提高火驱效果。
[0080]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种分层点火工艺管柱，所述分层点火工艺管柱设置在具有上部油层和下部油层的油井的套管中，套管上设置有与上部油层和下部油层连通的筛孔，所述分层点火工艺管柱包括顶部与井口装置连通的双层注气管组，所述双层注气管组包括同心设置的内管和外管，所述内管和所述外管之间形成下层注气环空，所述内管中设置电点火器，所述分层点火工艺管柱上自上而下套设有封隔上部油层与井口、上部油层与下部油层的第一封隔器和第二封隔器;其特征在于: 所述双层注气管组的底部、且位于上部油层的位置固定连接有分层注气工具，所述分层注气工具的底部连接有延伸至下部油层的上下贯通的下端管柱;所述分层注气工具中设置有顶部与所述内管连通的、底部封闭的内管注气通道，所述分层注气工具中还设置有能连通所述下层注气环空和所述下端管柱的内腔的外管注气通道，所述内管注气通道的侧壁上贯通设置有能连通所述外管注气通道的第一出气口，所述内管注气通道的侧壁上还贯通设置有能连通上部油层的第二出气口，所述内管注气通道中能滑动地设置有改变所述内管注气通道中气体流动方向的滑动塞。2.如权利要求1所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述分层注气工具包括一主体，所述主体的中心处设置所述内管注气通道，所述主体上、位于所述内管注气通道的一侧设置所述外管注气通道，所述内管注气通道与所述外管注气通道相邻的侧壁底部设置所述第一出气口，所述内管注气通道的另一侧的侧壁上方设置所述第二出气口，所述滑动塞的中心处设置有上下贯通的过气孔;所述滑动塞位于所述内管注气通道的上方时所述第二出气口封闭，所述内管的内腔、所述过气孔、所述内管注气通道、所述第一出气口、所述外管注气通道和所述下端管柱、所述筛孔构成下部油层点火通道;所述滑动塞位于所述内管注气通道的下方时所述第一出气口封闭，所述内管的内腔、所述内管注气通道、所述第二出气口、所述筛孔构成上部油层点火通道。3.如权利要求2所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述主体的中心处设置上下贯通的通孔，所述通孔的底部固定连接有密封所述通孔底部的固定塞，所述固定塞的上方形成所述内管注气通道。4.如权利要求3所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述内管注气通道的侧壁顶部密封连接所述内管的外壁底部，所述主体的顶部向下设置有连接槽，所述连接槽的侧壁与所述外管的外壁底部密封连接，所述下层注气环空与所述外管注气通道密封导通。5.如权利要求2所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述内管注气通道的侧壁上部设置有剪切销钉，所述滑动塞的外壁能卡接于所述剪切销钉上。6.如权利要求1所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述分层注气工具的底部连接有过渡连接管，所述过渡连接管的底部固定连接所述下端管柱。7.如权利要求6所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述过渡连接管上位于所述分层注气工具的下方设置有直径向下渐缩的锥管段。8.如权利要求1所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述井口装置上设置有与所述内管连通的内管注气管，所述井口装置上还设置有与所述下层注气环空连通的外管注气管。9.如权利要求1所述的分层点火工艺管柱，其特征在于:所述外管的外壁位于上部油层上方的位置套设所述第一封隔器，所述下端管柱位于所述上部油层和所述下部油层之间的位置套设所述第二封隔器。10.—种利用权利要求1至9任一项所述分层点火工艺管柱进行分层点火的方法，包括以下步骤: 步骤一:将分层点火工艺管柱安装于油井的套管中； 步骤二:对下部油层进行点火:向内管中注气，启动电点火器对注入气体加热，加热的气体经滑动塞上设置的过气孔、内管注气通道、第一出气口、外管注气通道、下端管柱、筛孔流动进入下部油层，对下部油层点火； 下部油层点火完毕后，继续向内管中注气，气体持续进入下部油层，供给下部油层燃烧需求； 步骤三:对上部油层进行点火:井口使用注入器使电点火器下端向下推动滑动塞，滑动塞向下滑动落到内管注气通道底部，滑动塞封闭第一出气口，内管注气通道和外管注气通道分离，向下层注气环空注气，气体通过下层注气环空、外管注气通道、下端管柱流动进入下部油层，供给下部油层燃烧需求;第二出气口打开，内管中气体经电点火器加热后经内管注气通道、第二出气口、筛孔流动进入上部油层，对上部油层点火； 点火完毕后，自井口分别向上部油层和下部油层注气，实现上部油层和下部油层的注气量的分层控制。11.如权利要求10所述的分层点火的方法，其特征在于:在步骤一中，内管顶部与井口装置上设置的内管注气管连通，下层注气环空顶部与井口装置上设置的外管注气管连通，滑动塞固定于内管注气通道的上方，以封闭第二出气口。12.如权利要求11所述的分层点火的方法，其特征在于:在步骤二中，关闭外管注气管，开启内管注气管，通过内管注气管向内管中注气。13.如权利要求11所述的分层点火的方法，其特征在于:在步骤三中，由内管注气管和外管注气管分别向上部油层和下部油层注气，调整内管注气管和外管注气管的注气量，实现上部油层和下部油层的注气量的分层控制。
【文档编号】E21B43/24GK105937386SQ201610486246
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】李树全, 赵超, 杨显志, 张福兴, 宋志军, 于晓聪, 王健骁, 徐丹, 罗恩勇, 袁天瑜, 陈帅
【申请人】中国石油天然气股份有限公司