本发明涉及石油开采技术，尤其涉及一种稠油掺稀装置、具有该装置的生产管柱及稠油掺稀方法。
背景技术：
稠油是指沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油；具体地，通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油为稠油，也称重油。
由于稠油的物理特性决定了其开采难度较大。为此出现了一些适用于稠油开采的方法，其中，在开采过程中对稠油进行掺稀处理是效果较好的一种。
现有技术中的稠油掺稀一般利用井下筛管实现；具体为，在用于抽采的油管柱下方连接一筛管，下入套管中，在开始抽采油层中的稠油过程中，也将稀油经套管和油管柱之间的环空注入，稀油在筛管处与稠油混合，并进入到筛管内，最后经油管柱采出。
但是，这种利用筛管实现稠油与稀油掺稀的方式，稠油与稀油混合不均，从而导致混合后的稠油和稀油流至到油管柱后，仍经常堵塞油管柱，影响抽采工作的正常进行。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种稠油掺稀装置、具有该装置的生产管柱及稠油掺稀方法，实现掺稀液与稠油的充分混合，避免油管堵塞，保证抽采工作的正常、持续进行。
本发明提供一种稠油掺稀装置，包括：
柱体，所述柱体内开设有至少两个沿轴向贯穿所述柱体的轴向通孔；所述柱体的侧面上对应各所述轴向通孔分别设有侧通孔组，每个所述侧通孔组包括N个侧通孔，同一所述侧通孔组的所述N个侧通孔在所述柱体轴向上排成至少一列；且每个所述侧通孔组中的所述N个侧通孔均连通至所述侧通孔组对应的轴向通孔；其中N为自然数，且N≥2。
本发明还提供一种生产管柱，包括：
套管、同轴设在所述套管内的油管柱，以及如权利要求1-10任一所述的稠油掺稀装置；在所述油管柱上、且在所述稠油掺稀装置下方设置有封隔器；所述稠油掺稀装置的顶端与所述油管柱连接，所述稠油掺稀装置的底端与所述封隔器连接；所述油管柱的顶端连接有油管接头，所述油管接头上设置有用于向所述套管与所述稠油掺稀装置之间输入掺稀液的第一入口装置，所述油管接头上还设置供所述掺稀装置的各轴向通孔内的稀释油经由所述油管柱后输出的第一输出装置。
本发明还提供一种基于上述生产管柱的稠油掺稀方法，包括：
将生产管柱底端连至稠油油层，使稠油在油层压力作用下经封隔器的中心通道进入稀油掺稀装置的各轴向通孔中；
将掺稀液经第一入口装置进入油管与套管之间的间隙中，使所述掺稀液流至所述套管与所述稠油掺稀装置的柱体之间，经所述柱体上的侧通孔流入到所述轴向通孔中，并与所述稠油充分混合后经由油管柱上行，直至经所述油管接头的第一输出装置输出。
本发明提供的稠油掺稀装置、具有该装置的生产管柱及稠油掺稀方法，通过在稠油掺稀装置的柱体中设置多个轴向通孔和与各轴向通孔分别连通的侧通孔，可使掺稀液和稠油分散进入掺稀装置进行充分混合，使得混合更均匀，有效提高了混合效果，从而避免了稠油和掺稀液混合后上行至油管柱后引起堵塞，保证了抽采的正常进行；此外，由于本稠油掺稀装置，可以使稠油与掺稀液更有效地接触、混合，还能有效降低掺稀液的使用量，有利于降低生产成本。
附图说明
图1为本发明稠油掺稀装置一实施例的横街面剖视图；
图2为本发明稠油掺稀装置另一实施例的结构示意图；
图3为图2的B-B向剖视图；
图4为本发明生产管柱一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚。为了方便说明，放大或者缩小了不同层和区域的尺寸，所以图中所示大小和比例并不一定代表实际尺寸，也不反映尺寸的比例关系。
实施例一
图1为本发明稠油掺稀装置一实施例的横街面剖视图；本实施例提供一种稠油掺稀装置，包括：柱体10，柱体10内开设有至少两个沿轴向贯穿所述柱体的轴向通孔11；柱体10的侧面上对应各轴向通11孔分别设有侧通孔组2，每个侧通孔组2包括N个侧通孔21，同一侧通孔组2的N个侧通孔21在柱体10轴向上排成至少一列；且每个侧通孔组2中的N个侧通孔21均连通至该侧通孔组2对应的轴向通孔11；其中N为自然数，且N≥2。
具体地，柱体10可以为圆柱或横截面为正多边形的正棱柱，柱体10延伸的方向即为本发明中所述的“轴向”，柱体10的任一横截面上的半径延伸方向或外接圆半径的延伸方向即为本发明中所述的“径向”。柱体10的顶面和底面可以为平面，也可以为外凸或内凹的曲面，而柱体10位于所述顶面和底面之间的即为侧面，该侧面也可以视为由一平行于柱体中心轴的母线绕中心轴旋转而形成的柱状面。
柱体10内可开设有两个的轴向通孔11，每个轴向通孔11沿轴向延伸，并且轴向通孔11的顶端和底端分别延伸至柱体10用于其它部件连接处，以在将本稠油掺稀装置的顶端连接到油管柱上时，轴向通孔11可以将油管柱内腔连通至底端外的油层(油管柱也可经轴向通孔11及其它部件后连通至底部待采油层)。
柱体10的侧面上对应各轴向通孔11设有侧通孔组2。其中，侧通孔组2与轴向通孔2相对应是指，侧通孔组2与轴向通孔11的数量相等，且侧通孔组2处于柱体10侧面上朝向对应的轴向通孔11较近位置。例如，本实施例中轴向通孔11为两个时，两个轴向通孔11可以分别位于柱体10中心轴的两旁，侧通孔组2则可以分别占据柱体10侧面的半个侧面，轴向通孔11与其所在半个柱体10所对应的半个侧面上的侧通孔组2对应，而不是与另一轴向通孔11所在半个柱体10对应的半个侧面上的侧通孔组对应。
每个侧通孔组2包括N个开设在柱体10侧面上的侧通孔21，N个侧通孔可以排成一列或多列，每列均沿轴向延伸；N个侧通孔的孔深延伸方向不作特别限定，仅需保证同一侧通孔组2的各侧通孔21均能连通至对应的轴向通孔11即可。优选地，各侧通孔21可以沿径向延伸，即侧通孔21的孔深方向与轴向通孔11的延伸方向垂直，以使掺稀液快速经侧通孔21流入到轴向通孔11中。
更具体地，不同侧通孔组2中的侧通孔21的直径及排列方式可以相同，也可以不同，例如，在包括两个侧通孔组2情况下，一个侧通孔组2中的N个侧通孔21可以排成两列，而另一侧通孔组的N个侧通孔21则可以排成三列；且各侧通孔21的大小可以相同也可以不同。可选地，每个侧通孔组2中的N个侧通孔21中、处于同一列的各侧通孔21可以等间隔分布；即同一列的个侧通孔21中，相邻的侧通孔21之间距离相等。
需要说明的是，稠油掺稀装置的柱体的尺寸可以根据抽采用的油管柱等部件确定，以保证其可以安装到抽采管路系统中。轴向通孔11和侧向孔组2的数量，以及各侧向孔组中侧通孔21的数量N，可以根据具体抽采的流量、稠油相关参数等确定。当然，轴向通孔的数量较多，可以使稠油与掺稀液更充分的混合。
利用本实施例提供的稠油掺稀装置进行稠油掺稀处理的过程可以为：将稠油掺稀装置连接在抽油管柱下端，一并下入套管(该套管为钻井过程中埋设在底层中的)中，其中，柱体10的顶端与油管柱连通、底端则连接有封隔器；开始稠油抽采时，油层中的稠油经封隔器的中心通道进入稠油掺稀装置内的轴向通孔11，同时将掺稀液从抽油管柱与套管之间的环空注入，掺稀液向下流至稠油掺稀装置的柱体10与套管之间，经由各侧通孔组2的各侧通孔21分别进入对应的轴向通孔11中，掺稀液分别在各轴向通孔11中与稠油充分接触、混合，形成的稀释油则沿轴向通孔11上行、再经由油管柱内腔上行后由抽采系统采出。
本实施例提供的稠油掺稀装置，通过在柱体中设置多个轴向通孔和与各轴向通孔分别连通的侧通孔，可使掺稀液和稠油分散进入掺稀装置进行充分混合，使得混合更均匀，有效提高了混合效果，从而避免了稠油和掺稀液混合后上行至油管柱后引起堵塞，保证了抽采的正常进行；此外，由于本稠油掺稀装置，可以使稠油与掺稀液更有效地接触、混合，还能有效降低掺稀液的使用量，有利于降低生产成本。
需要说明的是，本发明各实施例所述的掺稀液，可以为本领域常用的、用于稀释稠油的稀油，也可以为水等，本发明对此不作特别限制。
实施例二
如前所述，尽管轴向通孔的数量越多，稠油与掺稀液的混合效果也会有所提高，但是，由于柱体横截面有限，过多的轴向通孔会导致轴向通孔的孔径减小，从而引发轴向通孔底部被稠油堵塞的风险，因此，本实施例提供一种进一步提高混合效果、且降低堵塞风险的稠油掺稀装置的优选结构。
图2为本发明稠油掺稀装置另一实施例的结构示意图；图3为图2的B-B向剖视图；如图2和图3所示，本实施例中的稠油掺稀装置包括：一柱体10，柱体10内开设有三个沿轴向贯穿所述柱体的轴向通孔11；柱体10的侧面上对应各轴向通11孔分别设有侧通孔组2，每个侧通孔组2包括N个侧通孔21，同一侧通孔组2的N个侧通孔21在柱体10轴向上排成一列，且每个侧通孔组2中的N个侧通孔21均连通至该侧通孔组2对应的轴向通孔11；其中N为自然数，且6≤N≤20，优选地，N可以为8。
本实施例中轴向通孔11和侧通孔组2均为三个。轴向通孔11及侧通孔21均可以为圆孔，各侧通孔21的直径可以相等；当然，不排除不等径的实施例。
进一步地，柱体10顶端可具有用于与油管柱连接的顶接头101，底端可具有底接头102；轴向通孔11顶端和底端也分别顶接头101和底接头102的内部通道连通，侧通孔组2则可位于顶接头101和底接头102之间。其中，顶接头101可以为形成于柱体10顶面上的凹槽，该凹槽底面直接连接各轴向通孔11，且凹槽内侧壁上可以形成与油管柱配合的结构，例如螺纹；底接头102可以为形成于柱体10底端的凸柱，轴向通孔11则一直延伸至贯穿该凸柱，且凸柱外侧面也可以设有螺纹等用于与其它部件配合的结构。
优选地，三个轴向通孔11的中心轴均匀分布在以柱体中心轴为中心的同一圆周上。也就是说，三个轴向通孔11的中心轴围成一个正三棱柱，且柱体中心轴位于该正三棱柱的中心处。
可选地，每个侧通孔组2中的、排成一列的N个侧通孔21可以等间隔分布。
或者，每个侧通孔组2中相邻的侧通孔21之间的轴向间距在柱体底部到顶部的方向上逐渐增加；连通同一轴向通孔11的同一列侧通孔21在轴向上按照下密上疏的方式分布，即下部的侧通孔21的孔间距较小，越往上孔间距越大。以使刚进入本稠油掺稀装置的稠油尽快稀释，以避免堵塞轴向通孔。其中，轴向间距即指同一列中、相邻两个侧通孔21之间的间隙，而排除当具有两列以上侧通孔21时，相邻两列的侧通孔21之间的间隙。
又或者，每个侧通孔组2中、位于柱体10中间横截面以下的侧通孔21的横截面面积小于位于中间横截面以上的侧通孔21。该“中间横截面”是指，在柱体10轴向上的中点处、垂直贯穿柱体10的平面；即，柱体10被改中间横截面分隔为上部和下部，且位于下部的侧通孔21的直径大于位于上部的侧通孔21的直径，同样能够使刚进入本稠油掺稀装置的稠油尽快稀释，以避免堵塞轴向通孔。
优选地，对于三个侧通孔组2而言，每个侧通孔组2的、排出一列的N个侧通孔21的中心轴与对应的轴向通孔11的中心轴相交，且各侧通孔21的中心轴均与柱体10的中心轴相交。也就是说，每个侧通孔组2中的各侧通孔21的中心轴分别沿径向朝柱体10的中心轴伸出，且依次与该侧通孔组2对应的轴向通孔11的中心轴、以及柱体10的中心轴相交；以使掺稀液以最短的距离经侧通孔21进入到对应的轴向通孔11中与稠油混合。
本实施例提供的稠油掺稀装置进行稠油掺稀时，采用与实施例一类似的工序将本稠油掺稀装置入套管内、油管柱下方；然后便可快速地将顶接头101与油管柱底端连接，将底接头102插入并固定到封隔器中，后续进行稠油抽采时，油层中的稠油经封隔器的中心通道进入稠油掺稀装置内的轴向通孔11，同时将掺稀液经抽采系统注入到油管柱与套管之间的间隙中，掺稀液向下流至稠油掺稀装置的柱体10与套管之间、并经由各侧通孔组2的各侧通孔21分别进入对应的轴向通孔11中，在其中与稠油充分接触、混合，形成的稀释油则沿轴向通孔11上行、再经由油管柱内腔上行后输出。
本实施例提供的稠油掺稀装置，通过在柱体中设置三个轴向通孔和与各轴向通孔分别连通的侧通孔，并保证侧通孔和轴向通孔的相对位置、结构关系，实现了掺稀液和稠油快速、分散进入掺稀装置进行充分混合，进一步有效提高了混合效果，避免稠油和掺稀液混合后上行至油管柱后引起堵塞，且还能避免稠油堵塞轴向通孔底部，进一步保证了抽采的可靠、正常进行，也大大提高了抽采效率；节约了掺稀液的使用量。
进一步地，同一侧通孔组2中的N个侧通孔21的直径与该N个侧通孔连通的轴向通孔11的直径之比可以为0.075～0.125:1；通过设置侧通孔21和与其连通的轴向通孔11的直径比可控制掺稀液掺入的比例，有助提高掺稀效果的同时，能更好控制掺稀液的量。
更进一步地，在控制上述直径比的基础上，同一侧通孔组2中的N个侧通孔21横截面积之和与该N个侧通孔21连通的轴向通孔11的横截面积之比为0.5～0.5:1；即通过控制侧通孔组2的个侧通孔横截面积之和与轴向通孔11的比例，可实现对每个侧通孔组2中的侧通孔21的数量N的限定，进而更准确地控制掺稀液掺入的比例，进一步提高掺稀效果；并节约掺稀液使用量，节约开采成本。
实施例三
图4为本发明生产管柱一实施例的结构示意图；请参照图2-图3，本实施例提供一种生产管柱，包括：套管31、同轴设在套管31内的油管柱32，以及如上任一实施例所述的稠油掺稀装置1；在油管柱32上、且在稠油掺稀装置下方设置有封隔器33；稠油掺稀装置1的顶端与油管柱32连接，稠油掺稀装置1的底端与封隔器33连接；油管柱32的顶端连接有油管接头4，油管接头4上设置有用于向套管31与稠油掺稀装置1之间输入掺稀液的第一入口装置41，油管接头4上还设置供掺稀装置的各轴向通孔内的稀释油经由油管柱32后输出的第一输出装置42。
本实施例中的稠油掺稀装置的结构和功能与前述各实施例类似，此处不再赘述。
具体地，本实施例提供的生产管柱中，套管31的直径大于内部的油管柱32和稠油掺稀装置1的柱体10，封隔器33设置在套管31内距离油管柱一定距离处，具体地，封隔器33可以连接在稠油掺稀装置1的柱体10的底端，在将油管柱及稠油掺稀装置1下入到套管31后，通过封隔器33在整个套管31内封堵住管腔，使其上、下两侧的管腔仅能通过封隔器33内的中心通道连通；其中，柱体10的直径可以稍大于油管柱32，只需保证柱体10顶端可以与油管柱32固定连接、且柱体10内的轴向通孔11可与油管柱32内腔连通即可。
油管接头4可连接在油管柱32的顶端，其中油管接头4包括一基体，基体固定覆盖住套管31的顶端；基体底部为用于与油管柱连接的接口；该基体上还分别设有第一入口和第一出口，基体内形成有连通第一入口和该接口的第一通道，以及连通第一出口与该接口的第二通道，所述第一通道与第一入口组成第一入口装置41，第一入口装置41的第一入口可以连通至掺稀液供给管路；所述第二通道与第一出口组成第一出口装置42，第一出口装置的第一出口可以连接有输出油管。并且，为了方便操作，在第一入口和第一出口上还可分别设置控制阀411。
利用本实施例提供的生产管柱可在抽采过程中完成稠油掺稀，具体地，可以将本实施例的生产管柱下至待采油层处，其中套管31在钻井过程中预先埋设在底层中，其下方伸入到油层中；抽采时，可以开启第一入口和第一出口上的控制阀，使稠油在油层压力作用下经封隔器33的中央通道进入稠油掺稀装置的各轴向通孔中，与此同时，掺稀液经第一入口进入到套管31与油管柱32之间的间隙中、再经稠油掺稀装置的侧通孔进入到对应的轴向通孔中，并在各轴向通孔中充分混合，混合后的稀释油经油管柱32上行至第一出口输出。
本实施例提供的生产管柱，通过采用前述在柱体中设置多个轴向通孔和与之连通的侧通孔组的稠油掺稀装置，可使掺稀液和稠油分散进入掺稀装置进行充分混合，使得混合更均匀，有效提高了混合效果，从而避免了稠油和掺稀液混合后上行至油管柱后引起堵塞，保证了抽采的正常进行；此外，由于本稠油掺稀装置，可以使稠油与掺稀液更有效地接触、混合，还能有效降低掺稀液的使用量，有利于降低生产成本。
实施例四
本实施例提供一种基于实施例三提供的生产管柱的稠油掺稀方法，包括：
S401、将生产管柱底端连至稠油油层，使稠油在油层压力作用下经封隔器的中心通道进入稀油掺稀装置的各轴向通孔中。
其中，生产管柱的结构和功能与实施例三类似，此处不再赘述。
生产管柱顶端的油管接头分别与相应抽采管路连接，与抽采管路、抽采泵等元件共同构成抽采系统。在实施抽采时，将油管柱及稠油掺稀装置下入套管中，组装形成生产管柱，其中，套管为钻井过程中埋设在地层中的，其底端延伸至油层，以使生产管柱底端，通过套管与待采稠油油层连通。
S402、将掺稀液经第一入口装置进入油管与套管之间的间隙中，使掺稀液流至套管与稠油掺稀装置的柱体之间，经柱体上的侧通孔流入到轴向通孔中，并与稠油充分混合后经由油管柱上行，直至经油管接头的第一输出装置输出。
可以在启动抽采系统的同时，开启第一入口装置，使掺稀液经第一入口装置的第一入口及油管接头进入到套管与油管柱之间的间隙、再经稠油掺稀装置的侧通孔进入分别到各侧通孔组对应的轴向通孔中，并在各轴向通孔中充分混合，混合后的稀释油经油管柱上行、并经第一输出装置输出。
上述S401和S402的实施不分先后，一般而言可以同时进行。
本实施例提供的稠油掺稀方法，通过将掺稀液通过分别引入稠油掺稀装置中不同的轴向通孔，使其同时在各轴向通孔中与稠油充分混合，可使混合更均匀，有效提高了混合效果，从而避免稠油和掺稀液混合后上行至油管柱后引起堵塞，保证了抽采的正常进行；此外，由于本稠油掺稀方法，可以使稠油与掺稀液更有效地接触、混合，还能有效降低掺稀液的使用量，有利于降低生产成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。