一种海上热采注热和生产一体化管柱的制作方法
【专利摘要】本申请涉及一种海上热采注热和生产一体化管柱，包括通过Y接头连接成整体的主管柱、生产管柱、均匀注热管柱以及隔离生产管柱和注热管柱的封隔结构；所述封隔结构包括堵塞器、工作筒和封隔器，所述封隔器安装在所述主管柱上，所述工作筒安装在所述均匀注热管柱上，所述堵塞器与所述工作筒插拔连接。本申请中，封隔结构为封堵器和封隔器相配合实现，通过封堵器封堵主管道和注热管柱通路，然后通过顶部注入的液体压力实现主管柱与套管环空封隔。将流体和气体通过不同通道注入，提高注热效率。
【专利说明】一种海上热采注热和生产一体化管柱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种海上石油开采【技术领域】，特别是涉及一种采用热采方式进行海上石油开采时的一种一体化管柱。
【背景技术】
[0002]在海上油田的稠油开采中，对于粘度比较高的，水驱开发采收率低，采出程度低的稠油油井目前主要采用注入多元热流体(氮气+ 二氧化碳+水蒸汽)的方法，提高油层的温度来降低地层原油的粘度，改变地层原油的流动能力，同时注入的氮气具有扩大多元热流体的地下波及作用范围、对地层增能保压、对近井地带的疏通作用，注入的二氧化碳对稠油具有溶解、溶胀降粘作用，碳酸对地层具有解堵作用，达到提高原油采收率的目的。
[0003]目前海上稠油热采井采用注热流体管柱和生产管柱分开方式，也就是注热流体下入注热管柱，注热焖井放喷完毕，转入人工举升时需要起出注热管柱，然后下入生产管柱，进行生产；本周期结束转入下一轮注热时，还需要再起出生产管柱，重新再次下入注热管柱，进行第二轮次的注热、焖井、放喷生产。注采分开两趟管柱，具有简单可靠的优点，但也存在从注热转入生产阶段、转轮次期间，需要更换管柱，在更换管柱时为了防止井喷等隐患，需要进行洗井、压井作业，作业时采用的入井液会导致一定量的热损失和对被注热后的油层造成冷伤害，同时入井液因为与地层流体、岩石的不配伍性会污染油层，影响注入热流体后油层的热采效果，同时耽误一定的生产时间。
[0004]目前陆地油田的稠油热采井采用的注采一体化管柱一般是“隔热油管+稠油泵+封隔器”，注蒸汽时，把稠油泵的柱塞提出泵筒，让出注汽通道，注蒸汽结束焖井放喷后，直接下放柱塞，进入泵筒，开始正常的生产。由于海上受平台空间的限制，无法采用占据空间大的“抽油机+杆式泵”人工举升的方式，只能用占地面积小的电潜泵或电浅螺杆泵作为人工举升的方式，因此无法直接采用陆地油田的注采一体化管柱。
[0005]申请号为201020659891.9，专利名称为《一种注热与机采一体化装置》的中国实用新型专利，公开了一种注热和机采一体化装置，可以实现注热和机采一体化，其进行一体化的工作机理为:通过将管柱设置为上大下小的变径管柱，当需要注热时，将位于管柱内的活动塞块4向上移动，形成注热流体和氮气的通路，当需要机采时，将活动塞块向下移动至管柱和注热结构连接处，封闭注热通路形成机采通路。此一体化管柱存在的问题是，通过活动塞块的上下移动实现注热通路贯通和封堵，其密封效果不好。另外，注氮气是通过主管柱和注热管柱形成的通路与热流体混合注入，氮气C的压力一般高于注热流体压力I?2MPa，混合注入的方式，压力大的氮气会影响热流体的注入速度。
[0006]除此之外，上述专利文献中公开的技术方案存在安全隐患，装置设计中没有考虑特殊和意外情况下的安全控制。因此针对海上热采井的特点和现场的需求，发明了适合海上热采井的注热、放喷、采油一体化管柱。
实用新型内容
[0007]本实用新型提供一种海上热采注热和生产一体化管柱，其目的是提高现有的热采一体化管柱的注热效率、密封性能和安全性能。为了实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案如下:
[0008]一种海上热采注热和生产一体化管柱，包括通过Y接头连接成整体的主管柱、生产管柱、均匀注热管柱以及隔离生产管柱和注热管柱的封隔结构；所述封隔结构包括堵塞器、工作筒和封隔器，所述封隔器安装在所述主管柱上，所述工作筒安装在所述均匀注热管柱上，所述堵塞器与所述工作筒插拔连接。
[0009]优选地，所述封隔器至少有三个通道。
[0010]进一步地，所述通道为3?6个。
[0011 ] 进一步地，所述封隔器的一个通道上安装有放气阀。
[0012]进一步地，所述封隔器的另一个通道与所述生产管柱通过隔热短节连接。
[0013]优选地，所述封隔器为电潜泵封隔器。
[0014]进一步地，所述工作筒一端与Y接头的一个接头连接，另一端与所述均匀注热管柱通过隔热短节连接。
[0015]优选地，所述主管柱还安装有井下安全阀。
[0016]优选地，所述井下安全阀的电缆通过所述封隔器的第三个通道。
[0017]优选地，所述主管柱上还安装有进行热量补偿的井下热补偿器。
[0018]优选地，所述均匀注热管柱还包括隔热型扶正器，所述隔热型扶正器安装在均匀注热管柱曲率最大的区段。
[0019]本实用新型和现有技术相比，具有如下有益效果:
[0020]本申请中，封隔结构为封堵器和封隔器相配合实现，通过封堵器封堵主管道和注热管柱通路，然后通过顶部注入的液体压力实现主管柱与套管环空封隔。
[0021]本申请中，氮气的注入是通过安装在电潜泵封隔器通道上的放气阀注入，气体和流体的不同通道注入，提高注入效率，另外，放气阀还可以用于释放电潜泵封隔器下面油套环空里聚集的溶解气。
[0022]另外，在管柱连接中，采取井下热补偿器和隔热短节等，可以高效隔热、安全控制、均匀注热，配套工具具有耐高温高压的性能；充分利用热能，避免作业时入井液对地层的污染及冷伤害，进一步提高了注热管柱和生产管柱合二为一管柱的热采效果。
[0023]通过在主管柱上设置井下安全阀，当意外发生时可紧急关闭，为安全生产提供保障。
[0024]在隔热油管曲率最大的区段安装隔热型扶正器，可以使隔热油管出油时路径更为顺畅。
[0025]在套管内的高温电潜泵上安装测试仪器，测试仪器与地面控制系统连接，可实时了解高温电潜泵的运转情况，确保生活的正常进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型实施例的管柱结构示意图。
[0027]图2为本实用新型实施例的注热状态时管柱结构示意图。
[0028]图3为本实用新型实施例的放喷状态管柱结构示意图。
[0029]图4为本实用新型实施例生产状态管柱结构示意图。
[0030]附图标记:1-隔热油管段、2-隔热接箍、3-井下安全阀、4-井下热补偿器、5-隔热短节、6-电潜泵封隔器、7-Y接头、8-液控管线、9-放气阀、10-电缆、13-工作筒、14-堵塞器、15-隔热型扶正器、16-热采均衡注热阀、17-隔热油管段、18-套管、20-导向圆堵、21-高温电潜泵、22-高温单流阀、23-高温电潜泵、24-密封胶筒、25-热流体、26-氮气、27-筛管、28-目标油层、29-地层流体。
【具体实施方式】
[0031]为使本实用新型的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
[0032]实施例参见图1，图1是海上热采注热和生产一体化管柱结构示意图。如图1所示，一种海上热采注热和生产一体化管柱，包括通过Y接头7连接成整体的主管柱、生产管柱、均匀注热管柱以及隔离生产管柱和注热管柱的封隔结构；所述封隔结构包括堵塞器4、工作筒13和封隔器6，所述封隔器6安装在所述主管柱I上，所述工作筒13安装在所述均匀注热管柱II上，所述堵塞器与所述工作筒插拔连接。所述工作筒13 —端与Y接头7的一个接头连接，另一端与所述均匀注热管柱II通过隔热短节5连接。工作时，将一体化管柱缓慢下入套管中，先投下堵塞器14，当堵塞器14到达工作筒13位置，由于堵塞器14和工作筒13相匹配，堵塞器14将工作筒13封堵，然后从地面从主管柱I入口加热流体，热流体通过主管柱I到达电潜泵封隔器6，热流体的压力使电潜泵封隔器6的密封胶筒24胀大紧贴套管18内壁，此时，密封胶筒24密封主管柱I和套管18的环空，完成电潜泵封隔器6坐封后，捞出堵塞器14。
[0033]参见图1，上述实施例中，所述主管柱I为隔热油管段I通过隔热接箍2续接而成，其兼具注热和生产管柱。在主管柱I的底端有与Y接头7—个接口连接的隔热短节5。所述主管柱I还有电潜泵封隔器6，电潜泵封隔器6的一个通道通过隔热短节5与隔热油管段I连接。所述均匀注热管柱II包括隔热油管段17通过隔热接箍续接而成，包括竖直段和水平段，其中水平段位于目标油层28区段上，水平段上有热采均衡注热阀16和导向圆堵20，所述导向圆堵20位于均匀注热管柱II水平段的最前端，所述热采均衡注热阀16间隔安装在均匀注热管柱II水平段上之间通过热油管段17相连。所述生产管柱III包括高温电潜泵21和高温单流阀22，所述高温单流阀22 —个接口与所述Y接头7的第三个接口连接，所述高温单流阀22另一接口与高温电潜泵21连接，所述高温电潜泵21的启停通过电缆10与地面动力装置控制。
[0034]参见图1，在具体实施时，为了确保遇到紧急情况时能及时关闭管柱，在主管柱I上安装有井下安全阀3，井下安全阀3设置在井深250m左右，其上端、下端均与隔热油管I相连。井下安全阀3通过液控管线8接于地面，通过液控管线8控制井下安全阀3的开启和关闭。
[0035]参见图1，在具体实施时，热采均衡注热阀16的结构相同，只是注热孔数量不同。
[0036]参见图1，在具体实施时，电潜泵封隔器6上至少有三个通道。通道为3?6个。本实施例中，电潜泵封隔器6的一个通道上安装有放气阀9。放气阀9通过液控管线8由地面打压控制其开启和关闭；放气阀9主要用于释放电潜泵封隔器6下面油套环空里聚集的溶解气。电潜泵封隔器6的另一个通道与所述主管柱I通过隔热短节5连接。电潜泵封隔器6的第三个通道用于穿井下安全阀3的液控管线8，本实施例中，放气阀9的液控管线8和井下安全阀3的液控管线8可以采用同一根液控管线控制，也可以分别采用不同的液控管线控制。其余的通道可用于穿越高温电潜泵21的电缆、穿越药剂注入管线、穿越述测试仪器23的测试管线等。
[0037]参见图1，在具体实施例时，主管柱I上还安装有进行热量补偿的井下热补偿器4。井下热补偿器4与隔热油管1、隔热接箍2、隔热短节5共同形成更优的隔热性能。
[0038]参见图1，一种优选的实施方式为，均匀注热管柱II上设置有隔热型扶正器15，所述隔热型扶正器安装在均匀注热管柱II竖直段与水平段连接处曲率最大的位置。
[0039]参见图1，在具体实施时，所述高温电潜泵21上连接有测试仪器23，测试仪器23可随时监测高温电潜泵21的运行情况并及时反馈至地面控制系统。
[0040]采用上述一体化管柱进行热采工艺的过程如下:
[0041]参见图1，先将连接好的一体化管柱缓慢下入套筒18中，先投下堵塞器14，当堵塞器14到达工作筒13位置，由于堵塞器14和工作筒13相匹配，堵塞器14将工作筒13封堵，然后从地面从主管柱I入口加热流体，热流体通过主管柱I到达电潜泵封隔器6，热流体的压力使电潜泵封隔器6的密封胶筒24胀大紧贴套管18内壁，此时，密封胶筒24密封主管柱I和套管18的环空，完成电潜泵封隔器6坐封后，从管柱口捞出堵塞器14。
[0042]当注热时，参见图2，图2中的箭头表示热流体和氮气的流动方向。热流体25依次经过主体柱、Y接头7、进入均匀注热管柱，通过热采均衡注热阀16进行流量的分配，通过筛管27进入目标油层28。在注热流体25同时，在套管和主管柱的环空注入氮气26，氮气26通过放气阀9进入到电潜泵封隔器6下部的套管18和均匀注热管柱的环空，然后进入目标油层28。环空注氮气26的压力一般高于注热流体压力I?2MPa。
[0043]参见图3，注热结束后，进行焖井，焖井结束后，打开地面上与均匀注热管柱对应的闸门，进行放喷生产。地层流体(油水气)29依靠压力从目标油层28穿过筛管27并通过热采均衡注热阀16，进入到均匀注热管柱内，靠井底压力把地层流体29举升到地面。图3中的箭头表示地层流体29的流动方向。
[0044]参见图4，完成放喷后，需要进行采油生产时，投入堵塞器14，座落到工作筒13内，切断主体柱和均匀注热管柱的通道，使地层流体29从目标油层28依靠压力透过筛管27进入均匀注热管柱和套管的环空，通过生产管柱进行正常的生产。
[0045]参见图1，在上述整个注热、放喷、生产过程中，井下安全阀3处于开启状态，放气阀9处于开启状态，如果电潜泵封隔器下部聚集气体，通过放气阀9进入到电潜泵封隔器6上面的套管18里，通过套管18的闸门释放出去，确保高温电潜泵正常生产。
[0046]在整个放喷生产过程中，如果遇到意外情况，地面控制系统泄掉井下安全阀3上的液控管线8内的压力，井下安全阀3和放气阀9同时被关闭，电潜泵封隔器6密封下部的套管18和均匀注热管柱II的环空通道，井下安全阀关闭油管内通道，这样就确保了井底流体不喷出地面，消除了意外情况的安全隐患。
[0047]虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:包括通过Y接头连接成整体的主管柱、生产管柱、均匀注热管柱以及隔离生产管柱和注热管柱的封隔结构； 所述封隔结构包括堵塞器、工作筒和封隔器，所述封隔器安装在所述主管柱上，所述工作筒安装在所述均匀注热管柱上，所述堵塞器与所述工作筒插拔连接。
2.如权利要求1所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述封隔器至少有三个通道。
3.如权利要求2所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述通道为3?6个。
4.如权利要求3所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述封隔器的一个通道上安装有放气阀。
5.如权利要求1或2或3或4所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述封隔器的另一个通道与所述生产管柱通过隔热短节连接。
6.如权利要求5所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述封隔器为电潜泵封隔器。
7.如权利要求1所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述工作筒一端与Y接头的一个接头连接，另一端与所述均匀注热管柱通过隔热短节连接。
8.如权利要求2所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述主管柱还安装有井下安全阀。
9.如权利要求8所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述井下安全阀的电缆通过所述封隔器的第三个通道。
10.如权利要求1所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述主管柱上还安装有进行热量补偿的井下热补偿器。
11.如权利要求1所述的海上热采注热和生产一体化管柱，其特征在于:所述均匀注热管柱还包括隔热型扶正器，所述隔热型扶正器安装在均匀注热管柱曲率最大的区段。
【文档编号】E21B43/00GK204252964SQ201420699208
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】孙永涛, 刘花军, 马增华, 孙玉豹, 林涛, 王少华, 顾启林, 王通, 胡厚猛 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司