掺稀装置及掺稀系统的制作方法

本实用新型涉及油田采油工程技术领域，尤其涉及一种掺稀装置及掺稀系统。

背景技术：

在油田开发过程中，由于油井中开采出的原油粘度较大，容易堵塞井筒及集输管线，严重时甚至可能发生爆管现象。因此，需要在油井井筒中加入一定数量的稀油，使其与原油混合，降低原油的粘度，然后再抽取稀释后的原油，进而达到安全生产的目的。

现有技术中，油田开采的井下作业一般使用套管及油管进行，套管套设在油管外部，套管及油管的顶部与地上平台的采油树连接，底部伸入采油井中，套管及油管之间的空间被称为油套环空。稀释过程是通过地上平台的油泵来实现，具体地，油泵的一端与稀油油管连接，另一端与采油树中的油套环空连接，稀油可以经过油泵泵入油套环空，并进入井底与套管底部的原油混合，稀释后的原油通过油管从井下抽出，经采油树输送到各设备中。

但是，现有技术中，油泵的工作需要依靠大量的电能来实现，造成能源的浪费。

技术实现要素：

本实用新型提供一种掺稀装置及掺稀系统，以解决现有技术中稀油掺入的过程消耗大量能源的问题。

本实用新型提供一种掺稀装置，包括：容器、掺入管以及控制阀门；所述容器用于存放稀油，且所述容器的顶端形成有输油口；所述掺入管的第一端连接在所述容器的底端或侧面，所述掺入管的第二端用于与采油树中的油套环空连接，且所述第一端的垂向高度大于所述第二端的垂向高度，以使所述容器位于所述油套环空顶部；所述控制阀门设置在所述掺入管上，用于调节所述稀油的流量。

如上所述的掺稀装置，还包括：排气阀、进气管以及气源；所述输油口处设置有用于密封所述容器的盖体；所述排气阀设置在所述容器的顶端，用于排出所述容器中的气体；所述进气管的一端与所述气源连接，另一端与所述容器连接，以使所述气源与所述容器中的气体连通；所述气源用于为所述容器提供惰性气体。

如上所述的掺稀装置，其中，所述容器的底端还形成有用于安装所述进气管的安装部，所述进气管背离所述气源的一端由所述安装部伸入所述容器内，并延伸到所述容器的气体中。

如上所述的掺稀装置，其中，所述气源为用于存放惰性气体的气囊。

如上所述的掺稀装置，其中，所述进气管上还设置有进气阀。

如上所述的掺稀装置，其中，所述容器为玻璃容器，所述玻璃容器的外表面设置有液位刻度。

如上所述的掺稀装置，其中，所述掺入管上还设置有流量计。

如上所述的掺稀装置，还包括：锁定装置，所述锁定装置包括壳体、盖板以及连接件；所述壳体上形成有用于容纳所述容器及所述掺入管的容纳腔，所述盖板铰接在所述壳体的顶部，所述盖板用于封闭所述容纳腔；且所述盖板与所述壳体之间设置有用于固定所述盖板的固定锁；所述连接件的一端固定在所述壳体上，所述连接件的另一端用于固定连接所述采油树。

如上所述的掺稀装置，其中，所述壳体为透明壳体。

本实用新型还提供一种掺稀系统，包括：采油树以及如上所述的掺稀装置；所述采油树包括连接管、油管以及套设在所述油管外的套管，所述油管与所述套管之间形成所述油套环空；所述连接管的一端与所述套管连通，所述连接管的另一端与所述掺入管连通。

本实用新型提供的掺稀装置及掺稀系统，通过设置用于存放稀油的容器、掺入管以及设置在掺入管上的控制阀门，其中，容器的顶端设置有输油口，掺入管的第一端与容器的底端连接，掺入管的第二端与采油树中的油套环空连接，且第一端的垂向高度大于第二端的垂向高度，以使容器位于油套环空的上方，根据连通器的原理，稀油可以在自身重力的作用下流入套管底部，而不需要依靠电力实现，能够节约能源。

附图说明

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，本实用新型不局限于下述的具体实施方式。

图1为本实用新型掺稀装置实施例一的整体结构示意图；

图2为本实用新型掺稀装置实施例二的整体结构示意图。

附图标记说明：

1：容器； 11：输油口；

12：安装部； 2：掺入管；

3：控制阀门； 4：排气阀；

5：进气管； 51：进气阀；

6：气源； 7：流量计；

8：锁定装置； 81：壳体；

82：盖板； 83：连接件；

9：采油树； 91：套管；

92：油管； 93：油套环空；

94：连接管。

具体实施方式

在油田开发过程中，地层中的原油中沥青质和胶质含量较高、粘度较大，流动性很差，这种类型的原油一般被称为稠油。在面临能源紧缺的情况下，稠油资源无疑是不可忽视的能源之一，但是由于稠油的上述特点，其开采也存在一定难度。

对有杆抽油井而言，在开采稠油时，由于粘度过高，含蜡量大，使得油管的油流通道减小，抽油杆柱的上、下行阻力增加，下冲程时易出现驴头“打架”现象，上冲程时驴头负荷增加，严重时会使抽油杆卡死在油管中，甚至造成抽油杆断裂的井下事故。此外，对于油层温度较低的井，在抽油泵固定阀、固定阀罩及其以下部位由于压力低，在生产过程中也容易形成堵井，而要被迫进行修井。

对于电潜泵生产井而言，由于电潜泵井排量大，吸入口处压力低，当油层温度较低时，此处容易结蜡并造成叶导轮流道堵塞，钻井液阻力增加，使泵的排量下降，同时会使电机负荷增加，严重的可造成电机经常停机，使电泵机组不能正常运转。

综上，稠油的开采过程困难较大，并且由于稠油的性质造成开采中的井下事故频发及其费用增大，会使采油成本大幅度上升。因此，稠油降粘开采方法的研究对于减小井下事故的发生及降低稠油开采成本具有重要意义。

为了方便稠油的开采，首先要对稠油进行掺稀操作，降低其粘度。现有技术中的降粘方式主要有机械降粘、井筒加热、稀油降粘、化学降粘、微生物单井吞吐、抽稠工艺配套等。稀油降粘顾名思义是在稠油中掺入一定体积的稀油进而达到降粘的效果，该方法不会伤害油层，因而被广泛使用在油田开采中。

稀油降粘一般通过油泵进行，具体地，油田开采的井下作业一般使用套管及油管进行，套管套设在油管外部，套管及油管的顶部与地上平台的采油树连接，底部伸入采油井中，套管及油管之间的空间被称为油套环空。油泵的一端与稀油油管连接，另一端与采油树中的油套环空连接，稀油可以经过油泵泵入油套环空，并进入井底与套管底部的原油混合，稀释后的原油通过油管从井下抽出，经采油树输送到各设备中。但是，现有技术中，油泵的工作需要依靠大量的电能来实现，造成能源的浪费。

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种掺稀装置及掺稀系统，能够降低稠油的粘度，并且能够节省能源。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，本实用新型不局限于下述的具体实施方式。

图1为本实用新型掺稀装置实施例一的整体结构示意图；图2为本实用新型掺稀装置实施例二的整体结构示意图。

请参考图1，本实施例提供一种掺稀装置，包括：容器1、掺入管2以及控制阀门3；容器1用于存放稀油，且容器1的顶端形成有输油口11；掺入管2的第一端连接在容器1的底端或侧面，掺入管2的第二端用于与采油树9中的油套环空93连接，且第一端的垂向高度大于第二端的垂向高度，以使容器1位于油套环空93顶部；控制阀门3设置在掺入管2上，用于调节稀油的流量。

具体地，掺稀装置可以用于对采油井中的稠油进行稀释，其可以包括用于容纳稀油的容器1，容器1通过掺入管2与采油树9中的油套环空93连接，且掺入管2上还设置有控制阀门3。

容器1作为用来盛放稀油的装置，其结构可以有多种，例如容器1可以包括底壁和固定在底壁上的侧壁，底壁可以沿水平方向延伸，侧壁可以为环形或方形；底壁和侧壁可以形成顶部开口的容腔；顶部开口可以作为输油口11，容腔可以用来存放稀油。又例如，容器1可以为球体或椭球体的形状，其顶部可以开设有输油口11。容器1的材质也可以有多种，例如其可以采用金属材料(铁质材料、铜质材料等)通过模压或者锻造等方式加工而成；又例如可以采用塑料经过注塑而成，在此不做具体限制。优选地，容器1可以为不易与稀油发生化学反应的玻璃容器，更进一步地，容器1可以为透明玻璃材质，便于操作人员观察容器1中的稀油的剩余量。另外，容器1上的输油口11可以方便操作人员向容器1中注入稀油，输油口11可以设置在容器1的顶部，其形状可以为圆形、方形等多种形状，具体尺寸大小可以根据实际情况进行设置，在此不做具体设定。

掺入管2作为连接容器1与油套环空93的部件，其可以为软管，软管可以在力的作用下进行变形，操作灵活性较好，其也可以为硬管，从而方便固定。掺入管2的第一端与容器1连接，具体地，容器1的底端或侧面可以设置有安装孔或管路接头，掺入管2的第一端可以与安装孔过盈配合，也可以与管路接头以卡接或螺接的方式密封连接。优选地，掺入管2可以连接在容器1的底端，从而使得容器1中的稀油可以全部注入采油井中。掺入管2的第二端可以与油套环空93连接，具体地，掺入管2的第二端可以直接伸入采油树9中与油套环空93连通的管线中，又例如其可以与连通油套环空93的管线通过管路结构连接。掺入管2的材质也可以有多种，例如其可以采用金属材料(铁质材料、铜质材料等)通过模压或者锻造等方式加工而成；又例如可以采用橡胶材料经过硫化而成，在此不做具体限制。优选地，掺入管2可以为不易与稀油发生反应的塑料材质。掺入管2第一端的距离水平地面的高度可以高于第二端距离水平地面的高度，从而使得容器1可以位于油套环空93的顶部，稀油可以在重力的作用下自动注入采油井底。

控制阀门3设置在掺入管2上，其可以调节进入油套环空93中稀油的流量大小。控制阀门3可以设置在掺入管2的任意位置，优选地，其可以设置在靠近第一端的位置，方便操作人员操作。控制阀门3可以是现有技术中的阀门结构，其可以为手动、电动、液动、气动、涡轮、电磁动等驱动方式中的一种来实现动作，通过控制阀门3可以实现调节稀油流量的目的。作为一种优选的实施方式，控制阀门3可以与控制器连接，从而实现远程调节稀油流量。

当进行掺稀时，可以先通过掺稀比计算需要掺入的稀油的量，然后将该一定量的稀油从输油口11注入容器1中，然后打开控制阀门3，由于容器1中的稀油上方的空气通过输油口11与大气连通，因此，容器1中稀油上方的空气为一个大气压，而采油井底的稠油上方的空气也与大气连通，根据连通器的原理，稀油会在自身重力的作用下自动流入井底，而不需要通过油泵将稀油泵入采油井底。

本实用新型提供的掺稀装置，通过设置用于存放稀油的容器、掺入管以及设置在掺入管上的控制阀门，其中，容器的顶端设置有输油口，掺入管的第一端与容器的底端连接，掺入管的第二端与采油树中的油套环空连接，且第一端的垂向高度大于第二端的垂向高度，以使容器位于油套环空的上方，根据连通器的原理，稀油可以在自身重力的作用下流入套管底部，而不需要依靠电力实现，能够节约能源。

图2为本实用新型掺稀装置实施例二的整体结构示意图。请参考图2，在另一个实施例中，掺稀装置还包括：排气阀4、进气管5以及气源6；输油口11处设置有用于密封容器1的盖体；排气阀4设置在容器1的顶端，用于排出容器1中的气体；进气管5的一端与气源6连接，另一端与容器1连接，以使气源6与容器1中的气体连通；气源6用于为容器1提供惰性气体。

具体地，本实施例中输油口11上可以设置盖体，从而使得容器1内的稀油不与外部环境的氧气接触，防止稀油氧化变稠，影响掺稀效果。盖体的形状可以为与输油口11形状相配合的形状结构，其可以过盈配合或螺纹连接在输油口11上。

排气阀4可以设置在容器1的顶端，优选地，其可以设置在盖体上，从而减小容器1的开口数量，增强容器1的密封性。排气阀4可以为现有技术中常见的能够实现排气的阀门结构，在此不做具体限定。

进气管5可以设置在容器1的顶部，其结构也可以有多种，例如可以为软管，软管可以在力的作用下进行变形，操作灵活性较好，其也可以为硬管，从而方便固定。进气管5的第一端与容器1连接，具体地，容器1的顶部可以设置有安装孔或管路接头，进气管5的第一端可以与安装孔过盈配合，也可以与管路接头以卡接或螺接的方式密封连接。进气管5的另一端连接气源6，使得气源6可以与容器1中的气体连通。

气源6可以存放或提供惰性气体，其结构有多种，例如其可以气泵，气泵可以为向容器1中输入惰性气体。惰性气体的种类也有很多种，例如氮气、氦气等。惰性气体存在于容器1中，可以防止容器1中的稀油自燃或爆炸，提高安全性，还可以防止空气中的氧气或杂质氧化或污染稀油。

当进行掺稀时，可以先通过掺稀比计算需要掺入的稀油的量，然后打开盖体，将该一定量的稀油从输油口11注入容器1中，然后盖紧盖体，接着打开排气阀4以及进气阀51，通过气源6向容器1中输入惰性气体，从而使得容器1的空气可以从排气阀4排出，稀油上方的气体为惰性气体，然后可以关闭排气阀4，打开控制阀门3，此时气源6可以继续向容器1中输入惰性气体，保持容器1中的气体压力大于或等于大气压，稀油会在自身重力和气体压力的作用下自动流入井底，而不需要通过油泵将稀油泵入采油井底。

本实施提供的掺稀装置，通过设置气源6、进气阀51和排气阀4，可以将容器1稀油上方的空气排出，使得稀油与惰性气体接触，避免了发生自燃或爆炸等现象，还防止了稀油容易被空气氧化变稠。

进一步地，容器1的底端还形成有用于安装进气管5的安装部12，进气管5背离气源6的一端由安装部12伸入容器1内，并延伸到容器1的气体中。

具体地，进气管5可以从容器1的底端伸入，并延伸到稀油液面上方。安装部12可以为安装孔或管路接头，进气管5可以与安装孔过盈配合，也可以与管路接头以卡接或螺接的方式密封连接。将进气管5从底部伸入可以减小掺稀装置的体积，利于维护施工现场整洁。

更进一步地，气源6可以为用于存放惰性气体的气囊。由于容器1的空间有限，其所需的惰性气体量不会太大，因此，可以使气囊来作为气源6，操作人员可以通过挤压气囊来为容器1输入惰性气体，必须持续使用油泵泵入稀油消耗能源较少，从而实现能源节省。

另外，为了方便调节，进气管5上还可以设置有进气阀51。气囊中可以存放有高压的惰性气体，其可以保证当稀油从容器1中排空时，容器1与气囊中的气体压力可以大于等于一个大气压，从而只需打开进气阀51，便可以实现自动排出稀油的目的，无需操作人员挤压气囊，进一步提高了操作的便利性。

在上述实施例的基础上，容器1可以为玻璃容器，玻璃容器的外表面设置有液位刻度。具体地，容器1上可以形成有液位刻度，方便操作人员准确观测到容器1内稀油量的多少。

进一步地，掺入管2上还可以设置有流量计7。具体地，对于不同粘度的稠油，其需要注入的稀油量也不同，流量计7可以准确测出注入稀油量的多少，从而方便操作人员判断是否可以停止掺稀。流量计7可以为现有技术中常见的计量液体流量的装置，在此不做具体限定。流量计7可以设置在控制阀门3的下方，优选地，流量计7可以与控制器连接，从而可以根据流量计7的流量来远程操作控制阀门3，提高了便捷性。

在上述实施例的基础上，还包括：锁定装置8，锁定装置8包括壳体81、盖板82以及连接件83；壳体81上形成有用于容纳容器1及掺入管2的容纳腔，盖板82铰接在壳体81的顶部，盖板82用于封闭容纳腔；且盖板82与壳体81之间设置有用于固定盖板82的固定锁；连接件83的一端固定在壳体81上，连接件83的另一端用于固定连接采油树9。

具体地，掺稀装置还可以包括锁定装置8，锁定装置8能够防止偷盗稀油的现象发生。

锁定装置8可以包括罩于容器1及掺入管2外的壳体81，壳体81上可以设置有开口，从而方便操作人员注入稀油等操作。壳体81上还可以铰接有盖板82，盖板82可以覆盖开口，从而密封壳体81。另外，盖板82和壳体81之间还可以设置有固定锁，固定锁可以为现有技术中常见的机械锁或电磁锁等，其可以通过钥匙、密码或电力来打开或锁定。连接件83可以为连接杆或链条等结构，其一端可以连接在壳体81上，另外一端可以固定在采油树9上，从而将容器1与采油树固定连接，防止稀油被偷盗走。

进一步地，壳体81可以为透明壳体，从而方便操作人员观察容器1的情况或操作各阀门。可以理解，壳体81也可以只将需要操作或观察的位置设置为镂空或透明，其余地方还可以为不透的状态。

本实施例还提供一种掺稀系统，包括：采油树9以及掺稀装置；采油树9包括连接管94、油管92以及套设在油管92外的套管91，油管92与套管91之间形成油套环空93；连接管94的一端与套管91连通，连接管94的另一端与掺入管2连通。

具体地，掺稀装置的结构以及功能与上述实施例相同，具体可以参考上述实施例，在此不再赘述。采油树9可以为现有技术中常用的采油树结构，其可以包括油管92、套管91以及连接套管91的连接管94，套管91套于油管92外部，且两者之间的空间形成油套环空93，连接管94可以沿水平方向延伸，连接管94一端与套管91连通，其另外一端可以与掺入管2的第二端连通。稀油可以通过连接管94注入到油套环空93中。

本实用新型提供的掺稀掺稀系统，通过设置采油树及掺稀装置，掺稀装置包括用于存放稀油的容器、掺入管以及设置在掺入管上的控制阀门，其中，容器的顶端设置有输油口，掺入管的第一端与容器的底端连接，掺入管的第二端与采油树中的油套环空连接，且第一端的垂向高度大于第二端的垂向高度，以使容器位于油套环空的上方，根据连通器的原理，稀油可以在自身重力的作用下流入套管底部，而不需要依靠电力实现，能够节约能源。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”等术语均应广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。