用于稠油开采的采油管柱及装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于稠油开采的采油管柱及装置，属于油田开采装置技术领域。

背景技术：

稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。由于稠油的密度及粘度大，因此稠油流动阻力大，从储油层流入井筒或从井筒升到地面都十分困难。

现有技术中，通过在将电加热棒插入采油管柱内来对稠油进行加热，以降低稠油的粘度，使得稠油可以快速的在采油管柱内流动。

但是，这种方式极易由于电加热棒出现电火花或者漏电引起火灾或者爆炸，会威胁到开采设备及人员的安全。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于稠油开采的采油管柱及装置，利用设置在采油管内的循环流道内的加热介质，对采油管内的稠油进行加热，既降低了稠油粘度，提升了开采效率；又避免了以往采用电加热方式带来的安全隐患，提升了开采设备及人员的安全。

本实用新型一方面提供一种用于稠油开采的采油管柱，包括：采油管以及用于供加热介质流动的循环流道；

所述采油管的底端插设在稠油储层内，所述采油管的顶端与采油树连接；

所述循环流道设置在所述采油管的内侧或外侧，用于对采油管内流动的稠油进行加热降粘。

进一步的，包括：外管和内管，所述外管设置在所述采油管内，且所述外管的底端封闭；所述内管和位于内管与外管之间的环形空间形成所述循环流道。

进一步的，包括：外管和内管，所述外管的底端封闭；所述采油管穿设在所述外管内；所述内管设置在所述采油管和外管之间，且所述内管和内管与外管之间的环形空间形成所述循环流道。

进一步的，还包括蒸汽发生器，所述内管与所述蒸汽发生器的出气口连通，所述外管与所述蒸汽发生器的进气口连通。

进一步的，还包括蒸汽发生器，所述内管与所述蒸汽发生器的进气口连通，所述外管与所述蒸汽发生器的出气口连通。

进一步的，包括:第一管束、第二管束、外管及用于提供所述加热介质的储罐；

所述外管设置在采油管内，且所述外管的底端封闭；

所述第一管束和第二管束设置在所述外管内，且所述第一管束和第二管束的其中一者与所述储罐的出液口连通，另一者与所述储罐的进液口连通；

所述第一管束、第二管束以及外管形成所述循环流道。

进一步的，包括:第一管束、第二关束、外管及用于提供所述加热介质的储罐；

所述外管的底端封闭，所述采油管的上部穿设在所述外管内；

所述第一管束及第二管束设置在所述采油管与所述外管之间；

所述第一管束和第二管束的其中一者与所述储罐的进液口连通，另一者与所述储罐的出液口连通；

所述第一管束、第二管束和外管形成所述循环流道。

进一步的，所述第一管束有多根，所述第二管束也有多根；

多根第一管束和第二管束均匀设置在所述外管内。

进一步的，还包括控制器、温度传感器和流量传感器，所述流量传感器和温度传感器设置在所述循环流道上，所述控制器与所述流量传感器和温度传感器电连接。

一种稠油开采装置，所述采油管柱与井壁之间设置封隔器。

本实用新型提供的用于稠油开采的采油管柱及装置,通过设置循环流道，从而该循环流道内流动的加热介质就可以对采油管内流动的稠油进行加热，以降低稠油的粘度，从而提高了稠油开采效率，降低了生产成本，而且满足了稠油安全生产的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的采油管柱的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的采油管柱的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三提供的采油管柱的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四提供的采油管柱的结构示意图；

图5为本实用新型实施例五提供的采油管柱的结构示意图；

图6为本实施新型实施例七提供的稠油开采装置的结构示意图一；

图7为本实施新型实施例七提供的稠油开采装置的结构示意图二。

其中，1-采油管，2-外管，3-内管，4-封隔器，5-套管，6-井壁，7-固井水泥，8-稠油储层，9-采油树，10-第一管束，11-第二管束,12-循环流道。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

图1为本施例提供的采油管柱结构示意图，图中箭头所标示的方向为加热介质的流动方向。如图1所示：本实施例一提供的采油管柱包括：采油管1以及用于供加热介质流动的循环流道12；采油管1的底端插设在稠油储层8内，采油管1的顶端与采油树9连接；循环流道12设置在采油管1的内侧或外侧，用于对采油管1内的流动稠油进行加热，以降低稠油的的粘度。

具体的，采油管1沿垂直于其长度方向的截面呈圆形，可以采用金属材料或者非金属材料制作而成。例如，在某些示例中，可以采用具有耐腐蚀性能的聚乙烯材质制作塑性管、或者也可以采用耐腐蚀的钢制管。

采油管1可以根据所需要下入的深度进行设定为多节，每节采油管通过螺纹串联起来形成一采油通道，相应的，循环流道12也可根据采油管分节情况，将循环流道12进行分节处理，并串联成一个循环流道12。

采油树9是稠油开采的井口装置，主要由套管头、油管头及采油树本体组成；采油树9通过油管头与采油管1连接，采油树9用于悬挂采油管1，承托井内采油管柱的重量，密封采油管、套管间的环形空间，并能够将稠油储层8内的稠油通过采油管1采出并输送到地面的中转站。

循环流道12内的加热介质沿采油管1的竖直安装方向上下循环流动；即：加热介质竖直向下进入循环流道12，竖直向上流出循环流道12，对采油管1内流动的稠油完成加热。

可以理解的是：循环流道12内设置的加热介质可以采用热水、热蒸汽，通过热水或者热蒸汽就可以为供采油管内流动的稠油提供加热所需的热量，以使稠油降低粘度，提高开采效率。当然，也可以采用其他液体或者气体物质作为加热介质。

井外设置有为循环流道12提供加热介质的装置，可以包括输送泵及阀门等。例如，热水通过输送泵经阀门泵入到循环流道12内，以便为采油管内流动的稠油提供热量，使得稠油的温度升高，降低稠油的粘度，从而提高稠油在采油管内的流动速度。

进一步，在本实施中为循环流道12提供加热介质的装置可以为蒸汽产生器或者储罐，蒸汽产生器为循环流道12提供热蒸汽，储罐为循环流道12提供热水，可以理解的是：若加热介质还可采用除热水及热蒸汽之外的其他加热介质，相应的为循环流道12提供加热介质的装置除了蒸汽产生器及储罐以外的装置。

本实施例中提供的采油管柱，在采油管内设置有循环流道12，循环流道12内流动着循环的加热介质对采油管内流动的稠油进行加热，避免了以往采用电加热的方式带来的安全隐患，满足了安全生产的要求。

实施例二

图2为本实施例提供的采油管柱结构示意图，如图2所示，本实施例提供的用于稠油开采的采油管柱：包括：外管2和内管3，外管2设置在采油管1内，且外管2的底端封闭，内管3和位于内管3与外管2之间的环形空间形成循环流道12。

进一步的，采油管柱还包括蒸汽发生器，内管3与蒸汽发生器的进气口连通，外管2与蒸汽发生器的出气口连通。

具体的，外管2采用具有耐腐蚀性能钢制管制作且具有优异的传热性能，外管2安装在采油管1内，外管2靠近稠油储层8的一端为封闭端，外管2的另一端与蒸汽发生器的出气口连接；内管3为两端开口的圆形管道，采用普通耐高温钢制管制作，内管3的一端与蒸汽发生器的进气口连接，另一端靠近外管2的封闭端设置，外管2换热后的热蒸汽由内管3流回蒸汽发生器。

内管3安装在外管2内，内管3与外管2之间形成环形空间，用于热蒸汽的流入通道；蒸汽发生器设置在井口外且靠近井口位置处，蒸汽发生器产生的热蒸汽经过其出气口的阀门流入外管2与内管3之间的环形空间内。

此时，内管3与外管2形成的环形空间内的热蒸汽的流动方向与采油管内稠油上升的方向相对，进而环形空间的热蒸汽与采油管1内流动的稠油完成换热，采油管1内流动的稠油受热后粘度降低，流动速度加快，提升采油效率。

可以理解的是：蒸汽发生器的出气口与内管3连通，内管3与外管2之间形成的环形空间与蒸汽发生器的进气口连通。

蒸汽发生器产生的热蒸汽经过输送泵及位于出气口的阀门输送到内管3，热蒸汽沿内管3竖直向下输送到外管2的封闭端，热蒸汽经外管2的封闭端折返到内管3与外管2之间形成的环形空间内，在环形空间内热蒸汽与采油管内的上升的稠油完成换热，采油管1内流动的稠油受热后，稠油粘度降低，流动速度加快，提升采油效率。

可以理解的是：内管3靠近稠油储层的一端设置的敞口距离外管2底端的封闭端保持一段距离，以提高换热空间，保证加热介质的流动通畅。

本实施例中，将外管2设置在采油管1内，可有效增大循环流道12与采油管1的换热面积，进而提高采油管内稠油加热效率，减少加热时间。

实施例三

图3为本实施例提供的采油管柱结构示意图。如图3所示，本实施例提供的用于稠油开采的采油管柱：包括：外管2、内管3及采油管1。

外管2的底端封闭；采油管1穿设在外管2内；内管3设置在采油管1和外管2之间，且内管3和内管3与外管2之间的环形空间形成循环流道12。

具体的，外管2可以采用具有耐磨腐蚀性能钢制管制作且具有优异的传热性能，沿外管轴向的截面呈圆形；外管2靠近稠油储层的一端为封闭端且封闭端设置有供采油管1穿过的圆孔，另一端与位于井口位置的蒸汽发生器的进气口连通。

采油管1的靠近井口位置处的一端连接在采油树9的油管头上，采油管1靠近稠油储层的一端穿过外管2的封闭端插入稠油储层8内，且封闭端的圆孔与采油管1之间的缝隙密封处理，防止外管2内的热蒸汽外泄。

内管3为两端开口的圆形管道，采用普通耐高温钢制管制作，内管3的一端与蒸汽发生器的出气口连通，另一端靠近外管2的封闭端设置；内管3设置在采油管1和外管2之间，且内管3和内管3与外管2之间的环形空间共同形成循环流道12。

可选的，还可以设置蒸汽发生器，该蒸汽发生器可以设置在井口外且靠近井口位置，蒸汽发生器产生的热蒸汽经过其出气口的阀门流入内管3内，热蒸汽沿内管3竖直向下输送到外管2的封闭端，热蒸汽接触到外管2的封闭端后折返到内管3与外管2之间形成的环形空间内，在环形空间内热蒸汽与采油管1内上升的稠油完成换热，采油管1内稠油受热后，稠油粘度降低，流动速度加快，提升采油效率。

可以理解的是：蒸汽发生器的进气口也可以与内管3连接，相应的，蒸汽发生器的出气口与外管2连接。以下介绍加热介质的流动过程，以使本领域技术人员能够更好的理解本方案。

蒸汽发生器产生的热蒸汽经过输送泵及位于出气口的阀门输送到外管2与内管3之间形成的环形空间内，热蒸汽沿外管2竖直向下输送到外管2的封闭端，热蒸汽经外管2的封闭端折返到内管3内，在内管3内的热蒸汽与采油管1内的上升的稠油完成换热，采油管1内流动的稠油受热后，稠油粘度降低，流动速度加快，提升采油效率。

可以理解的是：内管3靠近稠油储层8的一端设置的敞口距离外管2底端的封闭端保持一段距离，以提高换热空间，保证加热介质的流动通畅。

本实施例中，将外管2设置在采油管1外，既能够对采油管1内流动的稠油进行加热，而且不占用采油管1内的稠油流动空间，进而提高采油管内稠油开采效率。

实施例四

图4为本实施例提供的采油管柱结构示意图，如图4所示，本实施例提供的用于稠油开采的采油管柱：包括:第一管束10、第二管束11、外管2及用于提供加热介质的储罐。

外管2设置在采油管1内，且外管2的底端封闭；第一管束10和第二管束11设置在外管2内，且第一管束10和第二管束11的其中一者与储罐的出液口连通，另一者与储罐的进液口连通；第一管束10、第二管束11以及外管2形成循环流道。

具体的，第一管束10可以包括多根管及将多根管集成在一起的卡箍，多根管呈弧形放置，并通过卡箍连接在一起；构成第一管束的管采用普通耐高温钢制管制作，两端分别设置有开口。

同样的，第二管束11也可以包括多根管及将多根管集成在一起的卡箍，多根管呈弧形放置，并通过卡箍连接在一起；构成第一管束的管采用普通耐高温钢制管制作，两端分别设置有开口。

外管2采用具有耐磨腐蚀性能钢制管制作且具有优异的传热性能，外管2靠近稠油储层8的一端为封闭端，另一端设置有密封块，密封块用于对外管2与第一管束10及第二管束11之间的密封，同样也对第一管束10及第二管束11实现夹持安装。

外管2设置在采油管1内，第一管束10和第二管束11设置在外管2内，第一管束10的一端穿过密封块与储罐的出液口连通，另一端设置在外管2靠近稠油封闭端处；第二管束11的一端穿过密封块与储罐的进液口连通，另一端同样设置在外管2靠近稠油封闭端。

储罐设置在井外且靠近井口的位置，储罐内的热水经其出液口的阀门流入第一管束10，热水沿第一管束10竖直向下抵达外管2的封闭端，热水接触到外管2封闭端后折返并进入第二管束11，折返后的热水经第二管束11回流到储罐。

热水由第一管束10及第二管束11完成一次循环流动，此时外管2内的扩散的热量始终对采油管1内上升的稠油进行加热，采油管1内的稠油受热后粘度降低，流动加快，提升采油效率。

可以理解的是：外管2设置在采油管1内，第一管束10和第二管束11设置在外管2内，第一管束10的一端穿过密封块与储罐的进液口连通，另一端设置在外管2靠近稠油储层8封闭端处；第二管束11的一端穿过密封块与储罐的出液口连通，另一端同样设置在外管2靠近稠油储层封闭端处。

储罐设置在井外且靠近井口的位置，储罐内的热水经其出液口的阀门流入第二管束11，热水沿第二管束11竖直向下抵达外管2的封闭端，热水接触到外管2的封闭端后折返并进入第一管束10，折返后的热水经第第一管束10回流到储罐。

热水由第一管束10及第二管束11完成一次循环流动，此时外管2内的扩散的热量始终对采油管1内上升的稠油进行加热，采油管1内的稠油受热后粘度降低，流动加快，提升采油效率。

可以理解的是：第一管束10有多根，第二管束11也有多根；多根第一管束10和第二管束11均匀设置在外管内，为保证采油管1内流动的稠油受热均匀，第一管束10及第二管束11沿外管2轴线的周向相对布置，方便热水在循环流道12内换热对流。

多根第一管束10和第二管束11均匀设置在外管2内，可以通过控制局部位置的第一管束10和第二管束11中热水的流量，对采油管1实现局部稠油进行加热，既能保证采油管稠油堵塞处疏通，确保采油作业顺利进行，也节约了热水的使用，从而降低了开采成本。

再者一旦第一管束10和第二管束11因为水垢或者其他物质造成堵塞，或者出现破损，技术人员都可以将破损或者堵塞的第一管束10或者第二管束11进行及时更换。

实施例五

图5为本实施例提供的采油管柱结构示意图，如图5所示，本实施例提供的用于稠油开采的采油管柱：包括:第一管束10、第二关束11、外管2及用于提供加热介质的储罐。

外管2的底端封闭，采油管1的上部穿设在外管2内；第一管束10及第二管束11设置在采油管1与外管2之间；第一管束10和第二管束11的其中一者与储罐的进液口连通，另一者与储罐的出液口连通；第一管束10、第二管束11和外管2形成循环流道12。

具体的，第一管束10包括多根管及将多根管集成在一起的卡箍，多根管呈弧形放置，并通过卡箍连接在一起；构成第一管束10的管采用普通耐高温钢制管制作，两端分别设置有开口。

同样的，第二管束11也包括多根管及将多根管集成在一起的卡箍，多根管呈弧形放置，并通过卡箍连接在一起；构成第一管束的管采用普通耐高温钢制管制作，两端分别设置有开口。

外管2采用具有耐磨腐蚀性能钢制管制作且具有优异的传热性能，外管2靠近稠油储层8的一端为封闭端，其另一端设置有密封块，用于对外管2与第一管束10及第二管束11之间的密封，同样也对第一管束10及第二管束11实现夹持安装。

采油管1从外管2的封闭端穿过，且采油管1与外管2的封闭端之间的间隙进行密封处理，防止外管2内的热水外泄。

第一管束10及第二管束11设置在采油管1与外管2之间，第一管束10的一端穿过密封块与储罐的进液口连通，另一端设置在外管2靠近稠油储层8的封闭端，第二管束11的一端穿过密封块与储罐的出液口连通，另一端同样设置在外管2靠近稠油储层8的封闭端。

储罐设置在井外且靠近井口的位置，储罐内的热水经其出液口的阀门流入第二管束11，热水沿第二管束11竖直向下抵达外管2的封闭端，热水接触到外管2封闭端后折返并进入第一管束10，折返后的热水经第一管束10回流到储罐。

热水由第一管束10及第二管束11完成一次循环流动，此时外管2内的扩散的热量始终对采油管1内上升的稠油进行加热，采油管内的稠油受热后粘度降低，流动加快，提升采油效率。

可以理解的是：第一管束10及第二管束11设置在采油管1与外管2之间，第一管束10的一端穿过密封块与储罐的出液口连通，另一端设置在外管2靠近稠油储层8的封闭端，第二管束11的一端穿过密封块与储罐的进液口连通，另一端同样设置在外管2靠近稠油储层8的封闭端。

储罐设置在井外且靠近井口的位置，储罐内热水经其出液口的阀门流入第一管束10，热水沿第一管束10竖直向下抵达外管2的封闭端，热水接触到外管2封闭端后折返并进入第二管束11，折返后的热水经第二管束11回流到储罐。

可以理解的是：第一管束10有多根，第二管束11也有多根；多根第一管束10和第二管束11均匀设置在外管内，为保证采油管1内流动的稠油受热均匀，第一管束10及第二管束11沿外管2轴线的周向相对布置，方便热水在循环流道12内换热对流。

多根第一管束10和第二管束11均匀设置在外管2内，可以通过控制局部位置的第一管束10和第二管束11中热水的流量，对采油管1实现局部稠油进行加热，既能保证采油管稠油堵塞处疏通，确保采油作业顺利进行，也节约了热水的使用，从而降低了开采成本。

再者一旦第一管束10和第二管束11因为水垢或者其他物质造成堵塞，或者出现破损，技术人员都可以将破损或者堵塞的第一管束10或者第二管束11进行及时更换。

实施例六

本实施例提供的用于稠油开采的采油管柱：还包括控制器、温度传感器和流量传感器，流量传感器和温度传感器设置在循环流道12上，控制器与流量传感器和温度传感器电连接。

具体的，流量传感器、温度传感器设置在外管2的管壁上，用于测量循环流道12内加热介质的流量及温度，流量传感器及温度传感器将采集的循环流道12内的加热介质的流量参数及温度传输给位于远端的控制器，控制器根据目标温度设定加热介质下一阶段流入循环流道12的温度及流速，满足对采油管1内稠油的温度要求。

可以理解的是，流量传感器、温度传感器安装在外管2上，并采集外管2内流动的热蒸汽的流量及温度参数信息，并将所采集的信息传输给远端的控制器，控制器内预设有采油管1内稠油所需的目标温度。

若外管2采集的温度小于采油管1内稠油的目标温度，控制器将控制蒸汽发生器提高输出的热蒸汽的温度及流速，提高单位时间内的热量输出，满足采油管1内稠油的温度需求。

若外管2采集的温度大于采油管1内稠油的目标温度，控制器将控制蒸汽发生器降低输出的热蒸汽的温度及流速，降低单位时间内的热量输出，在满足采油管1内稠油温度需求的同时，也降低了采油的经济成本。

可以理解的是，流量传感器、温度传感器安装在外管2上，并采集外管2内流动的热水的流量及温度参数信息，并将所采集的信息传输给远端的控制器，控制器内预设有采油管1内稠油所需的目标温度。

若外管2采集的温度小于采油管1内稠油的目标温度，控制器将控制储罐提高输出的热蒸汽的温度及流速，提高单位时间内的热量输出，满足采油管1内稠油所需的温度需求。

若外管2采集的温度大于采油管1内稠油所需的目标温度，控制器将控制储罐降低输出的热蒸汽的温度及流速，降低单位时间内的热量输出，在满足采油管1内稠油所需的温度需求，同时也降低了采油的经济成本。

实施例七

图6及图7为本实施例提供的稠油开采装置的结构示意图，如图6和图7所示，本实施例提供的稠油开采装置，包括：采油管柱及封隔器4，封隔器4安装在采油管柱与井壁6之间，用于隔绝产层，保护采油管柱。

可以理解的是:由于井壁6在实际钻井过程中造成井壁孔径尺寸参差不齐，对封隔器4的安装及隔绝产层带来不便，因此在井壁6与采油管1之间设置有套管5，套管5为标准件，内径尺寸大小一致，方便封隔器4的安装；为防止套管5与井壁6之间出现的间隙造成套管5破损或者套管5固定不牢靠，因此在套管5与井壁6之间填充固井水泥7，对套管5起到支撑及保护作用。

本实施例中，应用的封隔器4是具有弹性密封元件，可以理解的是，封隔器可以选择为密封橡胶垫，其外缘与套管5内壁保持密封；其中心孔可根据实际使用情况而定：

如图6所示：若采油管1位于外管2内，则封隔器4安装在外管2与套管5之间，其中心孔与外管2配合，并套接在外管2上。

如图7所示：若外管2位于采油管1内，则封隔器安装在采油管1与套管5之间，其中心孔与采油管1配合并套接在采油管1上。

在实际生产中，若外管2位于采油管1内，采油管1与套管5之间形成的的空间内注射有隔离液/压井液，用来平衡地层压力，保护隔离器，防止采油管被腐蚀等。

同样，采油管1位于外管2内，外管2与套管5之间形成的的空间内同样注射有隔离液/压井液。

本实用新型利用设置在采油管内的循环流动的加热介质，对采油管内的稠油进行加热降粘，既降低了稠油粘度，提升了开采效率；又避免了以往采用电加热方式带来的安全隐患，提升了开采设备及人员的安全。

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。