稠油开采装置的制作方法

本实用新型涉及一种稠油开采装置，属于采油工程技术领域。

背景技术：

在油田的石油开采中，稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性，使得其在开发和应用的各个方面都遇到一些技术难题。就开采而言，稠油中含有的胶质、沥青质和长链石蜡造成稠油在储层和井筒中的流动性变差，因而必须采用大功率的泵送设备，并且为了达到合理的泵送排量，要求对稠油进行稀释处理。具体来说，是在开采过程中向油井的井底注入表面活性物质——降黏剂，以便与井下的稠油混合并产生乳化或分散作用，使得稠油以小油珠的形式分散在水溶液中，形成比较稳定的水包油型乳状液体系，以此降低油管内液体的流动阻力，实现稠油的降黏开采。

为了实现将降黏剂注入井底的目的，现有技术中一般是在油管上形成大量的注油孔，以使注入油管和外套管之间环空(以下简称为油套环空)内的降黏剂能够通过这些注油孔进入油管内，从而与稠油混合形成水包油型乳状液体系。然而，现有技术的油套环空必须保持不小于油管的压力来防止油管内的液体从油管上的通孔进入油套环空内，以保证开采效率。

但是，随着开采的逐步进行，油管内的压力也在逐渐的变化，因此，油套环空的压力也需要随时调整，这就使得稠油的开采过程非常的繁琐。

技术实现要素：

本实用新型提供一种稠油开采装置，在油管一端预设有注油孔，并在注油孔处安装单向阀，加压后的降黏剂将单向阀打开，降黏剂进入油管并与油管内稠油混合均匀，在开采过程中，即使油管内的压力发生变化，也无需再适应性的调整油套环空内的压力，以防止油管内的稠油在压力作用下进入油套环空内。当需要掺稀时，只需要将油套环空内的压力提高到单向阀的开启压力即可轻松实现掺稀操作。

本实用新型一方面是提供一种稠油开采装置，包括：油管、套管以及单向阀；所述油管的底端用于与稠油储层连通，所述油管的顶端用于与采油树连通；所述油管上开设有注油孔，所述注油孔内安装有所述单向阀、且所述单向阀的开启方向朝向所述油管内部；所述套管套设在所述油管的外侧。

进一步的，所述油管包括：位于所述注油孔上方的第一混合部以及位于所述第一混合部上方的第二混合部；所述第一混合部的孔径大于所述第二混合部的孔径。

进一步的，所述稠油开采装置还包括套筒，所述套筒固定在所述油管内、并形成所述第一混合部和第二混合部。

进一步的，所述套筒包括从上到下依次设置的：上段、中段和下段，所述下段与所述油管固定，所述中段的两端分别与所述下段的顶端和所述上段的底端固定，所述中段的孔径大于所述上段的孔径。

进一步的，所述下段开设有连通孔，所述连通孔与所述注油孔连通。

进一步的，所述连通孔内安装有喷嘴，用于喷射从所述注油孔流到所述连通孔内的降黏剂。

进一步的，所述下段的底端安装有底盖，所述底盖上开设有供稠油流入的通孔，所述通孔的孔径小于所述下段的孔径。

进一步的，所述下段、中段和上段为一体成型的一体件。

进一步的，所述注油孔为多个，多个所述注油孔交错设置在所述油管上。

进一步的，所述油管包括第一段和第二段，所述第一段位于所述第二段的上方，所述第一段上安装的单向阀的开启压力小于所述第二段上安装的单向阀的开启压力。

本实用新型提供的稠油开采装置，通过在油管一端设置有的注油孔，并在注油孔处安装单向阀，加压后的降黏剂通过单向阀进入油管与油管内稠油混合均匀，在开采过程中，即使油管内的压力发生变化，也无需再适应性的调整油套环空内的压力，以防止油管内的稠油在压力作用下进入油套环空内。当需要掺稀时，只需要将油套环空内的压力提高到单向阀的开启压力即可轻松实现掺稀操作。此外，由于在注油孔内安装有单向阀，从而可以保证油管管壁的密封性，因此，可以在井外对油管进行开设注油孔的操作，以保证注油孔设置位置和孔径的精确度，进而提高掺稀质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的稠油开采装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一混合部和第二混合部的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的套筒结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的注油孔的位置示意图；

图5为本实用新型实施例提供的油管注油孔端的展开示意图。

其中，1-油管，2-套管，3-单向阀，4-注油孔，5-套筒，6-喷嘴，7-稠油储层，8-采油树，9-第一混合部，10-第二混合部，41-第一注油孔，42-第二注油孔，51-上段，52-中段，53-下段，54-封盖。

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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1为本实施例提供的稠油开采装置的结构示意图，如图1所示：一种稠油开采装置，包括：油管1、套管2以及单向阀3。油管1的底端用于与稠油储层7连通，油管1的顶端用于与采油树8连通。油管上开设有注油孔4，注油孔4内安装有单向阀3且单向阀3的开启方向朝向油管1的内部。套管2套设在油管1的外侧，且套管2与油管1之间形成油套环空，油套环空内充满降黏剂，用于对油管1内流动的稠油进行混合，以降低油管1内稠油的粘度。

油管1和套管2远离稠油储层7的一端与采油树8连接。采油树8是开采石油的井口装置，且位于油井最上部，用来控制和调节稠油生产的主要设备。主要由套管头、油管头及采油树本体组成。采油树8通过油管头与油管1连接，采油树8用于悬挂油管，承托井内油管柱的重量，密封油管1、套管2之间的环形空间，并能够将稠油储层7内的稠油通过油管1采出并输送到地面的中转站。

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，油管1可以采用具有耐腐蚀性能的聚乙烯材质制作的塑性管、或者也可以采用耐腐蚀的钢制管。

在本实施例中，注油孔4可以在油管1下井之前预先开设在油管1上，然后将单向阀3安装在注油孔4内，从而可以保证油管1下井时的密封性。这样也就避免了现有技术在油管1下井之后再通过喷射形成注油孔4的弊端，可以保证开设的注油孔4设置位置以及孔径大小的精确性，以提高掺稀的质量。

可选的：注油孔4可以为圆形孔、长弧形孔等。可以理解的是，注油孔4的开孔形状选择可根据单向阀3的安装需要进行选择，以满足单向阀3安装空间的需求。

可以理解的是：注油孔4的开孔位置和开孔数量可以根据油管1内的稠油流动状态参考设置。例如：油管1在某一高度稠油流速减慢，且造成油管1堵塞现象发生，可以选择此处设置注油孔4及其注油孔4的数量，用以降低稠油流经此处时的粘度，避免油管1堵塞现象的发生。

可选的，注油孔4内设置有安装座，用于单向阀3的安装。安装座与注油孔4之间进行密封处理。可以理解的是，安装座与注油孔4之间可以通过安装密封垫实现密封，也可以通过涂抹密封胶的形式密封。

可以理解的是，在井外安装单向阀3时，可选择在注油孔4的孔壁上设置有一环形短管，用于供单向阀3的安装座安装。此环形短管设置有内螺纹，安装座设置有与环形短管的内螺纹相匹配的外螺纹，安装座与环形短管通过螺纹连接在一起。安装座安装时，可在环形短管与安装座两者的螺纹连接处涂抹密封胶，以实现环形短管与安装座之间的密封。

套管2是钻井结束后，下入到井筒内的管子。套管2设置在油管1与井壁之间，一方面用于加固井壁，防止井壁坍塌。另一方面用于套管2与油管1之间形成油套环空，油套环空充满降黏剂，用于对油管1内流动的稠油进行混合，以降低稠油的粘度。

油管1与套管2之间形成的油套环空内注入有降黏剂，通过地面加压泵泵经采油树8对充满降黏剂的油套环空进行加压，当油套环空的压力达到单向阀3设定的开启压力时，单向阀3打开，降黏剂通过注油孔4流入油管1内，油管1内流动的稠油与降黏剂混合后，稠油的粘度降低，进而稠油在油管1内的流动阻力减小，提高了稠油开采效率。在整个稠油开采过程中，即使油管1内的压力发生变化，也无需再适应性的调整油套环空内的压力，以防止油管1内的稠油在压力作用下进入油套环空内。当需要掺稀时，只需要将油套环空内的压力提高到单向阀3的开启压力即可轻松实现掺稀操作。此外，由于在注油孔4内安装有单向阀3，从而可以保证油管1管壁的密封性，因此，可以在井外对油管1进行开设注油孔4的操作，以保证注油孔设置位置和孔径的精确度，进而提高掺稀质量。

可以理解的是，本实施例中，降黏剂可以选择为稀油，也可以选择其他降粘物质作为降黏剂。

图2为本实施例中提供的第一混合部和第二混合部示意图，如图2所示：油管1包括：位于注油孔4上方的第一混合部9以及位于第一混合部9上方的第二混合部10，并且第一混合部9的孔径大于第二混合部10的孔径。

具体的，油管1可以通过改变其靠近注油孔4处的管壁厚度，形成孔径不同的第一混合部9和第二混合部10。第一混合部9和和第二混合部10沿稠油上升的方向依次设置，且第一混合部9的孔径大于第二混合部10的孔径。同样的，油管1也可以在靠近注油孔4的内部增加变径接头，以改变此处油管内部的孔径，用于形成孔径大小不同的第一混合部9及第二混合部10。可以理解的是，油管1内也可以在靠近注油孔4上方位置设置具有变径功能的其他结构，以实现改变孔径大小的目的。举例来说，可以在油管1内安装锥形筒。

其中，第一混合部9与注油孔4连通，油管1内流动的稠油与注油孔4流入的稀油在第一混合部9进行第一次混合。由于注油孔4流入的稀油具有冲击力及油管1内流动的稠油具有上升力，掺稀后的稠油沿第一混合部9螺旋上升。

随着混合后的稠油上升一段时间后，上升速度会降低，混合后的稠油流入第二混合部10后，由于第二混合部10的孔径小于第一混合部9的孔径，因此混合后的稠油再次获得加速，也使稠油与稀油进行第二次混合，使得稠油和稀油混合更加均匀。

可选的，油管1可以选择靠近注油孔4上方的位置处，在此处油管1的内部安装有变径接头，变径接头两端孔径大小不同，变径接头的大端靠近注油孔处设置有用于与注油孔4连通的通孔，稀油从注油孔4流入变径接头内，混合后的稠油沿变径接头螺旋上升，在此过程中，稠油和稀油混合更加均匀。

进一步的，稠油开采装置还包括套筒5，套筒5固定在油管1内、并形成第一混合部9和第二混合部10。

具体的，套筒5设置在靠近油管1的注油孔4处，套筒5可以由多段环形管依次连接组成，且组成套筒5的环形管的管径由下及上依次减小，因此形成供稠油和稀油混合的第一混合部9和第二混合部10，且第一混合部9的孔径大于第二混合部10的孔径。

在第一混合部9设置有供稀油流入的通孔，此通孔与油管的注油孔4配合设置，可保证稀油从注油孔4流入第一混合部9。由于流入第一混合部9的稀油具有一定的冲击力及流入第一混合部9的稠油具有一定的上升力，因此第一混合部9内的稠油和稀油混合后的合力使其在第一混合部9内螺旋上升，使稠油和稀油混合均匀。

掺稀后的稠油开始上升且未进入第二混合部10之前的一段时间内，掺稀后的稠油上升速度逐渐减慢。当掺稀后的稠油进入第二混合部10后，由于第二混合部10的孔径小于第一混合部9的孔径，降速的稠油在向心力的作用下再次加速螺旋上升，使掺稀后的稠油再次在第二混合部10内混合更加均匀。

图3为本实施例中提供的套筒结构示意图，如图3所示：套筒5包括从上到下依次设置的：上段51、中段52和下段53。下段53与油管1固定，中段52的两端分别与下段53的顶端和上段51的底端固定，中段52的孔径大于上段51的孔径。

具体的，套筒5包括多段环形管，由上及下可以分为上段51、中段52和下段53三部分，中段52的上端与上段51的底端连接，中段52的下端与下段53的上端连接，套筒5通过下段53与油管1连接。

可以理解的是，上段51、中段52和下段53可以选择分段制作并焊接成一体，也可以为一体成型的一体件；例如采用铸造的方式一体成型。套筒5采用一体成型能够提高套筒5的结构强度，提升套筒5的抗冲击能力。

可以理解的是：下段53可通过其设置的外螺纹与油管1配合安装，也可以通过焊接的方式实现下段53与油管1的固定。

本实施例中，中段52作为第一混合部9，上段51作为第二混合部10，其中，中段52的环形管的孔径大于上段51的环形管的孔径。套筒5靠近油管1的注油孔4处设置有用于与注油孔4连通的连通孔，流过注油孔4的稀油经过连通孔进入第一混合部9。

流入中段52形成的第一混合部9的稀油具有一定的冲击力，且流入第一混合部9内的稠油具有上升力，稀油和稠油混合后产生的合力使其能够沿第一混合部9内螺旋上升，在螺旋上升的过程中稠油和稀油混合均匀。

掺稀后的稠油在未流入上段51形成的第二混合部10时，掺稀后的稠油流速逐渐降低，由于形成第二混合部10的上段51的环形管的孔径小于形成第一混合部9的中段52的环形管的孔径，所以掺稀后的稠油进入第二混合部10后，在向心力的作用下，重新提高其上升速度继续螺旋上升，使混合的稀油和稠油再次混合均匀。

进一步的，下段53开设有连通孔，连通孔与注油孔4连通。

具体的，本实施例套筒5选择在其下段53的环形管的管壁上设置连通孔，连通孔与注油孔4连通，可以理解的是：下段53的环形管的管壁与油管1的内壁螺纹连接或者下段53的环形管的管壁与油管1的内壁焊接在一起。当下段53与油管1采用上述任一种连接方式时，下段53的环形管的管壁能够与油管1的内壁贴合在一起，在下段53的环形管的管壁上开设连通孔且开设的连通孔与注油孔4连通，能够保证稀油经注油孔4、连通孔进入套筒5内。

可以理解的是，可以沿着注油孔4的轮廓对下段53的环形管壁开设连通孔，即能够保证油管1的注油孔4与下段53的连通孔实现连通，使稀油经注油孔4、连通孔流入套筒5内。

在一些实施例中，下段53的环形管壁在其侧壁设置有连通孔，并在连通孔与注油孔4之间设置管路作为稀油流入的通道。

可以理解的是：上述管路的两端分别与下段53的连通孔和油管1的注油孔4连接且密封。靠近注油孔4一端的管路安装有单向阀3，待油套环空内的稀油压力到达单向阀3的开启压力后，单向阀3打开，稀油经通道流入套筒5内。

进一步的，连通孔内安装有喷嘴6，用于喷射从注油孔4流到连通孔内的降黏剂。

具体的，下段53的环形管壁设置有连通孔，在其连通孔的位置处设置有喷嘴6，喷嘴6的喷口方向朝向套筒5内，用于喷射从注油孔4流到连通孔的降黏剂，例如稀油。降黏剂经喷嘴6喷射后呈散射状掺入上升的稠油中，使稠油与稀油混合均匀。

进一步的，下段53的底端安装有底盖54，底盖54上开设有供稠油流入的通孔，通孔的孔径小于下段的孔径。

具体的，由下段53的环形管的管壁下沿向其中心水平延伸形成底盖54。在其底盖54的中心处设置有通孔，由于通孔的孔径小于下段53的环形管壁的孔径，所以当稠油经通孔抽吸到套筒5时，稠油由一小孔径的通孔进入大口径的下段53后其流动速度减慢，从而更容易掺入稀油，进而提升稠油掺稀效率。

进一步的，套筒5设置的底盖54，其通孔的孔径小于下段53的环形管壁的孔径，能够提供稠油和稀油足够的混合空间，有效防止掺稀后的稠油朝向稠油储层的方向回落，提高稠油掺稀的效率。

图4为本实施例提供的注油孔的位置示意图，图5为实施例提供的油管注油孔端的展开示意图。如图4和图5所示：注油孔4为多个，多个注油孔4交错设置在油管1上。

具体的，注油孔4设置在油管1的两侧，且两侧注油孔4处于不同高度的水平面上。由于两侧注油孔4所处的水平面的高度不同，能够使稠油和掺入的稀油混合更加均匀。为方便理解注油孔4交错设置的方案，下面进行详细举例说明。

例如：注油孔4按照所处油管1的位置可以分为设置成第一注油孔41和第二注油孔42；第一注油孔41和第二注油孔42分别设置在油管1的管壁两侧。若第一注油孔41沿水平高度a设置且位于在油管1的一侧，第二注油孔42选择在第一注油孔41的相对一侧，且位于水平高度b设置；当然水平高度a和水平高度b具有高度差。

可以理解的是，第一注油孔41在水平高度a上可以设置成多个，且多个第一注油孔41均布设置在油管1的一侧。

同样的，第二注油孔42在水平高度b上可以设置成多个，且多个第二注油孔42均布设置在第一注油孔的相对的一侧。

进一步，油管1包括第一段和第二段，第一段位于第二段的上方，第一段上安装的单向阀3的开启压力小于第二段上安装的单向阀3的开启压力。

具体的，根据井筒的深度，油管可设置成多段，各段油管1之间上下端通过螺纹连接，并下至井筒指定深度。每段油管1都设置有第一混合部9和第二混合部10，且第一混合部9与注油孔4连通，相应的每个注油孔4设置有单向阀3。

可以理解的是：各段油管1设置的单向阀3的开启压力可根据稠油开采的需要人为设定，各段油管1上的单向阀3设定的开启压力，且设定的开启压力可以参考其中单向阀最大的开启压力进行设置。同样的，也可以根据稠油所处的深度将各段的单向阀3设置不同的开启压力。

本实施例中，可以采用将各段油管1上的单向阀3设置成不同的开启压力，以适用于位于不同深度的稠油开采。可以理解的是：在整个稠油开采过程中，可根据流经油管1每段的稠油流动情况，相应的调整油套环空内稀油的压力及各阶段的单向阀3的开启压力，以满足不同深度稠油的开采过程中掺入稀油的需求。为方便理解本实施的单向阀3开启压力设置，下面举例详细说明。

例如：油管1包括第一段和第二段，第一段靠近稠油储层7安装，第二段位于第一段的上方，因此油管1的第一段处的油管内的稠油压力比第二段处的油管内的稠油压力大，因此油管的第一段设置的单向阀3的开启压力大于油管的第二段设置的单向阀3的开启压力。

稠油上升过程中，当流入油管1的第一段内且需要对油管1内的稠油进行掺稀时，利用地面加压泵泵经采油树8对油套环空的稀油进行加压，当稀油压力达到位于第一段的单向阀3的开启压力时，稀油进入油管1内与其管内流动稠油进行混合，掺稀后的稠油粘度降低，加快流动，提升稠油开采率。

当掺稀后的稠油继续上升到一定高度后，稠油到达油管1的第二段时，处于油管1的第二段内流动稠油中的稀油含量减少，流动阻力再次增大，因此需要进一步降低稠油粘度。此时需要对油套环空的稀油进行加压，当稀油压力达到位于第二段的单向阀3的开启压力时，稀油进入油管1的第二段内并与其管内流动的稠油进行混合，掺稀后稠油粘度降低，加快流动。

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。