稠油开采装置及稠油开采系统的制作方法

本实用新型涉及油田采油工程技术领域，尤其涉及一种稠油开采装置及稠油开采系统。

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，需要对油管内的原油处理以降低稠油粘度，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，油管的底部连接有抽油泵，抽油泵可以将套管底部的稠油抽入油管中，并通过油管运输到井上平台进行储存和运输。而降低稠油的粘度一般使用加热的方法，即在油管内设置加热件，加热件可以提高油管内部流动的稠油的温度，从而降低粘度，提高稠油的运动速度。

但是，现有技术中，通过加热的方式降低粘度受到热交换效率低的制约，很难将稠油的粘度降低到预设值；而如果要保证稠油的粘度降低到预设值，就需要消耗大量的电能，造成能源的浪费。

技术实现要素：

本实用新型提供一种稠油开采装置及稠油开采系统，以克服现有技术中降低稠油粘度消耗能源较多的问题。

本实用新型提供一种稠油开采装置，包括：沿垂向延伸的油管以及套设在所述油管外的套管；所述油管的底端设置有用于将套管内的稠油抽入油管中的抽油泵，所述油管内部设置有加热件，所述加热件用于加热所述油管内部的稠油；所述油管还连通有输送通路，所述输送通路背离所述油管的一端用于与盛放稠油稀释剂的容器连通，以将稀释剂从所述容器注入所述油管内。

如上所述的稠油开采装置，还包括连接在所述油管与所述套管之间的封隔器；所述油管与所述套管之间形成油套环空，所述封隔器将所述油套环空分隔为第一空腔以及位于所述第一空腔底部的第二空腔；所述油管上还设置有阀门，所述阀门一端与所述油管内部连通，另一端与所述第一空腔连通；所述第一空腔与所述阀门共同形成所述输送通路。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述阀门为单向阀。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述阀门的数量为多个，多个所述阀门沿所述油管的轴向间隔设置。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述阀门的数量为多个，多个所述阀门沿所述油管的径向间隔设置。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述加热件围合成封闭环形的发热面，且所述发热面的轴线与所述油管的轴线重合。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述发热面的垂向高度与所述油管的垂向高度相同。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述加热件的数量为多个，多个所述加热件沿所述油管的轴向间隔设置。

如上所述的稠油开采装置，其中，所述稠油稀释剂为粘度小于所述稠油的稀油。

本实用新型还提供一种稠油开采系统，包括容器、采油树以及如上所述的稠油开采装置；所述容器内盛放有稠油稀释剂，所述采油树用于连通所述容器及所述输送通路。

本实用新型提供的稠油开采装置及稠油开采系统，通过设置油管以及套设在油管外的套管；其中，油管的底端设置有抽油泵，油管内部设置有加热件，且油管还连通有输送通路，输送通路能够连通油管与盛放稠油稀释剂的容器。石油开采时，抽油泵将套管底部的稠油抽入油管中并运输到井上地面平台，当稠油在油管内运动过程中，加热件能够加热稠油，且稀释剂能够通过输送通路从容器注入油管内对稠油进行稀释，使得稠油的粘度可以快速降低，保证生产效率的同时可以消耗少量能源。

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为本实用新型稠油开采装置实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型稠油开采装置实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型稠油开采装置实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型稠油开采装置实施例四的结构示意图；

图5为本实用新型稠油开采装置实施例五的结构示意图；

图6为本实用新型稠油开采系统的结构示意图。

附图标记说明：

1：油管； 11：阀门；

2：套管； 3：抽油泵；

4：加热件； 5：输送通路；

6：油套环空； 61：第一空腔；

62：第二空腔； 7：封隔器；

8：采油树； 81：容器。

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。

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，油管的底部连接有抽油泵，抽油泵可以将套管底部的稠油抽入油管中，并通过油管运输到井上平台进行储存和运输。而降低稠油的粘度一般使用加热的方法，即在油管内设置加热件，加热件可以提高油管内部流动的稠油的温度，从而降低粘度，提高稠油的运动速度。

但是，现有技术中，通过加热的方式降低粘度受到热交换效率低的制约，很难将稠油的粘度降低到预设值；而如果要保证稠油的粘度降低到预设值，就需要消耗大量的电能，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一种稠油开采装置及稠油开采系统，以快速降低稠油粘度，并减少能源的损耗。

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。

实施例一

图1为本实用新型稠油开采装置实施例一的结构示意图。请结合图1，本实施例提供一种稠油开采装置，包括：沿垂向延伸的油管1以及套设在油管1外的套管2；油管1的底端设置有用于将套管2内的稠油抽入油管1中的抽油泵3，油管1内部设置有加热件4，加热件4用于加热油管1内部的稠油；油管1还连通有输送通路5，输送通路5背离油管1的一端用于与盛放稠油稀释剂的容器连通，以将稀释剂从容器注入油管1内。

具体地，稠油开采装置可以应用于石油井下开采，尤其可以对粘度较高的稠油进行开采。稠油开采装置可以包括油管1以及套设在油管1外部的套管2，油管1的底端可以设置有抽油泵3，石油生产时，稠油可以从套管2底部被抽入油管1内，并在抽油泵3的作用下向上输送到井上地面平台，进而进行储存或运输。

套管2可以为管状结构，其可以沿垂向延伸，石油生产时，其可以下入到井下，优选地，套管2还可以通过套管固井等结构固定到井壁上，避免生产过程中套管2活动影响作业，还可以通过对储层位置的套管进行射孔,以实现储层到井筒中的油气流通通道。

油管1可以为管状结构，其可以沿垂向延伸，石油生产时，油管1可以下方到套管2内部，油管1内可以设置有生产管柱，从而将井底的稠油运输到井上地面平台。另外，油管1和套管2的顶端可以与井上地面平台连接，油管1的长度可以小于套管2的长度，从而方便对井下工具的生产等操作。

抽油泵3可以设置在油管1的底部，其可以为能够把井内原油抽到地面的井下装置。抽油泵3可以为管式泵或者杆式泵，具体可以根据实际情况进行选择。

油管1内部还可以设置有加热件4，加热件4可以将电能转化为热能散发，加热件4可以设置在稠油的运动路径上，当稠油在油管1中向上运动的时候，加热件4可以跟稠油发生热交换，提高稠油的温度。加热件4的种类可以有多种，例如其可以为电阻等发热结构，又例如其还可以为碳纤维膜等加热可以发热的膜片结构。加热件4的设置也可以有多种，例如其可以设置在油管1的中部，又例如其还可以设置在油管1的内表面上，在此不做具体限定。

油管1上还连通有输送通路5，输送通路5可以连通油管1和容器，容器内可以存放有能够稀释稠油的稠油稀释剂。稠油稀释剂的种类可以有多种，例如其可以是能够吸附于油层间以减少油层间摩擦力的表面活性剂，又例如其可以为能够使稠油中的胶质、沥青质在硫键处断裂的催化剂。

优选地，稠油稀释剂可以为粘度小于稠油的稀油。稀油可以为煤油、柴油、轻质油、低粘度原油等，稀油的粘度小于稠油的粘度，在稠油中掺杂稀油可以使得两者进行混合降低原本稠油胶质、沥青质之间的距离，减少了其相互作用，从而使得稠油的流动性更好，并且不会伤害油层。

输送通路5的结构可以有多种，例如输送通路5可以为现有技术中的管线结构例如软管、硬管等。又例如输送通路5还可以为通过打孔等方式在实体结构中形成的内部通路，在此不做具体限定。以输送通路5为软管为例，油管1的侧壁上可以形成有连接孔或连接头，软管的一端可以通过螺接或卡接连接到连接孔或连接头上，软管的另一端可以与用于放置稠油稀释剂的容器连通，容器可以位于井上地面平台，容器内的稠油稀释剂可以在重力的作用下通过输送管路5进入油管1内部，从而对油管1内部的稠油进行稀释，以降低稠油的粘度。

石油开采时，抽油泵3将套管2的稠油抽入油管1并运输到井上地面平台，当稠油在油管1运动的过程中，加热件4能够加热稠油，且稠油稀释剂能够通过输送通路从容器注入油管1内对稠油进行稀释，通过加热及稀释的方法同时作用使得稠油的粘度可以快速降低。

本实施例提供的稠油开采装置，通过设置油管以及套设在油管外的套管；其中，油管的底端设置有抽油泵，油管内部设置有加热件，且油管还连通有输送通路，输送通路能够连通油管与盛放稠油稀释剂的容器。石油开采时，抽油泵将套管底部的稠油抽入油管中并运输到井上地面平台，当稠油在油管内运动过程中，加热件能够加热稠油，且稀释剂能够通过输送通路从容器注入油管内对稠油进行稀释，使得稠油的粘度可以快速降低，保证生产效率的同时可以消耗少量能源。

实施例二

图2为本实用新型稠油开采装置实施例二的结构示意图。请结合图2，本实施例是在实施例一的基础上对输送通路5进行改进，其他部件的结构形式与实施例一相同，具体可以参考实施例一。本实施例中，稠油开采装置还可以包括连接在油管1与套管2之间的封隔器7，油管1与套管2之间形成油套环空6；封隔器7将油套环空6分隔为第一空腔61以及位于第一空腔61底部的第二空腔62；油管1上还设置有阀门11，阀门11一端与油管1内部连通，另一端与第一空腔61连通；第一空腔61与阀门11共同形成输送通路5。

具体地，油管1的内径可以小于套管2的外径，使得油管1和套管2之间形成环形空腔，该环形空腔可以称为油套环空6，另外，油管1和套管2之间可以设置有封隔器7，封隔器7可以为环形，其内表面可以与油管1的外表面连接且密封，其外表面可以与套管2的内表面连接且密封，从而可以将油套环空6分隔为顶部的第一空腔61和底部的第二空腔62，第一空腔61和第二空腔62并不连通。封隔器7的结构可以有多种，例如其可以为自封式，压缩式，楔入式，扩张式，组合式等。优选地，封隔器7与油管1和套管2连接的表面可以设置橡胶垫等，以增强密封性。

油管1位于第一空腔61内的侧壁上可以设置有阀门11，阀门11的另一端可以与第一空腔61连通，阀门11可以为现有技术中常见的阀门结构，例如，球阀、蝶阀等，在此不做具体限定。阀门11与封隔器7的距离可以根据稠油流动过程中的粘度变化曲线来设置，使得稠油稀释剂的注入位置可以更快更好地对稠油进行稀释。另外，阀门11的高度可以略高于封隔器7，从而避免在第一空腔61内堆积大量稠油稀释剂，造成资源浪费。阀门11和第一空腔61可以共同形成输送管路5。

石油开采时，抽油泵3将套管2的稠油抽入油管1并运输到井上地面平台，当稠油在油管1运动的过程中，稠油稀释剂可以通过泵体等结构从容器泵入第一空腔61内，打开阀门11，泵入的稠油稀释剂可以在压力作用下进入油管1内部，从而与稠油混合，以降低稠油的粘度。

进一步地，作为阀门11的一种优选实施方式，阀门11可以为单向阀，使得稠油稀释剂只能从第一空腔61进入油管1内，不能从油管1内反流入第一空腔61，从而无需泵体就可以实现稠油与稠油稀释剂的混合，只需要将容器放置在高于单向阀的位置上，稠油稀释液可以在重力的作用下进入第一空腔61，并进入油管1中。

本实施例提供的稠油开采装置，通过在油管和套管之间设置封隔器，封隔器可以将油套环空分隔为顶部的第一空腔和底部的第二空腔，油管上还设置有阀门，阀门可以连通第一空腔和油管内部，容器内的稠油稀释剂可以从第一空腔的顶部经过阀门进入油管，进而能够稀释稠油。

实施例三

图3为本实用新型稠油开采装置实施例三的结构示意图。请结合图3，本实施例是在实施例二的基础上对输送通路5进行改进，其他部件的结构形式与实施例二相同，具体可以参考实施例二。本实施例中，阀门11的数量为多个，多个阀门11沿油管1的轴向间隔设置。

具体地，阀门11可以为多个，其可以沿垂向间隔设置，另外，可以将顶部的阀门11的开启压力设置成小于底部阀门11的开启压力，从而可以一次性向第一空腔61中注入大量稠油稀释剂，使得稠油开采的过程中，稠油稀释剂可以自动对稠油进行稀释。多个阀门11的设置位置也可以根据稠油流动过程中的粘度变化曲线来设置，使得粘度较大的几个位置处都可以有稠油稀释剂注入，开采更加快速。

本实施例提供的稠油开采装置，通过将阀门设置为油管的轴向设置的多个，使得稠油的流动路径的不同位置都有稠油稀释剂，稀释效果更好。

实施例四

图4为本实用新型稠油开采装置实施例四的结构示意图。请结合图4，本实施例是在实施例二的基础上对输送通路4进行改进，其他部件的结构形式与实施例二相同，具体可以参考实施例二。本实施例中，阀门11的数量为多个，多个阀门11沿油管1的径向间隔设置。

具体地，阀门11可以为多个，其可以沿油管的径向间隔设置，从而可以加大稠油稀释剂的注入流量，提高稠油的稀释速度。

实施例五

图5为本实用新型稠油开采装置实施例五的结构示意图。请结合图5，本实施例在实施例二的基础上对输送通路4进行改进，其他部件的结构形式与实施例二相同，具体可以参考实施例二。本实施例中，阀门11既沿油管1的径向间隔设置，又沿油管1的垂向间隔设置，稀释效果更好。

另外，本实施例在上述实施例的基础上，还对加热件4进行改进，加热件4围合成封闭环形的发热面，且发热面的轴线与油管1的轴线重合，稠油可以在发热面和油管1内表面之间的路径向上运动。加热件4与稠油的接触面积大，降粘效果好。

作为加热件4的一种优选实施方式，发热面的垂向高度与油管1的垂向高度相同。具体地，加热件4可以贯穿油管1设置，使得稠油从油管1运动到井上地面平台的过程都能够被加热，降粘效果更好。

作为加热件4的另一种优选实施方式，加热件4的数量为多个，多个加热件4沿油管的轴向间隔设置，加热件4的位置也可以根据稠油流动过程中的粘度变化曲线来设置，从而可以在粘度较大的位置设置加热件4，降粘效率更高。

本实施例提供的稠油开采装置，通过将阀门既沿油管的径向间隔设置，又沿油管的轴向间隔设置，并将加热件设置有圆柱形的加热面，加热面与油管同轴，进一步提高降粘的效率。

实施例六

图6为本实用新型稠油开采系统的结构示意图。请结合图6，本实施例提供一种稠油开采系统，包括容器81、采油树8以及稠油开采装置；容器81内盛放有稠油稀释剂，采油树8用于连通容器81及输送通路5。

具体地，采油树8可以为现有技术中常见的管路结构，其上方可以设置有多个通路，有的通路与油套环空6连通；有的通路与油管1相同。每条通路上都可以设置有截止阀。与油套环空6连通的通路可以通过截止阀连接到容器81上。容器81可以盛放有稠油稀释剂，容器81的形状和体积可以根据实际情况进行设置。抽油开采装置的结构和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。

石油生产时，可以打开采油树8上的截止阀，使得容器81与输送通路5连通，稠油稀释剂可以由采油树8经输送通路5进入油管1中，对油管1中稠油进行稀释。

本实施例提供的稠油开采系统，通过设置油管以及套设在油管外的套管；其中，油管的底端设置有抽油泵，油管内部设置有加热件，且油管还连通有输送通路，输送通路能够连通油管与盛放稠油稀释剂的容器。石油开采时，抽油泵将套管底部的稠油抽入油管中并运输到井上地面平台，当稠油在油管内运动过程中，加热件能够加热稠油，且稀释剂能够通过输送通路从容器注入油管内对稠油进行稀释，使得稠油的粘度可以快速降低，保证生产效率的同时可以消耗少量能源。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”仅仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；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。