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一種海上油田安全節(jié)能不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):5349163閱讀:204來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種海上油田安全節(jié)能不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于油田加熱降粘采油技術(shù)領(lǐng)域,可以實(shí)現(xiàn)油井清防蠟、稠油開(kāi)采,是一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前,國(guó)內(nèi)部分油田,采用電加熱降粘、防蠟或電磁防蠟。電加熱即是將加熱電纜置于井筒之中,通過(guò)電能轉(zhuǎn)化為熱能實(shí)現(xiàn)。電加熱技術(shù)和電磁防蠟可以緩解稠油、析蠟現(xiàn)象,但由于需消耗大量電能,造成能源和成本的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng)。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),包括水的加熱部分、水的注入部分、井下同軸管柱部分和控制部分;所述水的加熱部分包括依次相連的潛水泵、水的凈化處理設(shè)備和帶有換熱器的熱泵機(jī)組,所述換熱器設(shè)有高溫水出口和低溫水進(jìn)口 ;所述水的注入部分包括柱塞泵,所述柱塞泵的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連通;所述井下同軸管柱部分包括下入在油管內(nèi)的連續(xù)油管管串和保溫管;所述連續(xù)油管管串包括自下而上依次連接的單流閥、管內(nèi)封隔器、管內(nèi)安全閥和連續(xù)油管,所述連續(xù)油管懸掛在連續(xù)油管掛上,所述連續(xù)油管掛固定在井口上;所述保溫管下入在所述連續(xù)油管內(nèi),懸掛在保溫管掛上,所述保溫管掛固定在井口上;所述保溫管和連續(xù)油管之間形成與保溫管相通的高溫水循環(huán)環(huán)空;所述連續(xù)油管和油管之間形成與所述管內(nèi)安全閥的出口連通的采油環(huán)空;所述柱塞泵的出口與所述保溫管的上端連接,所述高溫水循環(huán)環(huán)空的上端設(shè)有與換熱器低溫水進(jìn)口連通的低溫水出口;所述控制部分通過(guò)控制所述高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力打開(kāi)所述管內(nèi)安全閥建立采油通道,通過(guò)控制高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水溫度實(shí)現(xiàn)采出原油的降粘和防蠟。所述流體注入部分還包括過(guò)濾器,所述過(guò)濾器的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連接,過(guò)濾器的出口與柱塞泵的進(jìn)口連接。所述柱塞泵上裝有蓄能器和溢流閥。在連接所述低溫水出口和換熱器低溫水進(jìn)口的管道上設(shè)有節(jié)流閥。所述控制部分采用PLC控制系統(tǒng)。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是采用熱泵加熱技術(shù),結(jié)合井下同軸管柱形成橋式采油和水循環(huán)通道結(jié)構(gòu),采用PLC控制系統(tǒng),節(jié)能環(huán)保,解決了加熱管柱熱短路問(wèn)題,不動(dòng)管柱,安全可靠地完成了對(duì)稠油油田和結(jié)蠟井進(jìn)行加熱循環(huán),有效地達(dá)到了降粘和防蠟的目的。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例,并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖1,一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),包括水的加熱部分、水的注入部分、井下同軸管柱部分和控制部分;
所述水的加熱部分包括依次相連的潛水泵、水的凈化處理設(shè)備和帶有換熱器的熱泵機(jī)組,所述換熱器設(shè)有高溫水出口和低溫水進(jìn)口。該部分主要為熱泵機(jī)組,設(shè)備運(yùn)行特征為經(jīng)潛水泵取來(lái)的T1°C水的經(jīng)水的凈化處理設(shè)備處理后進(jìn)入熱泵的蒸發(fā)器,經(jīng)蒸發(fā)吸熱后,T2°C的水的排入大海;提取的熱量經(jīng)換熱器轉(zhuǎn)換后通過(guò)冷凝器釋放,可根據(jù)所需溫度增加熱泵級(jí)數(shù)。所述水的注入部分包括過(guò)濾器和柱塞泵,過(guò)濾器的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連接,過(guò)濾器的出口與柱塞泵的進(jìn)口連接。換熱器輸出的高溫水經(jīng)過(guò)濾器,進(jìn)入柱塞泵,出泵時(shí)升壓至15MPa進(jìn)入井下同軸管柱部分中的保溫管中,在井內(nèi)循環(huán)后排出,繼續(xù)循環(huán)加熱,完成對(duì)井下結(jié)蠟的加熱清蠟處理。所述井下同軸管柱部分包括下入在油管7內(nèi)的連續(xù)油管管串和保溫管5 ;所述連續(xù)油管管串包括自下而上依次連接的單流閥2、管內(nèi)封隔器3、管內(nèi)安全閥4和連續(xù)油管6,所述連續(xù)油管6懸掛在連續(xù)油管掛8上,所述連續(xù)油管掛8固定在井口 9上;所述保溫管5下入在所述連續(xù)油管6內(nèi),懸掛在保溫管掛10上,所述保溫管掛10固定在井口 9上;所述保溫管5和連續(xù)油管6之間形成與保溫管5相通的高溫水循環(huán)環(huán)空,所述連續(xù)油管6和油管7之間形成與所述管內(nèi)安全閥4的出口連通的采油環(huán)空,所述柱塞泵的出口與所述保溫管5的上端連接,所述高溫水循環(huán)環(huán)空的上端設(shè)有與所述換熱器低溫水進(jìn)口連通的低溫水出口。安裝時(shí),利用連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備下入連續(xù)油管管串,然后將連續(xù)油管懸掛在連續(xù)油管掛上;利用保溫管作業(yè)設(shè)備在連續(xù)油管內(nèi)下入保溫管,懸掛在保溫管掛上,并坐好全部井口。使用時(shí),從連續(xù)油管內(nèi)打壓力,打壓到PI壓力時(shí),例如PI是15MPa時(shí),坐封管內(nèi)封隔器,繼續(xù)打壓至P2壓力,P2>P1,例如P2取20MPa,管內(nèi)安全閥內(nèi)的剪釘會(huì)被剪斷,此時(shí)管內(nèi)安全閥的活塞移動(dòng)推開(kāi)閥板,打開(kāi)采油通道。一旦打開(kāi)采油通道,連續(xù)油管內(nèi)的壓力會(huì)立刻下降,此時(shí)停止打壓,停止打壓后管內(nèi)安全閥的閥板會(huì)在彈簧作用力下關(guān)閉采油通道。啟動(dòng)水的加熱部分和水的注入部分,向保溫管內(nèi)注入高溫水,高溫水流經(jīng)保溫管和高溫水循環(huán)環(huán)空,并經(jīng)高溫水循環(huán)環(huán)空上端的低溫水出口返出地面,進(jìn)入換熱器低溫水進(jìn)口,從而建立循環(huán)。此時(shí)管內(nèi)安全閥會(huì)在管內(nèi)高溫水的壓力作用下,將閥板打開(kāi),建立采油通道。水的注入部分通過(guò)采用裝有蓄能器和溢流閥的柱塞泵來(lái)保證輸出壓力穩(wěn)定的高溫水。通過(guò)在出井低溫水管道上安裝節(jié)流閥憋壓,保證管內(nèi)安全閥的穩(wěn)定開(kāi)啟。節(jié)流閥的開(kāi)度大小由控制部分自動(dòng)控制。電潛泵I開(kāi)啟后,可以開(kāi)始生產(chǎn),若要停止生產(chǎn),則要先關(guān)閉電潛泵1,再關(guān)閉柱塞泵。所述控制部分通過(guò)控制所述高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力打開(kāi)所述管內(nèi)安全閥建立采油通道,通過(guò)控制高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水溫度實(shí)現(xiàn)采出原油的降粘和防蠟。控制部分通過(guò)地面PLC控制系 統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,通訊和處理。對(duì)系統(tǒng)中的壓力,流量,溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)。采用一泵一井或一泵多井形式,對(duì)各井下進(jìn)行同時(shí)或單獨(dú)控制,完成每口井的參數(shù)調(diào)節(jié),回路間不相互干擾。開(kāi)啟管內(nèi)安全閥需要高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力達(dá)到設(shè)定值,例如15MPa,并且最好保持恒定。如果循環(huán)水壓力達(dá)不到設(shè)定值,管內(nèi)安全閥將關(guān)閉生產(chǎn)通道,井下的電潛泵將過(guò)載,燒壞潛油電機(jī),造成起泵作業(yè)。因此,本發(fā)明在柱塞泵上裝有蓄能器和溢流閥,在連接所述低溫水出口和換熱器低溫水進(jìn)口的管道上設(shè)有節(jié)流閥,通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制循環(huán)水壓力恒定。當(dāng)循環(huán)水壓力高于設(shè)定值時(shí),打開(kāi)溢流閥溢流,使循環(huán)水壓力降低至設(shè)定值;當(dāng)循環(huán)水壓力低于設(shè)定值時(shí),可開(kāi)啟蓄能器增壓,關(guān)閉節(jié)流閥憋壓。采油時(shí),先打開(kāi)柱塞泵,并使其輸出壓力穩(wěn)定,以保證管內(nèi)安全閥的穩(wěn)定開(kāi)啟,然后開(kāi)啟電潛泵1,開(kāi)始生產(chǎn);井噴時(shí),先關(guān)閉電潛泵1,然后關(guān)閉柱塞泵,則管內(nèi)安全閥關(guān)閉連續(xù)油管通道,實(shí)現(xiàn)整個(gè)油管關(guān)斷,能夠有效防止井噴。本發(fā)明的特點(diǎn)在于I)采用熱泵技術(shù),節(jié)能環(huán)保。利用熱泵技術(shù),以海水作為熱源為例,若輸入電功率為W,當(dāng)W=210kW時(shí),從T=8°C的海水中可以汲取熱能輸出W2=400kW的功率,從而消耗少量電能提取海水能量,達(dá)到加熱井筒原油的目的。如平臺(tái)條件允許,可利用平臺(tái)生產(chǎn)污水作為加熱介質(zhì),若將溫度較高的生產(chǎn)污水用于熱泵技術(shù)中會(huì)大大提高熱效率,降低能耗,更加有利于節(jié)能。2)井下同軸管柱,解決了熱短路現(xiàn)象。井下同軸管柱部分由雙層同軸管組成,內(nèi)層開(kāi)放且管為保溫管,外層末端封閉,從而形成回路。利用此回路,將地面加熱后的液體用柱塞泵從雙層同軸管的中心管泵入,從同軸管的環(huán)空流出,強(qiáng)制循環(huán),把熱能傳遞給原油,使原油升溫降粘除蠟。經(jīng)計(jì)算這種流向不會(huì)造成熱短路,反向循環(huán)如液體流向是從環(huán)空進(jìn)、中心保溫管出則不能實(shí)現(xiàn)。3)安全可靠,不動(dòng)管柱。通過(guò)控制部分保證井下壓力穩(wěn)定;結(jié)合安全閥和封隔器的使用,可防止井噴;同時(shí),在井下同軸管柱下入過(guò)程中,采油井不用動(dòng)管柱、無(wú)需修井機(jī),無(wú)需起泵、檢泵作業(yè)。4)流程中采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。整套系統(tǒng)通過(guò)PLC對(duì)所有壓力、溫度及流量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與處理,通過(guò)變頻電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速,流程在觸摸屏幕上顯示,從而可以很清楚地看到循環(huán)熱水的入井流量和出井流量、入井溫度和出井溫度。若采用一泵多井的加熱方式,井口的整體布局采用“并聯(lián)”結(jié)構(gòu),方便于同時(shí)或單獨(dú)進(jìn)行加熱循環(huán)。綜上所述,本發(fā)明采油和水循環(huán)通道采用橋式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),兩條通道進(jìn)出循環(huán)液,特殊通道過(guò)油,結(jié)構(gòu)互不干涉。坐封通道、液控通道、采油通道為集成設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
,上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的,并不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下,還可以作出很多形式,這些均屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),其特征在于,包括水的加熱部分、水的注入部分、井下同軸管柱部分和控制部分; 所述水的加熱部分包括依次相連的潛水泵、水的凈化處理設(shè)備和帶有換熱器的熱泵機(jī)組,所述換熱器設(shè)有高溫水出口和低溫水進(jìn)口; 所述水的注入部分包括柱塞泵,所述柱塞泵的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連通; 所述井下同軸管柱部分包括下入在油管內(nèi)的連續(xù)油管管串和保溫管; 所述連續(xù)油管管串包括自下而上依次連接的單流閥、管內(nèi)封隔器、管內(nèi)安全閥和連續(xù)油管,所述連續(xù)油管懸掛在連續(xù)油管掛上,所述連續(xù)油管掛固定在井口上; 所述保溫管下入在所述連續(xù)油管內(nèi),懸掛在保溫管掛上,所述保溫管掛固定在井口上; 所述保溫管和連續(xù)油管之間形成與保溫管相通的高溫水循環(huán)環(huán)空; 所述連續(xù)油管和油管之間形成與所述管內(nèi)安全閥的出口連通的采油環(huán)空; 所述柱塞泵的出口與所述保溫管的上端連接,所述高溫水循環(huán)環(huán)空的上端設(shè)有與換熱器低溫水進(jìn)口連通的低溫水出口; 所述控制部分通過(guò)控制所述高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力打開(kāi)所述管內(nèi)安全閥建立采油通道,通過(guò)控制高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水溫度實(shí)現(xiàn)采出原油的降粘和防蠟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),其特征在于,所述流體注入部分還包括過(guò)濾器,所述過(guò)濾器的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連接,過(guò)濾器的出口與柱塞泵的進(jìn)口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),其特征在于,所述柱塞泵上裝有蓄能器和溢流閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),其特征在于,在連接所述低溫水出口和換熱器低溫水進(jìn)口的管道上設(shè)有節(jié)流閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),其特征在于,所述控制部分采用PLC控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動(dòng)管柱降粘、防蠟系統(tǒng),包括水的加熱部分、水的注入部分、井下同軸管柱部分和控制部分;水的加熱部分采用熱泵機(jī)組;井下同軸管柱部分包括下入在油管內(nèi)的連續(xù)油管管串和保溫管;連續(xù)油管管串包括自下而上依次連接的單流閥、管內(nèi)封隔器、管內(nèi)安全閥和連續(xù)油管;保溫管下入在連續(xù)油管內(nèi)并與連續(xù)油管形成高溫水循環(huán)環(huán)空;連續(xù)油管和油管形成與管內(nèi)安全閥出口連通的采油環(huán)空;加熱部分的高溫水經(jīng)注入部分進(jìn)入保溫管上端,高溫水經(jīng)環(huán)空循環(huán)放熱后變?yōu)榈蜏厮M(jìn)入加熱部分;控制部分控制循環(huán)水壓力打開(kāi)管內(nèi)安全閥建立采油通道,通過(guò)控制循環(huán)水溫度實(shí)現(xiàn)采出原油的降粘和防蠟。本發(fā)明安全節(jié)能,能適用海上油田。
文檔編號(hào)E21B43/24GK102720475SQ20121024180
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉鵬, 張成富, 徐國(guó)雄, 沈瓊, 王堯, 王瑤, 白健華, 鄒萬(wàn)勤 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司
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