專利名稱：一種海上油田安全節(jié)能不動管柱降粘、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、稠油開采，是一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動管柱降粘、防蠟系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(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)問題而提供一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動管柱降粘、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；所述控制部分通過控制所述高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力打開所述管內(nèi)安全閥建立采油通道，通過控制高溫水循環(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濾器，所述過濾器的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連接，過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題，不動管柱，安全可靠地完成了對稠油油田和結(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)說明如下請參閱圖1，一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動管柱降粘、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)換后通過冷凝器釋放，可根據(jù)所需溫度增加熱泵級數(shù)。所述水的注入部分包括過濾器和柱塞泵，過濾器的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連接，過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)過濾器，進(jìn)入柱塞泵，出泵時升壓至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，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，從連續(xù)油管內(nèi)打壓力，打壓到PI壓力時，例如PI是15MPa時，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)的剪釘會被剪斷，此時管內(nèi)安全閥的活塞移動推開閥板，打開采油通道。一旦打開采油通道，連續(xù)油管內(nèi)的壓力會立刻下降，此時停止打壓，停止打壓后管內(nèi)安全閥的閥板會在彈簧作用力下關(guān)閉采油通道。啟動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)。此時管內(nèi)安全閥會在管內(nèi)高溫水的壓力作用下，將閥板打開，建立采油通道。水的注入部分通過采用裝有蓄能器和溢流閥的柱塞泵來保證輸出壓力穩(wěn)定的高溫水。通過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)定開啟。節(jié)流閥的開度大小由控制部分自動控制。電潛泵I開啟后，可以開始生產(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。所述控制部分通過控制所述高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力打開所述管內(nèi)安全閥建立采油通道，通過控制高溫水循環(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。控制部分通過地面PLC控制系 統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通訊和處理。對系統(tǒng)中的壓力，流量，溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和調(diào)節(jié)。采用一泵一井或一泵多井形式，對各井下進(jìn)行同時或單獨(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，通過對它們進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制循環(huán)水壓力恒定。當(dāng)循環(huán)水壓力高于設(shè)定值時，打開溢流閥溢流，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，可開啟蓄能器增壓，關(guān)閉節(jié)流閥憋壓。采油時，先打開柱塞泵，并使其輸出壓力穩(wěn)定，以保證管內(nèi)安全閥的穩(wěn)定開啟，然后開啟電潛泵1，開始生產(chǎn)；井噴時，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，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。如平臺條件允許，可利用平臺生產(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，不動管柱。通過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，在井下同軸管柱下入過程中，采油井不用動管柱、無需修井機(jī)，無需起泵、檢泵作業(yè)。4)流程中采用PLC自動控制系統(tǒng)。整套系統(tǒng)通過PLC對所有壓力、溫度及流量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集與處理，通過變頻電機(jī)來調(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； 所述控制部分通過控制所述高溫水循環(huán)環(huán)空內(nèi)的循環(huán)水壓力打開所述管內(nèi)安全閥建立采油通道，通過控制高溫水循環(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濾器，所述過濾器的進(jìn)口與換熱器高溫水出口連接，過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)明公開了一種適用于海上油田安全節(jié)能的不動管柱降粘、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)水壓力打開管內(nèi)安全閥建立采油通道，通過控制循環(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E21B43/24GK102720475SQ20121024180
公開日2012年10月10日 申請日期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, 徐國雄, 沈瓊, 王堯, 王瑤, 白健華, 鄒萬勤 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司