一種熱采井環(huán)空隔熱的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其包括真空泵（1）、隔熱油管（3）、耐高溫高壓封隔器（5）和套管（7），隔熱油管居中放置于套管中，耐高溫高壓封隔器在隔熱油管和套管之間形成封閉的油套環(huán)空，隔熱油管的外壁設(shè)有隔熱涂層（4），真空泵用于對(duì)油套環(huán)空抽真空，以降低油套環(huán)空內(nèi)的熱對(duì)流系數(shù)。本發(fā)明還涉及一種利用上述隔熱系統(tǒng)進(jìn)行熱采井環(huán)空隔熱的方法。根據(jù)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)和方法，可減小熱量在井筒的熱損失，降低對(duì)套管的損害，提高熱采的效果。本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)和方法適用于稠油井注熱流體開采的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說(shuō)明】一種熱采井環(huán)空隔熱的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱采井環(huán)空隔熱的系統(tǒng)和方法，可用于稠油井注熱流體開采的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油粘度大、流動(dòng)性差，常規(guī)冷采已不能滿足油田高效開發(fā)的需求。因此，注熱流體(熱水、蒸汽或者蒸汽與非凝析氣的混合物)已成為國(guó)內(nèi)外開采稠油主要技術(shù)之一。在稠油井注熱流體吞吐開采過(guò)程中，如果井筒隔熱效果不理想，隨著吞吐次數(shù)的增加，套管多次經(jīng)受高溫、高壓熱應(yīng)力作用而損壞變形，將嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)；同時(shí)，隨著套管溫度升高，熱量向地層散失加快，熱能利用率降低，影響熱采增油效果。
[0003]在注熱過(guò)程中如何保證套管安全和盡可能減少井筒熱損失是注熱開采稠油面臨的主要問(wèn)題。而傳熱包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三方面，要減小熱量的傳遞就需要從三方面進(jìn)行考慮。常規(guī)的做法有三種:一是采用高熱阻的真空隔熱管，減少熱量從油管內(nèi)壁向油管外壁的傳遞速度；二是在油管和套管的環(huán)空中充入惰性氣體，降低油管和套管間環(huán)空的導(dǎo)熱系數(shù)，減少熱量從油管外壁向套管的傳遞速度；三是采用隔熱油管，同時(shí)配合環(huán)空連續(xù)注入氮?dú)獾姆绞健＿@三種方式主要是從熱傳導(dǎo)上考慮的，降低導(dǎo)熱系數(shù)，從而達(dá)到減小熱損失的目的。
[0004]本方法提出一種同時(shí)從傳熱的三個(gè)因數(shù)上進(jìn)行控制的隔熱工藝，達(dá)到減小井筒熱損失的目的，從而實(shí)現(xiàn)熱采環(huán)空隔熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種熱采井環(huán)空隔熱的系統(tǒng)和方法，不僅可以在注熱過(guò)程中保護(hù)套管，延長(zhǎng)套管使用壽命，而且地面工藝簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)。通過(guò)該系統(tǒng)和方法可減小熱量在井筒的熱損失，降低對(duì)套管的損害，提高熱采的效果。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，包括真空泵、隔熱油管、耐高溫高壓封隔器和套管，隔熱油管居中放置于套管中，耐高溫高壓封隔器在隔熱油管和套管之間形成封閉的油套環(huán)空，隔熱油管的外壁設(shè)有隔熱涂層，真空泵用于對(duì)油套環(huán)空抽真空，以降低油套環(huán)空內(nèi)的熱對(duì)流系數(shù)。
[0007]優(yōu)選地，真空泵連接在翼閥上，油套環(huán)空內(nèi)的真空度利用真空表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。更優(yōu)地，油套環(huán)空內(nèi)的真空度不大于0.0lPa0
[0008]優(yōu)選地，隔熱涂層的導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.03ff/m.K，屏蔽熱量率90%。耐高溫高壓封隔器氣密封、耐溫300°C、耐壓20MPa。
[0009]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱的方法，使用上述的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0010]I)、根據(jù)井深結(jié)構(gòu)、注熱參數(shù)選擇隔熱油管及隔熱涂層；
[0011]2)、放置耐高溫高壓封隔器；[0012]3)、放置注熱管柱，安裝注熱井口裝置；
[0013]4)、連接注熱管線和抽真空管線，注熱管線加裝保溫層，抽真空管線采用高壓硬管線.-^4 ，
[0014]5)、試壓，確保注熱管線、抽真空管線及注熱井口裝置不發(fā)生側(cè)漏；
[0015]6)、打開翼閥，開啟真空泵進(jìn)行抽真空，待真空度不大于0.01Pa時(shí)開始注熱；
[0016]7)、熱流體注入期間，監(jiān)測(cè)翼閥處的真空表，以維持不大于0.01Pa的真空度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱的系統(tǒng)和方法，其具有如下特點(diǎn):
[0018](I)在隔熱油管的外壁增加隔熱涂層，可顯著降低隔熱油管向外輻射熱量，同時(shí)涂層的低導(dǎo)熱性也能夠減小熱傳導(dǎo)；
[0019](2)在油套環(huán)空指定位置放置耐高溫高壓封隔器后形成一個(gè)封閉的油套環(huán)空，通過(guò)真空泵對(duì)油套環(huán)空進(jìn)行抽真空，降低熱對(duì)流系數(shù)；
[0020](3)可對(duì)油套環(huán)空的真空度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可根據(jù)需要適時(shí)抽真空；
[0021](4)地面工藝比較簡(jiǎn)單，僅需要一臺(tái)真空泵；
[0022](5)適用于海上稠油熱采高強(qiáng)度注熱的特點(diǎn)，有效降低套管損壞發(fā)生的概率，延長(zhǎng)套管使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的熱采 井環(huán)空隔熱系統(tǒng)的布置示意圖。
[0024]圖中:1-真空泵，2-真空表，3-隔熱油管，4-隔熱涂層，5-耐高溫高壓封隔器，6-翼閥，7-套管。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱方法，其對(duì)隔熱油管的外壁進(jìn)行隔熱涂層處理，在油套環(huán)空的指定位置放置耐高溫高壓封隔器，使用真空泵通過(guò)采油樹的翼閥對(duì)油套環(huán)空進(jìn)行抽真空，達(dá)到要求后開始注熱作業(yè)，在翼閥上安裝有真空表，在注熱期間可監(jiān)測(cè)油套環(huán)空的真空度。通過(guò)該方法可減小熱量在井筒的熱損失，降低對(duì)套管的損害，提高熱采的效果。
[0027]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)包括真空泵1、隔熱油管3、耐高溫高壓封隔器5和套管7，隔熱油管3居中放置于套管7中，耐高溫高壓封隔器5在隔熱油管3和套管7之間形成封閉的油套環(huán)空，隔熱油管3的外壁設(shè)有隔熱涂層4，真空泵I用于對(duì)油套環(huán)空抽真空，以降低油套環(huán)空內(nèi)的熱對(duì)流系數(shù)。
[0028]在注熱流體之前，先在套管7內(nèi)放置耐高溫高壓封隔器5，一般在頂部防砂封隔器以上。該封隔器要求氣密封、耐溫300°C、耐壓20MPa，通過(guò)該封隔器可封閉套管與產(chǎn)層，使得套管7和隔熱油管3之間的油套環(huán)空形成一個(gè)封閉的空間。通過(guò)連接在翼閥6的真空泵1，對(duì)油套環(huán)空抽真空，以降低油套環(huán)空內(nèi)的熱對(duì)流系數(shù)。其中，油套環(huán)空內(nèi)的真空度還可從真空表2處進(jìn)行監(jiān)測(cè)并根據(jù)需要進(jìn)行抽真空。
[0029]另外，在隔熱油管3的外壁涂上了隔熱涂層4，以顯著降低隔熱油管3向外輻射的熱量，同時(shí)隔熱涂層的低導(dǎo)熱性也能減小熱傳導(dǎo)。
[0030]本發(fā)明以油套環(huán)空形成真空作為主要隔熱措施，同時(shí)輔助隔熱涂層。選擇真空泵時(shí)，可根據(jù)其抽氣量、極限真空、功率及壓力等進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，使其真空度不大于O-OlPa0因?yàn)楫?dāng)真空度為10-0.0lPa區(qū)間，隨著真空度的提高，熱導(dǎo)率急速下降；當(dāng)真空度優(yōu)于KT3Pa時(shí)，熱導(dǎo)率趨近恒定值。因此，為達(dá)到較好的絕熱目的，要求真空度不大于0.0lPa0
[0031]更優(yōu)地，在隔熱油管外壁的隔熱涂層要求其導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.03ff/m.K，屏蔽熱量
率 90%ο
[0032]下面對(duì)本發(fā)明的熱采井環(huán)空隔熱方法進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0033]1.根據(jù)井深結(jié)構(gòu)、注熱參數(shù)(注入速度、注入溫度及注入量)選擇隔熱油管及隔熱涂層;
[0034]2.放置耐高溫高壓封隔器；
[0035]3.放置注熱管柱，安裝注熱井口裝置；
[0036]4.連接注熱管線和抽真空管線。注熱管線加裝保溫層，減少熱損失，防止人員燙傷，抽真空管線采用高壓硬管線；
[0037]5.試壓，確保兩條管線及井口裝置不發(fā)生側(cè)漏；
[0038]6.打開套管的翼閥，開啟真空泵進(jìn)行抽真空，待真空范圍不大于0.0lPa時(shí)可開始注執(zhí).[0039]7.熱流體注入期間，監(jiān)測(cè)翼閥處的真空表。
[0040]對(duì)比采用隔熱油管加環(huán)空充氮的方式、環(huán)空連續(xù)注氮?dú)飧魺岬姆绞胶筒捎酶魺嵬繉蛹迎h(huán)空抽真空的方式，在相同工藝下計(jì)算這三種隔熱工藝的總熱損失，井筒的總熱損失分別為51232KJ/h、38492KJ/h和12020KJ/h。由此可見，采用本發(fā)明的隔熱涂層加環(huán)空抽真空的方式的熱損失更少，可以起到更好的隔熱效果，減小熱量的損失。
[0041]雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其特征在于，包括真空泵(I)、隔熱油管(3)、耐高溫高壓封隔器(5)和套管(7)，所述隔熱油管居中放置于所述套管中，所述耐高溫高壓封隔器在所述隔熱油管和所述套管之間形成封閉的油套環(huán)空，所述隔熱油管的外壁設(shè)有隔熱涂層(4)，所述真空泵用于對(duì)所述油套環(huán)空抽真空，以降低油套環(huán)空內(nèi)的熱對(duì)流系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其特征在于，所述真空泵連接在翼閥(6 )上，所述油套環(huán)空內(nèi)的真空度利用真空表(2 )進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其特征在于，所述油套環(huán)空內(nèi)的真空度不大于0.0lPa0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其特征在于，所述隔熱涂層的導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.03ff/m.K，屏蔽熱量率90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其特征在于，所述耐高溫高壓封隔器氣密封、耐溫300°C、耐壓20MPa。
6.一種熱采井環(huán)空隔熱的方法，使用權(quán)利要求2所述的熱采井環(huán)空隔熱系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟: 1)、根據(jù)井深結(jié)構(gòu)、注熱參數(shù)選擇隔熱油管及隔熱涂層； 2)、放置耐高溫高壓封隔器； 3)、放置注熱管柱，安裝注熱井口裝置； 4)、連接注熱管線和抽真空管線，注熱管線加裝保溫層，抽真空管線采用高壓硬管線； 5)、試壓，確保注熱管線、抽真空管線及注熱井口裝置不發(fā)生側(cè)漏； 6)、打開翼閥，開啟真空泵進(jìn)行抽真空，待真空度不大于0.0lPa時(shí)開始注熱； 7)、熱流體注入期間，監(jiān)測(cè)翼閥處的真空表，以維持不大于0.0lPa的真空度。
【文檔編號(hào)】E21B17/00GK103867162SQ201410114272
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】孫永濤, 林濤, 喻貴民, 孫玉豹, 張偉, 張衛(wèi)行, 宋宏志 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司