[發明專利]提高油井出口處油溫的方法及油井結構

有效

• 申請號: 201310101040.0
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103161428A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 王良虎;李菊香
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: E21B36/00
• 分類號: E21B36/00;E21B43/24;E21B17/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種采油方法及油管結構，尤其是一種應用于稠油井抽油過程中回收井下較深處高溫原油熱量加熱抽至井口處，以改善抽出原油尤其是稠油的流動性的方法及油井結構。具體地說是一種能減少稠油井的用電量，甚至去除整個抽油桿的電加熱裝置及其控制器件、或對油井的高溫高壓蒸汽注入量，使得抽油系統的抽油操作變得簡單，提高原油的流動性，減少抽油的事故率的提高油井出口處油溫的方法及油井結構。

背景技術

眾所周知，在稠油井的原油抽取過程中，每一口稠油井的空心桿內裝有電加熱裝置，且每隔一段時期都要對油井內注入大量的高溫高壓蒸汽，以克服由于地層散熱所消耗的熱量，提高出口處的原油溫度，改善抽出原油尤其是稠油的流動性。

1995年，人們曾提出將重力式熱管應用于稠油開采油井結構中作為抽油桿并通過抽油桿的熱管效應對井筒內的原油進行加熱的理念。21世紀后，國內某些學者在該理念的指導下，先后對數口稠油井進行了將一整支重力式熱管替代整個空心抽油桿的相關的實地試驗研究，結果證明，此舉可將出口處原有的溫度提高10～20℃，同時使得蒸汽注入量減少約10%。

但是，通過對油井結構及地層散熱問題進行傳熱分析后認為，油井中原油從井底上升過程中的溫度降低主要在于地層的散熱，提高抽出處原油溫度的關鍵在于克服油管與地層間的散熱，現有的油井井管大多采用隔熱性能較好的玻璃鋼材料制造，以降低熱能向地層的傳輸。

因此，為保證出油溫度，現有的采油井均在抽油桿上采取措施，通過外界補充能源的措施來提高出油溫度，不僅使得井筒設備復雜，而且能耗高，效率低，對此一直沒有好的解決方法。正因于此，采用一種吸熱速度高于地層散熱速度的方法，使得將從熱原油處吸收來的熱量仍傳回給冷原油，以提高油井出口處的冷原油溫度是解決目前原油抽取中存在問題的關鍵。而熱管具有傳熱速率快、能在較小溫差下即能工作的特點，可以適應上述要求。

發明內容

本發明的目的是針對目前原油抽取過程中需通過外部供熱或電加熱的方法使稠油保持在合適的出口溫度范圍內來增加流動性，勢必造成井口設備復雜，能耗高等一系列問題，發明一種基于熱管原理的提高油井出口處油溫的方法，同時設計一種采用熱管作為油管的井筒結構。

本發明的技術方案之一是：

一種提高油井出口處油溫的方法，其特征是將若干支重力式套管形熱管連接成一體作為油管，使原油通過各支重力式套管形熱管的中心抽出抽油管外，在各支重力式套管形熱管的密閉管壁間隙中注入工質并抽真空，每支重力式套管的下部為熱管蒸發段，上部為熱管冷凝段，在原油從井底處向上抽出流動的過程中，對于每支重力式套管形熱管而言，下部內側表面處于熱流體區，上部內側表面處于冷流體區，由于熱管具有在較小的冷、熱流體溫差下就能正常工作的特性，且能把下部熱原油的熱量向上傳遞給上部的冷原油，可以使得上部的冷原油溫度相比于無熱管時要高，從而通過各支重力式套管形熱管底端的熱量逐級上傳，使各支重力式套管形熱管中心通過的原油不斷地與管壁進行熱交換從而使原油不會變稠，最終使最靠近出油口的重力式套管形熱管內的油溫滿足防稠的出油溫度要求。

為防止重力式套管形熱管所處位置的地層溫度低于管內的油溫，則可在全部或部分重力式套管形熱管的外表面增設保溫層以防止熱量向外或地層擴散。

本發明的技術方案之二是：

一種能提高油井出口處油溫的油井結構，它包括抽油桿1和油管2，抽油桿1在動力裝置的帶動下在油管2中上下運動從而將地層中的原油3從油管2中抽至油管2的出油口4進入輸油管道中，其特征是所述的油管2由若干支重力式套管形熱管5通過連接件6連接而成，所述的重力式套管形熱管5由內管和外管組成，內管和外管之間為注有工質的真空結構，內管的內部形成供原油和抽油桿通過的原油通道，組成油管2的部分或全部重力式套管形熱管5的外表面設有保溫層。

所述的連接件6為機械連接裝置結構。

所述的油管2的外部設有保護層7。

本發明的有益效果：

本發明突破了熱管的傳統應用領域，開創性地將其應用于原油開采中，不僅簡化了采油井筒設備的結構，可省去傳統采油中的電加熱、高壓注氣等用于提高原油出口處油溫的裝置，具有節能降耗和綠色環保的優點，而且具有制造安裝方便，使用壽命長的優點。

本發明采用多節重力式套管形熱管連接而成，克服了單根熱管的缺點，如果整個油管的重力式套管形熱管只是一整支很長的熱管，則存在如下影響熱管工作性能的致命性的弊端：