[發明專利]一種井下水力舉升原位防砂除砂采油采氣系統及方法

有效

• 申請號: 202011637217.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112761583B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 唐洋;熊浩宇;王國榮;劉清友;王金忠;趙金海;張志東;何胤;敬鑫;王遠;趙鵬;倪申童;李澤良
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/38;E21B43/40;E21B43/08
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 杜朗宇

本發明公開了一種井下水力舉升原位防砂除砂采油采氣系統及方法，其包括采油采氣井下系統和采油采氣地面系統。其中，采油采氣井下系統包括雙層管、雙層管變徑接頭、雙層管封隔器、水動力渦輪馬達、污泥螺桿泵、泥砂分離器、負壓吸收器；采油采氣地面系統包括動力液加壓模塊、混合液處理模塊、雙層管井口模塊。本發明采用負壓吸收和水力舉升共同作用，實現了地層中強勁吸入與井筒中高壓排出，解決了高粘油、高含砂等油氣井下地層液抽吸舉升困難的問題；實現了對高含砂油氣井井下原位防砂除砂，降低了砂粒對井筒和設備的堵塞、沖蝕，減小了采油采氣返出液舉升時所需動力及能耗；應用于高含砂井采油采氣，可降低生產成本和提高作業效率。

技術領域

本發明涉及石油天然氣開采技術領域，具體涉及一種井下水力舉升原位防砂除砂采油采氣方法。

背景技術：

石油天然氣在我國國民經濟發展中具有非常重要的地位，我國疏松砂巖油氣藏分布廣泛，已成為當前大多數石油公司的主要生產來源，然而由于疏松砂巖油氣藏在開采中出砂現象嚴重，極大地影響了我國油氣的正常生產。天然氣水合物（亦稱為“可燃冰”）作為一種高密度、高熱值的非常規清潔可替代能源，將成為我國未來接替能源發展的主要方向之一，海洋天然氣水合物資源儲量極為豐富，深水海底淺層非成巖天然氣占比達85%。然而，近年全球經過多次對深水天然氣水合物進行試采，其過程中均存在出砂量大的問題，且現有技術無法實現有效地除砂防砂，從而直接影響產量，甚至造成試采作業被迫停止。針對石油天然氣及深水海底可燃冰開采中出砂量大的問題雖然目前已采用了諸多工藝進行防砂除砂，但是仍然存在諸多問題：

（1）采用傳統單一的機械或化學防砂開采方式需要通過專門的填充工具在井底出油口填充大量的過濾材料如礫石等，這種方式雖然能夠阻止砂粒進入井筒，但也會增加地層液流入井筒的阻力，導致油井生產效率低和降產現象。同時，由于水合物巖層泥砂粒直徑達到微米級，因此在可燃冰開發過程中，傳統的單一防砂裝置及技術根本無法滿足要求。

（2）采用單一的抽油泵進行抽吸舉升，對于高含砂油、高粘油、高含砂可燃冰抽吸舉升效率低，當地層液含砂量較高時極易出現卡泵現象使泵不能正常工作，檢泵周期頻繁，直接影響了采油、采氣效率。

（3）出砂量大且進入井筒，未及時處理將逐步沉積堵塞井筒，甚至完全阻止地層液流入井筒，并導致管輸過程中混合液體粘度、密度將增大，同時出砂量大其將引起儲層疏松，形成采空區后井壁不穩定，對于海底可燃冰開采，將導致水合物儲層坍塌引起海嘯、地震等災害。

（4）高含砂地層液被舉升至地面過程中，其中攜帶的砂粒在運移過程會對對井下工具、管輸段井筒和泵輸設備造成嚴重沖蝕、堵塞，極大降低其使用壽命，從而導致失效率高，增大開采成本。

綜上所述，對于疏松砂巖油氣藏以及海底非成巖可燃冰開采過程中存在的問題，傳統單一的防砂技術、常規油泵舉升以及現有采油采氣工藝已難以滿足要求，亟需發明一種全新的采油采氣方法。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種井下水力舉升原位防砂除砂采油采氣方法，通過設置井下篩管、泥砂分離器避免了采用單純防砂措施導致生產效率低和油氣井降產現象；通過水力舉升模塊和地層液吸入模塊完成對井下地層液的雙重抽吸，解決高含砂油、高粘油油井地層液抽吸、舉升困難問題；采用井下泥砂分離模塊可以實現含砂石油或可燃冰在井下的初步分離，降低了砂粒對于設備的堵塞、沖蝕磨損，提高其壽命，同時也減小了井筒舉升過程中所需能耗；采用混合液處理模塊對舉升至地面的混合液進行進一步處理，完成油、氣、砂、水的分離，有效地保障了油氣或可燃冰生產。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：設置一種井下水力舉升原位防砂除砂采油采氣系統，它包括采油采氣井下系統和采油采氣地面系統；

所述采油采氣井下系統由井下管道模塊、水力舉升模塊、井下泥砂分離模塊、地層液吸入模塊組成；