CN115539001A - 一种用于配注热流体的配注装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属稠油开采领域，公开了一种可多层配注和分级控制的用于配注热流体的配注装置及方法。该装置包括注汽管柱和分级配注装置，后者包括壳体，其底壁与注汽管柱的底壁密封相接，顶壁与注汽管柱的外周壁密封相接，壳体的外周壁与注汽管柱的外周壁之间形成间距以形成注气/汽腔室，其被沿轴向分隔成多个独立的子注气/汽腔室，相邻子注气/汽腔室可选择地连通，各子注气/汽腔室分别对应不同的油层，各子注气/汽腔室分别与对应的油层可选择地连通，以用于对某一油层进行单独注气/汽，或者对多个油层进行同时注气/汽，或者对自下而上分布的油层自下而上或自上而下依次逐级进行注气/汽，注汽管柱的位于最下方的子注气/汽腔室的区域形成有气孔。

Description

一种用于配注热流体的配注装置及方法

技术领域

本发明涉及稠油开采技术领域，具体涉及一种用于配注热流体的配注装置及方法。

背景技术

稠油资源在世界范围内有着广泛的分布，且储量巨大，但由于稠油粘度大、流动性差，导致稠油油田的开发一直受到限制，稠油资源的整体开发程度低，影响稠油资源的开发进程。

基于稠油粘度对温度敏感的特性，对稠油油田实施热采开发是有效手段之一，注蒸汽技术被证实在稠油油田开发中有较好的效果，已被广泛应用于油田现场。但由于目前注蒸汽技术多采用笼统注入和分层配注方法。对于非均质严重的稠油油藏来说，存在高渗层汽窜，低渗层注不进去的现象，采用笼统注入严重影响稠油油田注蒸汽开发效果；现有的分层配注方法主要采用滑套移动、封隔器加分注阀、多个注热本体加喷嘴、偏心分层配汽、平行双管注汽等方式来实现分层注气，然而现有的这些分层配注方法都难以同时实现多层配注以及对多层配注的分级控制。

发明内容

为了同时实现多层配注以及对多层配注的分级控制，本发明提出了一种用于配注热流体的配注装置及方法。

根据本发明的用于配注热流体的配注装置，包括：注气/汽管柱和分级配注装置，分级配注装置包括密封套设在注气/汽管柱上的壳体，壳体的底壁与注汽管柱的底壁密封固定连接，壳体的顶壁与注气/汽管柱的外周壁密封固定连接，壳体的外周壁与注气/汽管柱的外周壁之间形成有间距，以在壳体的外周壁与注气/汽管柱的外周壁之间形成注气/汽腔室，注气/汽腔室构造为被沿注汽管柱的轴向分隔成多个独立的子注气/汽腔室，相邻的子注气/汽腔室可选择地连通，每个子注气/汽腔室分别对应不同的油层，且每个子注气/汽腔室分别与对应的油层可选择地连通，以用于对某一油层进行单独注气/汽，或者对多个油层进行同时注气，或者对自下而上分布的油层自下而上或自上而下依次逐级进行注气/汽，注气/汽管柱的位于最下方的子注气/汽腔室的区域形成有气孔。

进一步地，壳体包括与注汽管柱的底端密封固定连接的下底板和与注汽管柱的外周壁密封固定连接的上底板，以及位于上底板与下底板之间的N(N≥1)个分隔板，分隔板密封固定连接在注气/汽管柱的外周壁与壳体的内周壁之间，以将由上底板、下底板、注气/汽管柱以及壳体所形成的注汽腔室分割为独立的N+1(N≥1)个子注气/汽腔室，各分隔板上均设置有压力控制阀，壳体的外周壁的对应各子注气/汽腔室的区域均设置有配注器，其中，相邻的子注气/汽腔室通过压力控制阀的启闭可选择地连通，每个子注气/汽腔室分别与对应的油层通过配注器可选择地连通。

进一步地，配注器包括位于其流体配注通道上的配注器压力控制阀，每个子注气/汽腔室分别与对应的油层通过配注器压力控制阀的启闭可选择地连通。

进一步地，壳体的外周壁形成为具有间隔套设在一起的外壁和内壁，配注器固定在外壁与内壁之间。

进一步地，气/汽孔处设置有用于防止注热流体回流的单向阀。

进一步地，相邻分隔板之间的间距可调。

进一步地，用于配注热流体的配注装置的注气/汽管柱与外部的其他注气/汽管柱通过螺纹连接。

根据本发明的用于配注热流体的配注方法，包括：使自上而下注入注气/汽管柱的注热流体能够在流出注气/汽管柱后自下而上流动，且使自下而上流动的注热流体能够在不同的油层方向上对相应的某一油层进行单独注气/汽，或者在不同的油层方向上对相应的多个油层进行同时注气/汽，或者对自下而上分布的油层自下而上或自上而下依次逐级进行注气/汽。

进一步地，包括在注气/汽管柱的外部构建注气腔室，并将注气/汽腔室自下而上依次分隔为多个子注气/汽腔室，使得每个子注气腔室对应不同的油层，相邻的子注气/汽腔室可选择地连通，且各子注气/汽腔室与相应的油层可选择地连通，位于蒸汽管柱的最下方区域的子注气/汽腔室与注/汽管柱相连通。

进一步地，相邻的子注气/汽腔室通过压力控制阀可选择地连通，各子注气/汽腔室与相应的油层通过配注器压力控制阀可选择地连通，通过控制各压力控制阀和各配注器压力控制阀的启闭来实现注热流体进入不同的子注气/汽腔室对相应的某一油层进行单独注气/汽，或者进入不同的子注气/汽腔室对相应的多个油层进行同时注气/汽，或者自下而上依次进入各子注气/汽腔室，以对自下而上分布的油层依次逐级进行注气/汽。

进一步地，通过控制各压力控制阀和各配注器压力控制阀的启闭来实现注热流体自下而上依次进入子注气/汽腔室，以对自下而上分布的三个油层依次进行注气/汽的方法包括：将注热流体经蒸汽管柱注入位于蒸汽管柱的下方的子注气/汽腔室，当下方的子注气腔室内的压力大于其配注器压力控制阀的预设压力值时，其配注器压力控制阀开启，以实现对与下方的子注气腔室所对应的油层进行注气/汽；当下方的子注气腔室内的压力升高至大于其压力控制阀的预设压力值时，其压力控制阀开启，以使注热流体向上进入中间的子注气/汽腔室，当中间的子注气/汽腔室内的压力大于其配注器压力控制阀的预设压力值时，其配注器压力控制阀开启，以实现对两个油层进行配注；当二级注气/汽腔室内的压力升高至大于其压力控制阀的预设压力值时，其压力控制阀开启，以使注热流体向上进入上方的子注气/汽腔室，当上方的子注气/汽腔室内的压力大于其配注器压力控制阀的预设压力值时，其配注器压力控制阀开启，以实现对三个油层进行配注。

本发明的用于配注热流体的配注装置和方法利用热流体的上浮特性，改变了热流体的流向，将原来的向下流通改变为向上流通，使得原本只能向下直接注入油层的配注方式改变为向上流通的配注方式，通过控制各子注气/汽腔室之间以及各子注气/汽腔室与相对应的油层的连通关系，使得采用这种配注方式的热流体能够被选择性地单层或多层注入或分级注入，实现了对热流体的多层配注以及对热流体多层配注的分级控制。本发明的用于配注热流体的配注装置和方法可用于石油领域分级注蒸汽等工艺中，如注蒸汽驱替、注多元热流体驱替中。

附图说明

图1为根据本发明实施例的用于配注注热流体的配注装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

图1示出了根据本发明实施例的用于配注热流体的配注装置100的结构。如图1所示，该用于配注热流体的配注装置100包括：注汽管柱1和分级配注装置2，分级配注装置2包括密封套设在注汽管柱1上的壳体，壳体的底壁22与注汽管柱1的底壁密封固定连接，壳体的顶壁21与注汽管柱1的外周壁密封固定连接，壳体的外周壁23与注汽管柱1的外周壁之间形成有间距，以在壳体的外周壁23与注汽管柱1的外周壁之间形成注气/汽腔室，注气/汽腔室构造为被沿注气/汽管柱1的轴向分隔成多个独立的子注气/汽腔室25，相邻的子注气/汽腔室25可选择地连通，每个子注气/汽腔室25分别对应不同的油层，且每个子注气/汽腔室25分别与对应的油层可选择地连通，以用于对某一油层进行单独注气/汽，或者对多个油层进行同时注气/汽，或者对自下而上分布的油层自下而上依次逐级进行注气，或者对自下而上分布的油层层段自上而下依次逐级进行注气/汽，注气/汽管柱2的位于最下方的子注气/汽腔室25的区域形成有气孔12。

需要注意的是，上述“油层”可以理解为完全不同的油层，还可以理解为同一油层的不同层段。

本发明实施例的用于配注热流体的配注装置100在工作时，注热流体经注气/汽管柱1的注气/汽通道11通过气孔12进入位于最下方的子注气/汽腔室25中，由于相邻的子注气/汽腔室25可选择地连通，且每个子注气/汽腔室25分别与对应的油层可选择地连通，因此通过控制相邻子注气/汽腔室25之间以及子注气/汽腔室25与相应的油层层段之间的连通，即可实现对进入最下方的注气/汽腔室25内的热流体的走向的控制，以实现单层、多层配注以及对多层配注的分级控制。例如，当需要对某一油层进行单独注气/汽时，可使该油层所对应的子注气/汽腔室25与该油层连通，且该子注气/汽腔室25与最下方的子注气/汽腔室25连通，同时其它油层所对应的子注气/汽腔室25与相应的油层断开连通，例如需要对图1所示的最上方的油层进行注气/汽时，可使三个独立的子注气/汽腔室25均连通，且使最下方和中间的子注气/汽腔室25与各自对应的油层不连通，仅使最上方的子注气/汽腔室25与其对应的油层连通，这样注气/汽通道11内的注热流体依次经最下方和中间的子注气/汽腔室25进入最上方的子注气/汽腔室25后被注入到与该子注气/汽腔室25对应的最上方的油层中；当需要对多个油层进行同时注气/汽时，可使多个油层所对应的子注气/汽腔室25分别与相应的油层相连通，且这些注气/汽腔室25均与最下方的子注气/汽腔室25连通，例如需要对图1所示的最上方和中间的油层同时注气/汽时，可使最上方和中间的子注气/汽腔室25同时与相应的油层连通，且使最上方和中间的子注气/汽腔室25均与最下方的子注气/汽腔室25连通；当需要对自下而上分布的油层自下而上依次逐级进行注气/汽时，可首先使最下方的子注气/汽腔室25与最下方的油层连通，使得注气/汽通道11内通过气孔12进入最下方的子注气/汽腔室25内的热流体对最下方的油层进行注气/汽，下方的油层注气/汽完毕后，连通最下方和中间的子注气/汽腔室25，并连通中间的子注气/汽腔室25与中间的油层，使得热流体对中间的油层进行注气/汽，中间的油层注气/汽完毕后，连通最上方和中间的子注气/汽腔室25，并连通上方的子注气/汽腔室25与上方的油层，使得热流体对上方的油层进行注气/汽。

本发明实施例的用于配注热流体的配注装置100利用热流体的上浮特性，改变了热流体的流向，将原来的向下流通改变为向上流通，使得原本只能向下直接注入油层的配注方式改变为向上流通的配注方式，通过控制各子注气/汽腔室25之间以及各子注气/汽腔室25与相对应的油层的连通关系，使得采用这种配注方式的热流体能够被选择性地单层或多层注入或分级注入，实现了对热流体的多层配注以及对热流体多层配注的分级控制。本发明实施例的用于配注注热流体的配注装置100可用于石油领域分级注蒸汽等工艺中，如注蒸汽驱替、注多元热流体驱替中。

在如图1所示的优选的实施例中，壳体包括与注汽管柱1的底端密封固定连接的下底板和与注汽管柱1的外周壁23密封固定连接的上底板，以及位于上底板与下底板之间的N(N≥1)个分隔板24，分隔板24密封固定连接在注汽管柱1的外周壁与壳体2的内周壁之间，以将由上底板、下底板、注汽管柱1以及壳体的外周壁23所形成的注气/汽腔室分割为独立的N+1(N≥1)个子注汽腔室25，各分隔板24上均设置有压力控制阀27，壳体2的外周壁的对应各子注气/汽腔室25的区域均设置有配注器26，其中，相邻的子注气/汽腔室25通过压力控制阀27的启闭可选择地连通，每个子注气/汽腔室25分别与对应的油层通过配注器26可选择地连通。具体地，配注器26包括位于其流体配注通道上的配注器压力控制阀261，每个子注气/汽腔室25分别与对应的油层通过配注器压力控制阀261的启闭可选择地连通。在该实施例中，通过调节各子注气/汽腔室25的配注器压力控制阀261和压力控制阀27的启闭来实现上述单层配注、多层配注以及逐级配注。

进一步地，壳体的外周壁23形成为具有间隔套设在一起的外壁和内壁，配注器26固定在外壁与内壁之间。该设置一方面有助于提高分级配注装置2的结构强度，另一方面可便于配注器26的固定，同时还可起到对配注器26的保护作用。

在一个优选的实施例中，气孔12处可设置有用于防止注热流体回流的单向阀(图中未示出)。

根据本发明，在一个优选的实施例中，相邻分隔板27之间的间距可调。该设置用于实现对不同的子注气腔室25空间大小的调节，以使其能够更准确地对应相应的油层位置，同时用于调控不同的子注气腔室25注入相应的油层的压力和排量。

进一步地，用于配注热流体的配注装置100的注气/汽管柱1与外部的其他注气/汽管柱可通过螺纹连接，以实现用于配注热流体的配注装置100与外部的其他注气/汽管柱的连接。

本发明还提出了一种用于配注热流体的配注方法，如图1所示，包括：使自上而下注入蒸汽管柱1的注热流体能够在流出蒸汽管柱后自下而上流动，且使自下而上流动的注热流体能够在不同的油层方向上对相应的某一油层进行单独注气，或者在不同的油层方向上对相应的多个油层进行同时注气，或者对自下而上分布的油层自下而上依次逐级进行注气，或者对自下而上分布的油层自上而下依次逐级进行注气。

本发明实施例的用于配注热流体的配注方法利用注热流体的上浮特性，改变了热流体的流向，将原来的向下流通改变为向上流通，使得原本只能向下直接注入油层的配注方式改变为向上流通的配注方式，在注热流体自下而上流动的过程中实现对不同油层的单层或多层或分级注入。本发明实施例的用于配注注热流体的配注方法可用于石油领域分级注蒸汽等工艺中，如注蒸汽驱替、注多元热流体驱替中。

具体地，用于配注热流体的配注方法包括在蒸汽管柱1的外部构建注气腔室，并将注气/汽腔室自下而上依次分隔为多个子注气/汽腔室25，使得每个子注气/汽腔室25对应不同的油层，相邻的子注气/汽腔室25可选择地连通，且各子注气/汽腔室25与相应的油层可选择地连通，位于蒸汽管柱1的最下方区域的子注气/汽腔室25与蒸汽管柱1相连通。该方法通过控制各子注气腔室25之间以及各子注气/汽腔室25与相对应的油层的连通关系，使得采用这种配注方式的注热流体能够被选择性地单层或多层或分级注入，从而实现了对注热流体的多层配注以及对注热流体多层配注的分级控制。

进一步地，相邻的子注气/汽腔室25通过压力控制阀27可选择地连通，各子注气/汽腔室25与相应的油层通过配注器压力控制阀261可选择地连通，通过控制各压力控制阀27和各配注器压力控制阀261的启闭来实现注热流体进入不同的子注气/汽腔室25对相应的某一油层进行单独注气/汽，或者进入不同的子注气/汽腔室25对相应的多个油层进行同时注气/汽，或者自下而上依次进入各子注气/汽腔室25，以对自下而上分布的油层依次逐级进行注气/汽。该注气/汽的过程在上文已有介绍，这里不再赘述。

需要注意的是，根据油藏条件(如非均质性不同)和工艺需求进行子注气/汽腔室25的个数的设计，结合注气/汽需求设置不同层段的压力控制阀27和配注器压力控制阀261的压力，可以实现对不同的子注气/汽腔室25开启和关闭状态的控制，从而实现对注气/汽层位的选择以及对不同层段的按需注气/汽调控。

在一个优选地实施例中，如图1所示，通过控制各压力控制阀27和各配注器压力控制阀261的启闭来实现注热流体自下而上依次进入子注气/汽腔室25，以对自下而上分布的三个油层依次进行注气/汽的方法包括：将注热流体经蒸汽管柱1注入位于蒸汽管柱1的下方的子注气/汽腔室25，当下方的子注气/汽腔室内的压力大于其配注器压力控制阀261的预设压力值时，其配注器压力控制阀261开启，以实现对与下方的子注气/汽腔室25所对应的油层进行注汽；当下方的子注气/汽腔室内的压力升高至大于其压力控制阀27的预设压力值时，其压力控制阀27开启，以使注热流体向上进入中间的子注气/汽腔室25，当中间的子注气/汽腔室25内的压力大于其配注器压力控制阀261的预设压力值时，其配注器压力控制阀261开启，以实现对两个油层进行配注；当中间的子注气/汽腔室25内的压力升高至大于其压力控制阀27的预设压力值时，其压力控制阀27开启，以使热流体向上进入上方的子注气/汽腔室25，当上方的子注气/汽腔室25内的压力大于其配注器压力控制阀261的预设压力值时，其配注器压力控制阀261开启，以实现对三个油层进行配注。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于配注热流体的配注装置，其特征在于，包括：注气/汽管柱和分级配注装置，所述分级配注装置包括密封套设在所述注气/汽管柱上的壳体，所述壳体的底壁与所述注气/汽管柱的底壁密封固定连接，所述壳体的顶壁与所述注气/汽管柱的外周壁密封固定连接，所述壳体的外周壁与所述注气/汽管柱的外周壁之间形成有间距，以在所述壳体的外周壁与所述注气/汽管柱的外周壁之间形成注气/汽腔室，所述注气/汽腔室构造为被沿所述注气/汽管柱的轴向分隔成多个独立的子注气/汽腔室，相邻的所述子注气/汽腔室可选择地连通，每个所述子注气/汽腔室分别对应不同的油层，且每个所述子注气/汽腔室分别与对应的油层可选择地连通，以用于对某一油层进行单独注气/汽，或者对多个油层进行同时注气，或者对自下而上分布的油层自下而上或自上而下依次逐级进行注气，所述注气/汽管柱的位于最下方的所述子注汽腔室的区域形成有气孔。

2.根据权利要求1所述的用于配注热流体的配注装置，其特征在于，所述壳体包括与所述注气/汽管柱的底端密封固定连接的下底板和与所述注气/汽管柱的外周壁密封固定连接的上底板，以及位于所述上底板与所述下底板之间的N(N≥1)个分隔板，所述分隔板密封固定连接在所述注气/汽管柱的外周壁与所述壳体的内周壁之间，以将由所述上底板、所述下底板、所述注气/汽管柱以及所述壳体所形成的所述注气/汽腔室分割为独立的N+1(N≥1)个所述子注气/汽腔室，各所述分隔板上均设置有压力控制阀，所述壳体的外周壁的对应各所述子注气/汽腔室的区域均设置有配注器，其中，相邻的所述子注气/汽腔室通过所述压力控制阀的启闭可选择地连通，每个所述子注气/汽腔室分别与对应的油层通过所述配注器可选择地连通。

3.根据权利要求2所述的用于配注热流体的配注装置，其特征在于，所述配注器包括位于其流体配注通道上的配注器压力控制阀，每个所述子注气/汽腔室分别与对应的油层通过所述配注器压力控制阀的启闭可选择地连通。

4.根据权利要求2所述的用于配注热流体的配注装置，其特征在于，所述壳体的外周壁形成为具有间隔套设在一起的外壁和内壁，所述配注器固定在所述外壁与所述内壁之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于配注热流体的配注装置，其特征在于，所述气孔处设置有用于防止注热流体回流的单向阀。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于配注热流体的配注装置，其特征在于，相邻所述分隔板之间的间距可调。

7.一种用于配注热流体的配注方法，其特征在于，包括：使自上而下注入注气/汽管柱的热流体能够在流出所述注气/汽管柱后自下而上流动，且使自下而上流动的所述热流体能够在不同的油层方向上对相应的某一油层进行单独注气/汽，或者在不同的油层方向上对相应的多个油层进行同时注气/汽，或者对自下而上分布的油层自下而上或自上而下依次逐级进行注气/汽。

8.根据权利要求7所述的用于配注热流体的配注方法，其特征在于，包括在所述注气/汽管柱的外部构建注气/汽腔室，并将所述注气/汽腔室自下而上依次分隔为多个子注气/汽腔室，使得每个所述子注气/汽腔室对应不同的油层，相邻的所述子注气/汽腔室可选择地连通，且各所述子注气/汽腔室与相应的油层可选择地连通，位于所述注气/汽管柱的最下方区域的所述子注气/汽腔室与所述注气/汽管柱相连通。

9.根据权利要求8所述的用于配注热流体的配注方法，其特征在于，相邻的所述子注气/汽腔室通过压力控制阀可选择地连通，各所述子注气/汽腔室与相应的油层通过配注器压力控制阀可选择地连通，通过控制各所述压力控制阀和各所述配注器压力控制阀的启闭来实现所述热流体进入不同的所述子注气/汽腔室对相应的某一油层进行单独注气/汽，或者进入不同的所述子注气/汽腔室对相应的多个油层进行同时注气/汽，或者自下而上依次进入各所述子注气/汽腔室，以对自下而上分布的油层依次逐级进行注气/汽。

10.根据权利要求9所述的用于配注热流体的配注方法，其特征在于，通过控制各所述压力控制阀和各所述配注器压力控制阀的启闭来实现所述热流体自下而上依次进入所述子注气/汽腔室，以对自下而上分布的三个油层依次逐级进行注气/汽的方法包括：将注热流体经所述注气/汽管柱注入位于所述注气/汽管柱的下方的子注气/汽腔室，当所述下方的子注气/汽腔室内的压力大于其配注器压力控制阀的预设压力值时，其配注器压力控制阀开启，以实现对与所述下方的子注气/汽腔室所对应的油层进行注汽；当所述下方的子注气/汽腔室内的压力升高至大于其压力控制阀的预设压力值时，其压力控制阀开启，以使注热流体向上进入中间的子注气/汽腔室，当所述中间的子注气/汽腔室内的压力大于其配注器压力控制阀的预设压力值时，其配注器压力控制阀开启，以实现对两个油层进行配注；当所述中间的注气/汽腔室内的压力升高至大于其压力控制阀的预设压力值时，其压力控制阀开启，以使热流体向上进入上方的子注气/汽腔室，当所述上方的子注气/汽腔室内的压力大于其配注器压力控制阀的预设压力值时，其配注器压力控制阀开启，以实现对三个油层进行配注。

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