一种基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备与流程

1.本发明属于油气田开发与开采工程技术领域，具体涉及一种基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备。


背景技术：

2.目前，稠油在石油资源中所占比例较大。稠油具有粘度高、流动性差、凝固点高、对温度非常敏感的特点。多元热流体发生装置是近几年为油田稠油热采开发研制的产生水蒸气、co2、n2等高温高压混合流体的地面装置，它主要由原料供给系统(即水、燃料、空气、电等的供给装置)和多元热流体的发生装置(即点火燃烧装置和喷水控温装置等)组成。而由于多元热流体发生装置的体积小、重量轻、热效高及节约能源，燃烧后的尾气能够一同注入地层，环境保护性能好，从而正在越来越多的应用于油田的稠油热采生产。
3.然而，随着注汽温度、干度及井深的增加，地面多元热流体从井口注入到油层的过程中，必然会造成注汽热损失增加、能量损耗大，从而降低了热能的利用率，无法实现预期的增产效果。


技术实现要素：

4.为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备，以减少注汽热损失、降低能耗、提高热能的利用率、调节多元热流体的温度和排量。
5.第一方面，本技术提供了一种基于多通道连续管的井下热流体发生方法，其步骤包括：步骤一，依次连接多通道连续油管通道、热流体发生装置以及热流体输送通道为整体设备，并将整体设备下入至井筒内的指定位置；步骤二，通过环空封隔装置将热流体发生装置和井筒进行密封连接，以在井筒内形成上部环空腔体和下部环空腔体；步骤三，通过多通道连续油管通道分别将助燃剂、燃料和水输送至热流体发生装置内，并通过点火在热流体发生装置内产生多元热流体；步骤四，输入混掺流体至上部环空腔体内，并通过环空封隔装置调节混掺流体进入下部环空腔体的流量，其中，混掺流体包括气体和/或液体；步骤五，将多元热流体和混掺流体混合注入目标油藏。
6.在一些实施例中，步骤四还包括：通过气体提供设备调节气体的温度和/或流量；和/或，通过第一液体提供设备调节液体的温度和/或流量。
7.在一些实施例中，步骤四还包括：通过热流体发生装置调节多元热流体的温度。
8.在一些实施例中，热流体发生装置包括位于外环侧的外侧环形腔体，步骤四进一步包括：输入混掺流体至外侧环形腔体，并与多元热流体进行换热，以调节多元热流体的温度。
9.在一些实施例中，步骤三还包括：通过助燃剂提供设备、燃料提供设备和第二液体提供设备调节多元热流体内的助燃剂、燃料和水的含量。
10.第二方面，本技术还提供了一种基于多通道连续管的井下热流体发生设备，包括
依次连接的：多通道连续油管通道，其内形成有若干个独立的通道，若干个通道分别用于助燃剂、燃料和水的输入；热流体发生装置，其通过环空封隔装置与井筒进行密封连接，以将井筒内密封分割成上部环空腔体和下部环空腔体；以及热流体输送通道，其位于下部环空腔体内，用于将多元热流体注入目标油藏。其中，基于多通道连续管的井下热流体发生设备还包括混掺流体输入装置，混掺流体输入装置的输出端与上部环空腔体相连通，用于输入包含气体和/或水的混掺流体，环空封隔装置设置成能够调节混掺流体进入下部环空腔体的流量。
11.在一些实施例中，还包括设置在地面上的：气体提供设备和/或第一液体提供设备；和连接气体提供设备和/或第一液体提供设备与上部环空腔体的输入管路。
12.在一些实施例中，还包括设置在地面上的：助燃剂提供设备、燃料提供设备和第二液体提供设备；和连接助燃剂提供设备、燃料提供设备和第二液体提供设备与相应的通道的输入管路。
13.在一些实施例中，热流体发生装置沿径向从内至外包括中心腔体、内侧环形腔体以及外侧环形腔体，中心腔体用于与输入助燃剂和燃料的通道相连接，内侧环形腔体用于与输入水的通道相连接，外侧环形腔体的进口端与上部环空腔体相连通，其中，中心腔体和内侧环形腔体的出口侧与外侧环形腔体的内侧形成多元热流体混合腔体，内侧环形腔体和外侧环形腔体的进口端均设有阀体
14.在一些实施例中，阀体为单流阀。
15.本发明的基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备具有以下几方面的优点：1)本发明的基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备能够通过混掺流体实现多元热流体的高温注汽和中低温注汽；2)本发明的基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备还能够实现减氧空气注汽；3)本发明的基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备通过混掺流体的输入，能够增加多元热流体的排量，从而实现井下多元热流体的大排量注入；4)本发明的基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备通过混掺流体和外侧环形腔体的结合还能够对多元热流体进行一定程度的换热和保温，从而能够有效地减少多元热流体注汽的热损失、降低井下热流体发生设备的能耗、提高井下热流体发生设备的热能的利用率。
附图说明
16.图1为本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法的方法流程图；
17.图2为本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生设备的系统连接示意图；
18.图3为图2所示的热流体发生装置的一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
19.为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种基于多通道连续管的井下热流体发生方法和设备做进一步详细的描述。
20.图1为本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100的方法流程图；图2为本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生设备200的系统连接示意
图。结合图1和图2所示，本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100，其步骤包括：
21.步骤一s01，依次连接多通道连续油管通道10、热流体发生装置20以及热流体输送通道50为整体设备，并将整体设备下入至井筒300内的指定位置。
22.该步骤中，具体的，在地面上将多通道连续油管通道10、热流体发生装置20以及热流体输送通道50进行固定连接。固定后将三者整体下入井内到指定位置，该指定位置可使得热流体输送通道50位于井筒300内的井底位置。
23.本技术中所提到的热流体输送通道50可为均匀注气管柱。
24.步骤二s02，通过环空封隔装置30将热流体发生装置20和井筒300进行密封连接，以在井筒300内形成上部环空腔体a和下部环空腔体b。
25.该步骤中，具体的，在热流体发生装置20与井筒300内壁之间设置有环空封隔装置30，并通过环空封隔装置30将热流体发生装置20与井筒300密封连接。此时，在井筒300内形成有上部环空腔体a和下部环空腔体b，二者通过环空封隔装置30密封分割。多通道连续油管通道10位于上部环空腔体a内，热流体输送通道50位于下部环空腔体b。
26.本技术中所提到的热流体发生装置20、环空封隔装置30、热流体输送通道50应满足耐高温、耐高压的工艺要求。本技术中所提到的热流体发生装置20、环空封隔装置30、热流体输送通道50应满足最高温度340℃、最高压力可达25mpa。
27.步骤三s03，通过多通道连续油管通道10分别将助燃剂、燃料和水输送至热流体发生装置20内，并通过点火在热流体发生装置20内产生多元热流体。
28.该步骤中，具体的，多通道连续油管通道10内设有若干个独立的通道11，各个通道11分别用于助燃剂、燃料和水等物质的输送。点火后，助燃剂和燃料能够在热流体发生装置20内的燃烧腔体(如图3所示的中心腔体21)内进行燃烧，并与水形成多元热流体。同时，通过水的输入还能够与燃烧腔体内的燃气进行换热，从而能够通过对水的加热达到对燃气进行降温的作用，进而能够实现对燃气温度的调整。而后，水与燃气混合为多元热流体。
29.本技术中所提到的燃料可为柴油、天然气、原油等中的一种；助燃剂可为空气、富氧空气等中的一种。热流体发生装置20可采用直热式发生器，且热流体发生装置20可为至少双层结构(如图3所示的中心腔体21和内侧环形腔体22)，以用于助燃剂、燃料与水进行分开输入。
30.进一步优选地，步骤三s03还可包括：通过助燃剂提供设备44、燃料提供设备45和第二液体提供设备46调节多元热流体内的助燃剂、燃料和水的含量。
31.步骤四s04，输入混掺流体至上部环空腔体a内，并通过环空封隔装置30调节混掺流体进入下部环空腔体b的流量。其中，混掺流体包括气体和/或液体；
32.该步骤中，具体的，环空封隔装置30可设有阀体(图中未示出)，该阀体可用于对混掺流体的流量进行调节。该步骤中，输入的混掺流体可为气体，也可为液体，也可为气体和液体的混合体。
33.本技术中所提到的混掺流体中的气体可为氮气、空气、二氧化碳等中的一种。混掺流体中的液体可为水。
34.进一步优选地，步骤四s04还可包括：通过气体提供设备41调节气体的温度和/或流量；和/或，通过第一液体提供设备42调节液体的温度和/或流量。
35.进一步优选地，步骤四s04还可包括：通过热流体发生装置20调节多元热流体的温度。在一些实施例中，热流体发生装置20可包括位于外环侧的外侧环形腔体23(如图3所示)，步骤四s04进一步包括：输入混掺流体至外侧环形腔体23，并与多元热流体进行换热，以调节多元热流体的温度。
36.该步骤中，外侧环形腔体23的入口端可设有阀体24(如图3所示)。上部环空腔体a内的混掺流体能够通过阀体24进入到外侧环形腔体23内，从而能够与多元热流体进行换热，以通过加热混掺流体的同时调节多元热流体的温度。此外，还能够通过混掺流体降低井下的热流体发生装置20的外壁温度，同时，将混掺流体与多元热流体混合后，还能够增大多元热流体的流量。
37.步骤五s05，将多元热流体和混掺流体混合注入目标油藏。
38.结合上文描述，本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100可具有以下两种使用方法：
39.第一种使用方法：输入混掺流体包括0含量的气体和0含量的液体，即无混掺流体的输入。此时仅单独使用井下的热流体发生装置20，即仅通过多通道连续油管通道10将助燃剂、燃料和水输送至热流体发生装置20内，这样，结合下表中(表1)的具体数据可知，该方法产生的多元热流体的最高压力可达21mpa，最高温度300℃，最大排量可约为50t/h。
40.表1为单独使用井下的热流体发生装置20的多元热流体的排量。
41.进口温度，℃出口温度，℃排量，t/h气液比(地层)4011051.180.784013040.151.054015042.971.344024017.982.974027015.443.664030013.424.45
42.表一
43.第二种使用方法：通过多通道连续油管通道10将助燃剂、燃料和水输送至热流体发生装置20内，并通过热流体发生装置20产生多元热流体。同时，输入混掺流体，并根据具体需求设定混掺流体中气体和液体的具体比例。通过环空封隔装置30实现混掺流体注入至下部环空腔体b，与多元热流体混合形成新的多元热流体。新的多元热流体即为通过混掺流体进一步调整气液比、注入排量和注入温度的多元热流体。
44.进一步优选地，可结合目标油田的工艺需求，通过混掺流体调整多元热流体的温度和气液比。具体地，可通过混掺流体内气体和液体的含量调整多元热流体内的气液比。优选地，可通过混掺流体调整多元热流体内的气液比的范围为0-6。
45.进一步优选地，混掺流体的混掺方法可采用常规的流体混合方法，也可根据目标油田的需求对水和气体进行调整，从而实现气液比的调整控制。
46.表2为使用混掺流体后的井下热流体发生装置20的多元热流体的排量。
[0047][0048]
表二
[0049]
通过上述方法，本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100具有以下几方面的优点：
[0050]
1)本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100能够通过混掺流体实现多元热流体的高温注汽和中低温注汽。其中，通过上述数据可知，通过对混掺流体的气液比、流量的调整可实现约为15-21mpa、300-340℃、12.5-15t/h的高温注汽；也可实现约为4-6mpa、100-150℃、14-30t/h的中低温注汽；
[0051]
2)本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100还能够实现减氧空气注汽。具体的，本发明实施例可注入少量的燃料，并在井下实现燃烧。将空气中的氧气燃烧消耗后，通过注入主要为氮气、二氧化碳、少量的水和其他气体的混掺流体，同时，通过上述数据可知，通过对混掺流体的气液比、流量的调整可实现约为4-21mpa、30-70℃、10-30t/h的减氧空气注汽；
[0052]
3)本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100通过混掺流体的输入，能够增加多元热流体的排量，从而实现井下多元热流体的大排量注入；
[0053]
4)本发明实施例的基于多通道连续管的井下热流体发生方法100通过混掺流体和外侧环形腔体23的结合还能够对多元热流体进行一定程度的换热和保温，从而能够有效地减少多元热流体注汽的热损失、降低基于多通道连续管的井下热流体发生设备200的能耗、提高基于多通道连续管的井下热流体发生设备200的热能的利用率。
[0054]
结合上述基于多通道连续管的井下热流体发生方法100，现提供应用上述基于多通道连续管的井下热流体发生方法100的基于多通道连续管的井下热流体发生设备200。具体如下：
[0055]
一种基于多通道连续管的井下热流体发生设备200，包括依次连接的：多通道连续油管通道10，其内形成有若干个独立的通道11，若干个通道11分别用于助燃剂、燃料和水的输入；热流体发生装置20，其通过环空封隔装置30与井筒300进行密封连接，以将井筒300内密封分割成上部环空腔体a和下部环空腔体b；以及热流体输送通道50，其位于下部环空腔体b内，用于将多元热流体注入目标油藏。其中，基于多通道连续管的井下热流体发生设备200还包括混掺流体输入装置40，混掺流体输入装置40的输出端与上部环空腔体a相连通，用于输入包含气体和/或水的混掺流体，环空封隔装置30设置成能够调节混掺流体进入下
部环空腔体b的流量。
[0056]
在一些实施例中，基于多通道连续管的井下热流体发生设备200还包括设置在地面上的：气体提供设备41和/或第一液体提供设备42；和连接气体提供设备41和/或第一液体提供设备42与上部环空腔体a的输入管路43。
[0057]
在一些实施例中，基于多通道连续管的井下热流体发生设备200还包括设置在地面上的：助燃剂提供设备44、燃料提供设备45和第二液体提供设备46；和连接助燃剂提供设备44、燃料提供设备45和第二液体提供设备46与相应的通道11的输入管路43。
[0058]
在一些实施例中，热流体发生装置20沿径向从内至外包括中心腔体21、内侧环形腔体22以及外侧环形腔体23，中心腔体21用于与输入助燃剂和燃料的通道11相连接，内侧环形腔体22用于与输入水的通道11相连接，外侧环形腔体23的进口端与上部环空腔体a相连通，其中，中心腔体21和内侧环形腔体22的出口侧与外侧环形腔体23的内侧形成多元热流体混合腔体25，内侧环形腔体22和外侧环形腔体23的进口端均设有阀体24
[0059]
在一些实施例中，阀体24可为单流阀。
[0060]
需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0061]
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0062]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0063]
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。