專利名稱：采油井井筒組合式重力熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于井筒采油技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改善采油井井筒流體溫度剖面的裝置，特別是一種適用于在常規(guī)采油方式下，提高井口流體的溫度以達(dá)到井口流體降粘的采油井井筒組合式重力熱管。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)對井筒重力熱管改善井筒流體溫度剖面方面已經(jīng)進行了研究，該方法克服了熱流體循環(huán)、井筒電加熱、化學(xué)降粘等常用井筒流體降粘方法在實際應(yīng)用過程中造成熱量的巨大浪費以及產(chǎn)出液后處理問題的缺陷，能夠利用地層自身的能量改善井筒流體的溫度剖面，提高井口流體的溫度，達(dá)到井口流體降粘的目的，因此，井筒重力熱管技術(shù)在節(jié)能方面具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。然而，現(xiàn)有的井筒重力熱管均為單根超長熱管，形成有一較長內(nèi)腔的熱管。在使用中發(fā)現(xiàn)，由于該超長熱管為單一內(nèi)腔，不利于將熱量由井底傳遞至井口，容易發(fā)生傳熱失效的風(fēng)險，使井口流體溫度的提高，受到一定局限。因此，很有必要設(shè)計一種采油井井筒組合式重力熱管，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采油井井筒組合式重力熱管，其能更好地改善井筒流體溫度剖面、提高井口流體溫度，有效克服了傳統(tǒng)超長重力熱管失效的風(fēng)險。為此，本發(fā)明提出一種采油井井筒組合式重力熱管，其包括至少兩重力熱管單元，所述重力熱管單元為一連續(xù)空心抽油桿，其上、下兩端分別設(shè)有一密封堵頭，以使所述重力熱管單元的內(nèi)腔為一封閉腔，所述封閉腔中填充有在受熱時能形成為氣態(tài)的工質(zhì)，且所述密封堵頭朝所述重力熱管單元中心的方向凹設(shè)有一連接槽；其中，各所述重力熱管單元之間依次通過一所述連接頭相連，以形成所述采油井井筒組合式重力熱管，所述連接頭的上、下兩端對應(yīng)嵌設(shè)于兩相鄰所述重力熱管單元之間相對的兩所述密封堵頭的連接槽內(nèi)，并與所述連接槽的側(cè)壁螺接固定，當(dāng)所述采油井井筒組合式重力熱管放置于井筒內(nèi)時，由于各所述重力熱管單元彼此相互獨立，能分別形成一熱傳遞單元，使熱量從井底由下一級所述重力熱管單元吸收后，依次向上傳遞至上一級的所述重力熱管單元，進而將熱量逐級向上傳遞至井口。如上所述的采油井井筒組合式重力熱管，其中，各所述重力熱管單元上端的密封堵頭的連接槽內(nèi)設(shè)有一接管，所述接管的內(nèi)端通過所述連接槽底部的接口與所述封閉腔相連通，其外端形成有兩支管，其中一所述支管上設(shè)置一抽真空控制閥，另一所述支管上設(shè)有一工質(zhì)添加控制閥，在使用中，通過所述抽真空控制閥對所述封閉腔抽真空，能使所述封閉腔具有一定的真空度，再由所述工質(zhì)添加閥向所述封閉腔內(nèi)添加所述工質(zhì)。如上所述的采油井井筒組合式重力熱管，其中，所述密封堵頭的連接槽的槽口向外環(huán)設(shè)有一耳部，所述耳部對應(yīng)扣合在所述重力熱管單元的端口處。
如上所述的采油井井筒組合式重力熱管，其中，所述重力熱管單元的端口與所述密封堵頭的連接槽相接處進一步密封有高強度密封膠。如上所述的采油井井筒組合式重力熱管，其中，所述工質(zhì)為水、甲醇、丙酮或氟利昂的至少其中之一。本發(fā)明提供的采油井井筒組合式重力熱管，采用連續(xù)空心抽油桿組合而成，降低了井筒重力熱管失效的風(fēng)險，具有節(jié)能、組合靈活、應(yīng)用成功率高和效果更好等優(yōu)點。另外，本發(fā)明提供的采油井井筒組合式重力熱管，由至少兩個相互獨立的重力熱管單元組合而成，每段重力熱管單元由連續(xù)空心抽油桿的封閉腔內(nèi)添加工作介質(zhì)構(gòu)成，重力熱管單元的數(shù)量、各段重力熱管單元的長度及內(nèi)置工作介質(zhì)依據(jù)具體采油井的流體物性參數(shù)以及井口流體要求達(dá)到的溫度來確定；由于各重力熱管單元工質(zhì)的選擇更具靈活性，每段重力熱管單元內(nèi)部可以添加不同的工質(zhì)；當(dāng)所述采油井井筒組合式重力熱管放置于井筒內(nèi)時，由于各所述重力熱管單元彼此相互獨立，能分別形成一熱傳遞單元，通過各自內(nèi)部工作介質(zhì)的循環(huán)相變作用改善井筒流體溫度剖面，以使熱量從井底依次經(jīng)各所述重力熱管單元逐級向上傳遞，通過各段重力熱管單元的協(xié)同作用，能更好地改善井筒流體溫度剖面、提高井口流體溫度、降低井筒流體粘度，有效降低傳統(tǒng)超長重力熱管單元失效的風(fēng)險。本發(fā)明提供的采油井井筒組合式重力熱管，能避免其它井筒伴熱方式造成能量的大量耗費，減少檢泵和熱洗的次數(shù)，提高井筒重力熱管單元應(yīng)用的成功率，更有利于提高井口流體溫度，進一步提高油田開發(fā)的經(jīng)濟效益，特別適用于在常規(guī)采油方式下，井口流體溫度低于或接近原油凝固點的采油井井筒中。
以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中圖1為本發(fā)明的采油井井筒組合式重力熱管的組合示意圖，顯示了其使用狀態(tài)；圖2為本發(fā)明中單根重力熱管單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖，并顯示了在使用時在單根重力熱管單元內(nèi)熱量傳遞過程；圖3為圖2中H處的局部放大圖。主要元件標(biāo)號說明10-組合式重力熱管，1-重力熱管單元，11-封閉腔，12-工質(zhì)，2-密封堵頭，21-連接槽，210-接口，211-接管，212-支管，213-耳部，22-抽真空控制閥，23-工質(zhì)添加控制閥，3-連接頭，4-抽油泵，5-套管，6-油管，7-抽油機。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種采油井井筒組合式重力熱管，其包括至少兩重力熱管單元，所述重力熱管單元為一連續(xù)空心抽油桿，其上、下兩端分別設(shè)有一密封堵頭，以使所述重力熱管單元的內(nèi)腔為一封閉腔，所述封閉腔中填充有在受熱時能形成為氣態(tài)的工質(zhì)，且所述密封堵頭朝所述重力熱管單元中心的方向凹設(shè)有一連接槽；其中，各所述重力熱管單元之間依次通過一所述連接頭相連，以形成所述采油井井筒組合式重力熱管，所述連接頭的上、下兩端對應(yīng)嵌設(shè)于兩相鄰所述重力熱管單元之間相對的兩所述密封堵頭的連接槽內(nèi)，并與所述連接槽的側(cè)壁螺接固定，當(dāng)所述采油井井筒組合式重力熱管放置于井筒內(nèi)時，由于各所述重力熱管單元彼此相互獨立，能分別形成一熱傳遞單元，使熱量從井底由下一級所述重力熱管單元吸收后，依次向上傳遞至上一級的所述重力熱管單元，進而將熱量逐級向上傳遞至井口。本發(fā)明提供的采油井井筒組合式重力熱管，采用兩端封閉的連續(xù)空心抽油桿組合而成，通過各段重力熱管單元的協(xié)同作用，能更好地改善井筒流體溫度剖面、提高井口流體溫度、降低井筒內(nèi)的流體粘度，有效降低傳統(tǒng)超長重力熱管失效的風(fēng)險。圖1為本發(fā)明的采油井井筒組合式重力熱管的組合示意圖，顯示了其使用狀態(tài)；圖2為本發(fā)明中單根重力熱管單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖，并顯示了在使用時在單根重力熱管單元內(nèi)熱量傳遞過程；圖3為圖2中H處的局部放大圖。為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明提出的采油井井筒組合式重力熱管的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細(xì)說明如后。另外，通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入具體的了解，然而所附圖僅是提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。參見圖1，本發(fā)明提出的一種采油井井筒組合式重力熱管10，其包括至少兩重力熱管單元1，所述重力熱管單元I為一連續(xù)空心抽油桿，其上、下兩端分別設(shè)有一密封堵頭2，以使所述重力熱管單元I的內(nèi)腔為一封閉腔11，所述封閉腔11中填充有在受熱時能形成為氣態(tài)的工質(zhì)12，且所述密封堵頭2朝所述重力熱管單元I中心的方向凹設(shè)有一連接槽21，即密封堵頭2由外端向重力熱管單元的封閉腔凹設(shè)有該連接槽；其中，各所述重力熱管單元I之間依次通過一所述連接頭3相連，以形成所述采油井井筒組合式重力熱管10，所述連接頭3的上、下兩端對應(yīng)嵌設(shè)于兩相鄰所述重力熱管單元I之間相對的兩所述密封堵頭2的連接槽21內(nèi)，并與所述連接槽21的側(cè)壁螺接固定，當(dāng)所述采油井井筒組合式重力熱管10放置于井筒內(nèi)時，由于各所述重力熱管單元I彼此相互獨立，能分別形成一熱傳遞單元，使熱量從井底由下一級所述重力熱管單元I吸收后，依次向上傳遞至上一級的所述重力熱管單元I，進而將熱量逐級向上傳遞至井口。另外，為提高本發(fā)明在使用中的抗腐蝕性，還可對每根重力熱管單元的內(nèi)壁做鈍化處理。需要指出的是，本發(fā)明提出的采油井井筒組合式重力熱管，各重力熱管單元的數(shù)量、各段重力熱管單元的長度及內(nèi)置工作介質(zhì)，依據(jù)具體采油井的流體物性參數(shù)以及井口流體要求達(dá)到的溫度來確定；另外，本發(fā)明采用連續(xù)空心抽油桿，能有效地提高井口流體溫度、降低井筒流體粘度。優(yōu)選的實施方式是，各所述重力熱管單元I上端的密封堵頭2的連接槽21內(nèi)設(shè)有一接管211，所述接管211的內(nèi)端通過所述連接槽底部的接口 210與所述封閉腔11相連通，其外端形成有兩支管212，其中一所述支管212上設(shè)置一抽真空控制閥22，另一所述支管212上設(shè)有一工質(zhì)添加控制閥23，在使用中，與先密封重力熱管單元的下端并由上端向封閉腔內(nèi)填充工質(zhì)，再封閉上端的工質(zhì)填充方式相比，在將重力熱管單元的兩端封閉之后，可先由所述抽真空控制閥22通過接管211內(nèi)腔及接口 210對所述封閉腔11抽真空，使所述封閉腔具有一定的真空度(比如在IOKPa以上)，再關(guān)閉抽真空控制閥22，并由所述工質(zhì)添加閥23經(jīng)接管211及接口 210向所述封閉腔11內(nèi)添加所述工質(zhì)，之后，關(guān)閉工質(zhì)添加控制閥23，即可將接管的外端封閉，而封閉腔內(nèi)的工質(zhì)則能形成氣液兩相狀態(tài)，最后再將各重力熱管單元相連接，即可形成該采油井井筒組合式重力熱管。其中，所述密封堵頭2的連接槽21的槽口向外環(huán)設(shè)有一耳部213，所述耳部213對應(yīng)扣合在所述重力熱管單元I的端口處。為提高重力熱管單元與密封堵頭之間的密封性，優(yōu)選在所述重力熱管單元I的端口與所述密封堵頭2的連接槽21相接處進一步密封有高強度密封膠。另外，所述工質(zhì)為水、甲醇、丙酮或氟利昂的至少其中之一，使得在實際作業(yè)時，重力熱管單元中工質(zhì)的選擇更具靈活性，即各相鄰所述重力熱管單元中可填充水、甲醇、丙酮或氟利昂的其中一種工質(zhì)，或兩種以上工質(zhì)的組合，以滿足不同工況條件的使用要求，通過各段重力熱管單元的協(xié)同作用，達(dá)到更好地起到改善井筒流體溫度剖面、提高井口流體溫度、降低井口流體粘度的作用。在具體使用中，也不限于以上為限，又如，每間隔一定數(shù)量的重力熱管單元后，改變所填充的工質(zhì)或工質(zhì)組合，如此循環(huán)……，可達(dá)到不同的使用效果。
請一并參見圖2、圖3，本發(fā)明提出的采油井井筒組合式重力熱管，在具體實施時，將其底端通過接頭固定于抽油泵4上，并隨抽油泵4一并下入套管5內(nèi)的油管(俗稱井筒)6中，而其上端連接至井口處的抽油機7處(具體參見圖1)，在使用時，該采油井井筒組合式重力熱管能將井底熱量傳遞至井口，在此結(jié)合圖2，以最低端的重力熱管單元為例，對熱量傳遞過程加以說明在抽油泵4將流體(原油)抽入油管6中后，在抽油機7的作用下，流體會沿油管6的內(nèi)腔上行(該采油過程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述)，此時，該重力熱管單元以其底端處油管6中的流體溫度作為輸入溫度(見圖2中箭頭LI)，一方面，其內(nèi)腔中的工質(zhì)吸收該底端處的流體的熱量，可降低井筒流體溫度及提高流體粘度，另一方面，工質(zhì)吸熱后，在封閉腔中循環(huán)相變，吸熱后由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，并將熱量向上傳遞到封閉腔的頂部輸出(見圖2中箭頭L2)，向外傳遞給流體，以提高該重力熱管單元頂部處的井筒流體溫度，降低該部位的流體粘度，而氣相的該工質(zhì)在釋放熱量后，則重新形成液相并沿封閉腔側(cè)壁向下流動回到封閉腔的底部，以再次吸熱，進行下一次的循環(huán)變相，具體參見圖2中封閉腔內(nèi)的箭頭走向；之后，其上一級的重力熱管單元，則以最低端的該重力熱管單元頂部的流體溫度作為輸入溫度，使其封閉腔內(nèi)的工質(zhì)吸熱后循環(huán)變相，向上傳遞熱量，該過程與前述相同，不再贅述……，如此傳遞下去，使得井筒底部的熱量能不斷向上傳遞，直到將熱量傳遞給井口處的流體，達(dá)到提高井口流體的溫度，降低井口流體粘度，改善井筒流體溫度剖面的目的。本發(fā)明提出的采油井井筒組合式重力熱管，能夠利用地層自身能量改善井筒流體溫度剖面、提高井口流體溫度、降低井口流體粘度、避免其它井筒伴熱方式造成能量的大量耗費、減少檢泵和熱洗的次數(shù)，同時，提高了井筒重力熱管應(yīng)用的成功率、工作介質(zhì)搭配更佳靈活，更有利于提高井口流體溫度，進一步提高油田開發(fā)的經(jīng)濟效益。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種采油井井筒組合式重力熱管，其特征在于，所述采油井井筒組合式重力熱管包括至少兩重力熱管單元，所述重力熱管單元為一連續(xù)空心抽油桿，其上、下兩端分別設(shè)有一密封堵頭，以使所述重力熱管單元的內(nèi)腔為一封閉腔，所述封閉腔中填充有在受熱時能形成為氣態(tài)的工質(zhì)，且所述密封堵頭朝所述重力熱管單元中心的方向凹設(shè)有一連接槽；其中，各所述重力熱管單元之間依次通過一所述連接頭相連，以形成所述采油井井筒組合式重力熱管，所述連接頭的上、下兩端對應(yīng)嵌設(shè)于兩相鄰所述重力熱管單元之間相對的兩所述密封堵頭的連接槽內(nèi)，并與所述連接槽的側(cè)壁螺接固定，當(dāng)所述采油井井筒組合式重力熱管放置于井筒內(nèi)時，由于各所述重力熱管單元彼此相互獨立，能分別形成一熱傳遞單元，使熱量從井底由下一級的所述重力熱管單元吸收后，依次向上傳遞至上一級的所述重力熱管單元，進而將熱量逐級向上傳遞至井口。
2.如權(quán)利要求1所述的采油井井筒組合式重力熱管，其特征在于，各所述重力熱管單元上端的密封堵頭的連接槽內(nèi)設(shè)有一接管，所述接管的內(nèi)端通過所述連接槽底部的接口與所述封閉腔相連通，其外端形成有兩支管，其中一所述支管上設(shè)置一抽真空控制閥，另一所述支管上設(shè)有一工質(zhì)添加控制閥，在使用中，通過所述抽真空控制閥對所述封閉腔抽真空， 能使所述封閉腔具有一定的真空度，再由所述工質(zhì)添加閥向所述封閉腔內(nèi)添加所述工質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的采油井井筒組合式重力熱管，其特征在于，所述密封堵頭的連接槽的槽口向外環(huán)設(shè)有一耳部，所述耳部對應(yīng)扣合在所述重力熱管單元的端口處。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的采油井井筒組合式重力熱管，其特征在于，所述重力熱管單元的端口與所述密封堵頭的連接槽相接處進一步密封有高強度密封膠。
5.如權(quán)利要求1所述的采油井井筒組合式重力熱管，其特征在于，所述工質(zhì)為水、甲醇、丙酮或氟利昂的至少其中之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種采油井井筒組合式重力熱管，包括至少兩重力熱管單元，重力熱管單元為一連續(xù)空心抽油桿，上、下兩端分別設(shè)有密封堵頭，以使重力熱管單元的內(nèi)腔為封閉腔，封閉腔中填充有工質(zhì)，且密封堵頭朝重力熱管單元中心的方向凹設(shè)有一連接槽；各重力熱管單元之間依次通過連接頭相連，以形成采油井井筒組合式重力熱管，連接頭的上、下兩端對應(yīng)嵌設(shè)于兩相鄰重力熱管單元之間相對的兩密封堵頭的連接槽內(nèi)，并與連接槽的側(cè)壁螺接固定，當(dāng)該組合式重力熱管放置于井下時，各重力熱管單元能從井底依次向上傳遞至上一級的重力熱管單元，進而逐級向上傳遞至井口，更能改善井筒流體溫度剖面、提高井口流體溫度的作用，有效降低傳統(tǒng)超長重力熱管失效的風(fēng)險。
文檔編號E21B43/24GK103015954SQ20121051116
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者張玉豐, 趙倫 申請人:中國石油天然氣股份有限公司