電汽一體化注汽系統的製作方法
2023-06-03 21:22:21
電汽一體化注汽系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電汽一體化注汽系統，該電汽一體化注汽系統包括：注汽設備，用於向油井注入溼飽和蒸汽；以及，交流供電的電加熱設備，其包括：井下油管；位於所述井下油管內的空心抽油杆；以及，穿過所述空心抽油杆深入所述油井下部的發熱電纜；所述發熱電纜的下端與所述井下油管下部相連。本實用新型將注汽和電加熱相結合，對注汽設備輸出的溼飽和蒸汽進行電加熱，由於溼飽和蒸汽在油管內部通過，故產生的熱量，被溼飽和蒸汽流帶走，從而提高溼飽和蒸汽焓值，提高了注入油井內的溼飽和蒸汽攜帶的熱能，使到達井底的溼飽和蒸汽的幹度較常規注汽技術有所提高，從而有利於提高蒸汽波及面積，因而提高了稠油採收率。
【專利說明】電汽一體化注汽系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及稠油熱採注技術，尤其是涉及一種電汽一體化注汽系統。
【背景技術】
[0002]蒸汽驅、蒸汽吞吐和SAGD (蒸汽輔助重力洩油)是目前稠油開採的主體工藝。油田應用最廣泛的注蒸汽設備為溼蒸器發生器，將水轉化為幹度為75的溼飽和蒸汽，注入井下，對油層進行加熱，降低原油粘度，從而提高採收率。但是，注蒸汽熱採技術存在如下不足:即地面和井筒熱損失，據統計熱損失高達20% -30%，蒸汽到達井底幹度不足50 %。嚴重影響蒸汽波及面積，而且飽和水對地層原油開採無益，且增加原油開採成本。
[0003]注採井電加熱是一項利用地面電能在注採井進行電加熱的提高原油採收率技術。油井電加熱理論和技術源於20世紀50年代，20世紀80年代開始進行了大量的先導試驗，並取得了油井集中式電阻加熱的初步成功，電加熱激勵後原油產量提高了 2-4倍左右。但是，單純電加熱受國內電纜製作工藝及油井尺寸限制，無法達到設計要求。
[0004]因此，現有稠油熱採注技術的稠油採收率不高。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種電汽一體化注汽系統，以提高稠油採收率。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供了一種電汽一體化注汽系統，包括:
[0007]注汽設備，用於向油井注入溼飽和蒸汽；以及，
[0008]交流供電的電加熱設備，其包括:
[0009]位於井下油管內的空心抽油杆；以及，
[0010]穿過所述空心抽油杆深入所述油井下部的發熱電纜；
[0011]所述發熱電纜的下端與所述井下油管下部相連。
[0012]本實用新型的電汽一體化注汽系統，該系統還包括風電設備，其包括:
[0013]風力發電機，用於將風能轉變成三相工頻交流電；
[0014]儲能設備，用於將所述三相工頻交流電轉變成直流電儲存；
[0015]逆變器，用於將所述儲能設備儲存的直流電轉變成單相中頻交流電為所述電加熱設備供電。
[0016]本實用新型的電汽一體化注汽系統，所述發熱電纜的下端通過迴路接頭與所述井下油管下部的內壁相連。
[0017]本實用新型的電汽一體化注汽系統，所述電加熱設備還包括:
[0018]傳感器組，用於檢測井下油管內溼飽和蒸汽的壓力、溫度、幹度和流量；
[0019]能量控制單元，其串接於所述儲能設備和所述逆變器之間；
[0020]PLC控制器，用於根據所述壓力、溫度、幹度和流量控制所述能量控制單元的工作狀態。
[0021]本實用新型的電汽一體化注汽系統，所述注汽設備包括依次相連的給水裝置、注汽鍋爐和輸汽管線，所述輸汽管線與所述油井的井口密封連接。
[0022]本實用新型的電汽一體化注汽系統，所述井下油管的外部套有套管，所述井下油管和所述套管之間形成有間隙，所述間隙內設有用於阻斷流體的封隔器。
[0023]本實用新型將注汽和電加熱相結合，對注汽設備輸出的溼飽和蒸汽進行電加熱，由於溼飽和蒸汽在油管內部通過，故產生的熱量，被溼飽和蒸汽流帶走，從而提高溼飽和蒸汽焓值，提高了注入油井內的溼飽和蒸汽攜帶的熱能，使到達井底的溼飽和蒸汽的幹度較常規注汽技術有所提高，從而有利於提高蒸汽波及面積，因而提高了稠油採收率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0025]圖1為本實用新型實施例的電汽一體化注汽系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，但並不作為對本實用新型的限定。
[0027]下面結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0028]參考圖1所示，本實用新型實施例的電汽一體化注汽系統主要包括注汽設備和交流供電的電加熱設備。其中:
[0029]注汽設備，用於向油井注入溼飽和蒸汽，其包括依次相連的給水裝置4、注汽鍋爐5和輸汽管線6，輸汽管線6與油井的井口 7密封連接。
[0030]電加熱設備，用於對注汽設備註入油井內的溼飽和蒸汽進行加熱，其包括:
[0031]井下油管2，位於井下油管2內的空心抽油杆14，以及穿過空心抽油杆14深入油井下部的發熱電纜15，與發熱電纜15的下端通過迴路接頭16與井下油管2下部的內壁相連。在通電後，井下油管2和空心抽油杆14基本上形成方向相反，大小相等的電流，從而產生集膚效應、臨近效應和屏蔽效應，大幅度增加了交流阻抗，在集膚效應、臨近效應和屏蔽效應的共同作用下，產生熱量，實現電熱轉換，由於溼飽和蒸汽在井下油管2內部通過，故產生的熱量，被溼飽和蒸汽流帶走，從而提高溼飽和蒸汽焓值，有利於對油層3的蒸汽驅。
[0032]為了節能環保，本實用新型實施例的電汽一體化注汽系統還包括用於為電加熱設備提供供電的風電設備，該風電設備包括:
[0033]風力發電機9，用於將風能轉變成三相工頻(50Hz、AC380V)交流電；
[0034]儲能設備10，用於將三相工頻交流電轉變成直流(例如DC530V)電儲存；
[0035]逆變器12，用於將儲能設備10儲存的直流電轉變成例如ΙΟ-ΙΟΟΟΗζ單相中頻交流電為電加熱設備供電。
[0036]此外，本實用新型實施例中，井下油管2的外部套有套管1，井下油管2和套管1之間形成有間隙，間隙內設有用於阻斷流體的封隔器8，在注汽時該封隔器8可用於防止溼飽和蒸汽向上回串而導致熱量損失加快。
[0037]為了實現更為精確的溼飽和蒸汽加熱控制且不浪費電能，本實用新型實施例的電加熱設備還可以包括:
[0038]傳感器組17，用於檢測井下油管2內溼飽和蒸汽的壓力、溫度、幹度和流量；
[0039]能量控制單元11 (例如數字電位器等)，其串接於儲能設備10和逆變器12之間；
[0040]PLC控制器13，用於根據壓力、溫度、幹度和流量控制能量控制單元11的工作狀態，從而控制調整整個電加熱設備的輸出功率，使得井下溼飽和蒸汽的幹度始終能達到設定要求。具體的，通常溼飽和蒸汽的能量計算與其壓力、溫度、幹度、流量有關，通過查表可知已知壓力(溫度)下的飽和蒸汽與飽和水焓值，可利用以下公式計算:
[0041]Q = xhl+(l-x)h2，其中，Q為溼飽和蒸汽具有的能量，X為溼飽和蒸汽幹度，hi為飽和蒸汽焓值，h2為飽和水焓值。比如:
[0042]壓力:17.5Mpa，溫度353 °C，lk幹度為75 %的溼飽和蒸汽具有的能量:=1*0.75*607.4+1*0.25*405.1 = 556.8Kcal ；
[0043]壓力:17.5Mpa，溫度353 °C，1kg幹度為95 %的溼飽和蒸汽具有的能量:=1*0.95*607.4+1*0.05*405.1 = 597.3Kcal。
[0044]因此，每千克溼飽和蒸汽的幹度若75%提高到95%則需要能量=597.3-556.8 =40.5kcal，這部分能量由風力發電提供。PLC控制器13根據壓力、溫度、幹度和流量計算當前電加熱設備產生的能量，以對油井內的溼飽和蒸汽進行能量動態補償，從而使得井下溼飽和蒸汽的幹度始終能達到設定要求。
[0045]上述的本實用新型實施例的電汽一體化注汽系統的注汽方法包括以下步驟:
[0046]步驟1，將注汽設備輸出的溼飽和蒸汽通過井口注入油井。其中，溼飽和蒸汽通過以下過程生成:
[0047]注汽鍋爐進行除硬、除氧後，經過給水裝置提高來水壓力(17.5Mpa)後進入注汽鍋爐與其燃料燃燒換熱，注汽鍋爐輸出的溼飽和蒸汽的出口蒸汽幹度為75%、壓力為
17.5Mpa、溫度為353°C左右，後經過輸汽管線輸送到井口，熱能損耗約3% _5%，幹度降低到70 %左右，到達井口溼飽和蒸汽通過配套工具輔助配合注入井下用以加熱油層。
[0048]步驟2，開啟電加熱設備對注入油井內的溼飽和蒸汽進行加熱。在通電後，井下油管2和空心抽油杆14基本上形成方向相反，大小相等的電流，從而產生集膚效應、臨近效應和屏蔽效應，大幅度增加了交流阻抗，在集膚效應、臨近效應和屏蔽效應的共同作用下，產生熱量，實現電熱轉換，由於溼飽和蒸汽在井下油管2內部通過，故產生的熱量，被溼飽和蒸汽流帶走，從而提高溼飽和蒸汽焓值，有利於對油層3的蒸汽驅。
[0049]由此本實用新型實施例實現了將注汽和電加熱相結合，採用單項中頻電對注汽設備輸出的溼飽和蒸汽進行加熱，由於溼飽和蒸汽在油管內部通過，故產生的熱量，被溼飽和蒸汽流帶走，從而提高溼飽和蒸汽焓值，提高了注入油井內的溼飽和蒸汽攜帶的熱能，以抵消井筒熱損失，使到達井底的溼飽和蒸汽的幹度較常規注汽技術有所提高，從而有利於提尚蒸汽波及面積，因而提尚了桐油米收率。
[0050]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電汽一體化注汽系統，其特徵在於，包括: 注汽設備，用於向油井注入溼飽和蒸汽；以及， 交流供電的電加熱設備，其包括: 井下油管； 位於所述井下油管內的空心抽油杆；以及， 穿過所述空心抽油杆深入所述油井下部的發熱電纜； 所述發熱電纜的下端與所述井下油管下部相連。
2.根據權利要求1所述的電汽一體化注汽系統，其特徵在於，該系統還包括風電設備，其包括: 風力發電機，用於將風能轉變成三相工頻交流電； 儲能設備，用於將所述三相工頻交流電轉變成直流電儲存； 逆變器，用於將所述儲能設備儲存的直流電轉變成單相中頻交流電為所述電加熱設備供電。
3.根據權利要求1或2所述的電汽一體化注汽系統，其特徵在於，所述發熱電纜的下端通過迴路接頭與所述井下油管下部的內壁相連。
4.根據權利要求2所述的電汽一體化注汽系統，其特徵在於，所述電加熱設備還包括: 傳感器組，用於檢測井下油管內溼飽和蒸汽的壓力、溫度、幹度和流量； 能量控制單元，其串接於所述儲能設備和所述逆變器之間； PLC控制器，用於根據所述壓力、溫度、幹度和流量控制所述能量控制單元的工作狀態。
5.根據權利要求1或2所述的電汽一體化注汽系統，其特徵在於，所述注汽設備包括依次相連的給水裝置、注汽鍋爐和輸汽管線，所述輸汽管線與所述油井的井口密封連接。
6.根據權利要求5所述的電汽一體化注汽系統，其特徵在於，所述井下油管的外部套有套管，所述井下油管和所述套管之間形成有間隙，所述間隙內設有用於阻斷流體的封隔器。
【文檔編號】E21B43/24GK204252984SQ201420634640
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】張紅朋, 張洪君, 許寶燕, 馬慶, 李娟娟, 張曦宇, 由春坤 申請人:中國石油天然氣股份有限公司