井下混相热流体发生器及其使用方法技术

本发明专利技术为一种井下混相热流体发生器及其使用方法，涉及石油天然气开采领域。井下混相热流体发生器包括顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件；使用方法包括将一种或多种流体供应到发生器内部，在其内部燃料和氧化剂燃烧形成燃烧产物，并将水喷入燃烧产物中，形成混相热流体，通过螺旋增压组件和喷射组件将混相热流体注入至油藏中，从而提高原油、天然气采收率；本发明专利技术应用简便、适应性强，可应用于传统采油方法难以动用的稠油、超稠油油藏一次采油或三次采油。

Downhole miscible hot fluid generator and method of use thereof

The invention relates to a downhole miscible hot fluid generator and a method of using the same, relating to the field of oil and natural gas exploitation. The mixed phase thermal fluid generator includes a top connecting assembly, assembly, assembly, assembly and spiral pressure vaporization jet assembly method includes internal combustion; the use of one or more fluid supply to the generator in the internal combustion of the fuel and oxidizer into combustion products, and the water is sprayed into the combustion products, the formation of mixed phase thermal fluid and through the spiral pressurization components and injection miscible components will be injected into the hot fluid in the reservoir, so as to improve the crude oil and natural gas recovery; application of the invention is simple, strong adaptability, can be used in conventional heavy oil and super heavy oil recovery method is difficult to use an oil reservoir or three oil recovery.

【技术实现步骤摘要】
井下混相热流体发生器及其使用方法
本专利技术为一种井下混相热流体发生器及其使用方法，涉及石油天然气开采领域。
技术介绍
目前开采稠油的技术主要是热力开采，热力开采的方式主要有蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方法。这两种方法均需在地面建设蒸汽站锅炉，通过管线将高温高压蒸汽输入井下，将地下高粘度的石油采出。这两种方法的主要缺点有：1.热损耗大。它的热损耗主要有：蒸汽站锅炉和烟囱排放产生的热损失约占20％，蒸汽站至井口产生的热损失约占3％—20％(平均13％)，尽管在井筒内采取了许多隔热措施，注蒸汽过程中井口至油层产生的热损失约占30％—40％之间，造成了巨大的能源浪费；为了减少环境污染和井口至油层的热损耗，美国石油工业规定在井深超过2500英尺(762米)时就不允许使用以上方式；但是全球95％的稠油储藏都在2500英尺以下的地下；因此传统的蒸汽吞吐和蒸汽驱方法对稠油的开采有着很大的局限性。2.开采深度受限。由于注蒸汽过程中热损失比较大，地面注蒸汽热采技术在深度上受到限制，随着油层深度的增加，注入油层内的蒸汽干度随之下降，个别极深地层作业时，地面蒸汽到油层时由于热损失已经转化为热水，极大的增加了注蒸汽采油的难度。3.开采周期长。蒸汽吞吐法的一个闷井周期通常在2—7天，整个开采周期在15天左右，且不能连续生产，需要反复地注汽闷井，生产效率不高；蒸汽驱虽然可以进行连续开采，但是注入蒸汽的周期仍较长。4.整个设备的可移动性差。蒸汽站锅炉的安装，需在地面上建造安装基础，蒸汽站锅炉建立后难以移动，由于地面蒸汽产生设备庞大，在海上油田和一些边际受限制的井场应用受到限制，因此难以适应不同油田现场的要求。5.环境污染严重。蒸汽站锅炉排放的烟气，含有大量的硫化物、氮氧化物、颗粒物等污染物，不仅会带来大量的热损失，且对环境污染较大。6.井筒坍塌隐患。部分地层包含介于地表和油层之间的永久冻土带，或油层处于温度较低的海底，由地表注入的热气体可能会使套管及套管外壁地层增温，从而导致永久冻土带融化或使海底沉淀物中的气体水化层融化，使得融化部位的地层膨胀，可能导致井筒坍塌。针对现有技术中稠油热采方法的不足，本专利技术的目的在于提供一种应用简便、适应性强的井下混相热流体发生器，以实现在目前稠油热采技术基础上提高稠油油藏采收率。
技术实现思路
本专利技术实施例涉及一种井下混相热流体发生器及其使用方法，井下混相热流体发生器由顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件组成，井下混相热流体发生器可以增加不同类型油藏的原油、天然气采收率。使用方法可以包括将一种或多种流体供应到发生器内部，在其内部燃料和氧化剂燃烧形成燃烧产物，并将水喷入燃烧产物中，形成混相热流体，通过螺旋增压组件和喷射组件将混相热流体注入至油藏中，从而提高原油、天然气采收率。本专利技术实施例的有益效果在于：1)本专利技术通过向井下混相热流体发生器提供氧化剂、燃料和冷却水，在井下形成混相燃烧生成混相热流体，并随之注入油层中，混相热流体中的高温蒸汽和二氧化碳可以起到降低原油粘度、增加其流动性的作用，并对原油改质，减少原油中重质、胶质、沥青质含量，使其更易于被采出，从而提高原油、天然气采收率；2)本专利技术采油方法相对于蒸汽驱采油方法减少了井筒热损失以及蒸汽对井筒的腐蚀，且工作时无燃烧尾气排放，减少环境污染；3)本专利技术相对于火烧油层采油方法，减少地面设施的体积，并且本方法相较火烧油层应用更为灵活，可适应不同地质条件的油藏，且在采油过程中可以随时停注进行调整措施作业，而火烧油层采油方法停止注气后恢复注气需要重新进行地下点火操作；4)本方法可以应用于传统采油方法难以动用的稠油、超稠油油藏一次采油或三次采油。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为井下混相热流体发生器结构示意图。图2为顶部连接组件上部分示意图。图3为供给接口表面示意图。图4为燃烧组件示意图。图5为燃烧室示意图。图6为内部燃料供给系统示意图。图7为汽化组件示意图。图8为汽化室示意图。图9为螺旋增压组件示意图。图10为单向增压阀示意图。图11为喷射组件示意图。图12为电点火器结构示意图。附图标号：1、供给连接部件2、顶部连接扩张段3、螺栓孔4、防磨层5、连接接触面6、供给管路入口7、供给接口表面8、氧化剂供给接口9、燃料供给接口10、冷却水供给接口11、电缆接头12、连接螺栓13、氧化剂通道14、燃料通道15、冷却水通道16、燃烧室内壁17、燃料喷射口18、燃烧室19、电点火器20、燃烧组件外壁21、连接导管22、内置增压歧管23、喷射导管24、燃烧产物通道25、水喷射口26、汽化室27、汽化组件外壁28、汽化组件接触面29、增压入口30、内部螺旋通道31、螺旋增压组件外壁32、喷射口33、上定位套34、阀座35、阀头36、阀体37、弹簧38、保护壳体39、锁闭装置40、单向阀内部连接处41、阀杆42、喷射空隙43、喷射通道44、单向阀锁闭接口45、喷射罩体、46、侧部导向孔47、下部导向孔48、电点火头49、温度传感器50、绝缘隔层51、压力传感器52、绝缘接触面53、紧固螺纹54、压力传感器电缆接头55、电点火器电缆接头56、温度传感器电缆接头100、顶部连接组件200、燃烧组件300、汽化组件400、螺旋增压组件500、喷射组件具体实施方式图1为井下混相热流体发生器结构示意图。所述井下混相热流体发生器包括顶部连接组件100、燃烧组件200、汽化组件300、螺旋增压组件400和喷射组件500。顶部连接组件100通过螺栓连接于燃烧组件200上部，汽化组件300通过螺栓连接于燃烧组件200下部，螺旋增压组件400通过螺栓连接于汽化组件300下部，喷射组件500通过螺栓连接于螺旋增压组件400下部；所述顶部连接组件100、燃烧组件200、汽化组件300、螺旋增压组件400和喷射组件500连接处的外径由油井套管的内径限定，所述井下混相热流体发生器与套管呈同心分布。顶部连接组件100由上、下两部分组成，如图2、图3所示，所述供给连接部件1可通过螺栓和凸缘连接、螺纹连接、焊接连接或现有技术中公知的其他连接方式与井下混相热流体发生器上一级的井下设备相连接，上一级井下设备可以是油管、封隔器、专用供给管线及其他井下设备，通过供给连接部件1实现对井下混相热流体发生器供给管路的连接；所述顶部连接扩张段2与所述供给管路入口6相连接，顶部连接扩张段2内部内嵌氧化剂供给歧管、燃料供给歧管、冷却水供给歧管、电缆保护管，所述内嵌式供给歧管的形状是不固定的，可根据供给接口的改变而进行改变，所述供给歧管与地面输出管线和所述供给接口表面7相连接；一个或多个氧化剂供给歧管、燃料供给歧管、冷却水供给歧管和电缆保护管通过供给管路入口6与所述氧化剂供给接口8、燃料供给接口9、冷却水供给接口10和电缆接头11相连接，通过地面供给系统向所述发生器供给氧化剂、燃料、冷却水和电；所述一个或多个氧化剂供给接口8、燃料供给接口9、冷却水供给接口10和电缆接头11位于供给接口表面7上；所述连接接触面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述发生器由顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件组成；其中所述顶部连接组件由上下两部分组成，所述上部具有与供给系统相连接的供给连接部件和与下部相连接的顶部连接扩张段，所述上部具有内嵌式供给歧管，可将供给系统的管线连接至顶部连接组件下部分，所述下部具有与所述顶部连接扩张段相接触的供给接口表面，所述供给接口表面上包括一个或多个氧化剂供给接口、一个或多个燃料供给接口、一个或多个冷却水供给接口、一个或多个电缆接头，所述供给进口、电缆接头与所述上部内嵌式供给歧管相连接，以及连接至所述顶部连接组件下游为燃烧组件，所述燃烧组件包括燃烧室和燃烧组件外壁，所述燃烧室与燃烧组件外壁之间包括一条或多条冷却水通道、一条或多条燃料通道，所述燃烧室与氧化剂通道相连接，所述燃烧室包括与上述燃料通道相连接的一个或多个燃料喷射口，所述燃烧室包括一个或多个电点火装置、一个或多个温度传感器、一个或多个压力传感器，以及连接至所述燃烧组件下游为汽化组件，所述汽化组件包括一个汽化室和汽化组件外壁，所述汽化室与所述燃烧室相连接，所述汽化室与汽化组件外壁之间包括一条或多条冷却水通道，所述汽化室内包括一个或多个水喷射口，所述水喷射口与所述冷却水通道相连接，以及连接至所述汽化组件下游为螺旋增压组件，所述螺旋增压组件包括一条或多条内部螺旋通道和螺旋增压组件外壁，所述内部螺旋通道底部为喷射口，所述喷射口与单项增压阀连接，以及连接至所述螺旋增压组件下游为喷射组件，喷射组件可以包括一个或多个喷射罩体，一个或多个导向孔位于喷射罩体表面，所述顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件连接处的外径由油井套管的内径限定，所述井下混相热流体发生器与油井套管呈同心分布。...

【技术特征摘要】
1.一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述发生器由顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件组成；其中所述顶部连接组件由上下两部分组成，所述上部具有与供给系统相连接的供给连接部件和与下部相连接的顶部连接扩张段，所述上部具有内嵌式供给歧管，可将供给系统的管线连接至顶部连接组件下部分，所述下部具有与所述顶部连接扩张段相接触的供给接口表面，所述供给接口表面上包括一个或多个氧化剂供给接口、一个或多个燃料供给接口、一个或多个冷却水供给接口、一个或多个电缆接头，所述供给进口、电缆接头与所述上部内嵌式供给歧管相连接，以及连接至所述顶部连接组件下游为燃烧组件，所述燃烧组件包括燃烧室和燃烧组件外壁，所述燃烧室与燃烧组件外壁之间包括一条或多条冷却水通道、一条或多条燃料通道，所述燃烧室与氧化剂通道相连接，所述燃烧室包括与上述燃料通道相连接的一个或多个燃料喷射口，所述燃烧室包括一个或多个电点火装置、一个或多个温度传感器、一个或多个压力传感器，以及连接至所述燃烧组件下游为汽化组件，所述汽化组件包括一个汽化室和汽化组件外壁，所述汽化室与所述燃烧室相连接，所述汽化室与汽化组件外壁之间包括一条或多条冷却水通道，所述汽化室内包括一个或多个水喷射口，所述水喷射口与所述冷却水通道相连接，以及连接至所述汽化组件下游为螺旋增压组件，所述螺旋增压组件包括一条或多条内部螺旋通道和螺旋增压组件外壁，所述内部螺旋通道底部为喷射口，所述喷射口与单项增压阀连接，以及连接至所述螺旋增压组件下游为喷射组件，喷射组件可以包括一个或多个喷射罩体，一个或多个导向孔位于喷射罩体表面，所述顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件连接处的外径由油井套管的内径限定，所述井下混相热流体发生器与油井套管呈同心分布。2.如权利要求1所述一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述发生器包括一个防磨层，所述防磨层位于发生器各组件连接处外壁，所述防磨层与油井套管内壁相接触，其材质为耐高温、耐腐蚀橡胶。3.如权利要求1所述一种井下混相热流体发生器，其特征在于，供给连接部件位于所述顶部连接组件上部分，并与上一级井下设备相连接，连接方式可为螺纹、焊接、螺栓以及其他公知的金属连接方式，其中，所述上一级井下设备可以是油管、封隔器、专用供给管线或其他井下工具。4.如权利要求1所述一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述顶部连接组件上部和下部通过螺栓连接，螺栓孔位于顶部连接组件两部分接触部位。5.如权利要求1所述一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述顶部连接组件上部分接口处为扩张式出口，其扩张式出口内部内嵌氧化剂供给歧管、燃料供给歧管、冷却水供给歧管、电缆保护管，所述内嵌式供给歧管与地面供给管线相连接。6.如权利要求1所述一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述燃烧室包括一个或多个燃料喷射口，用于将燃料喷射到所述燃烧室中，其中燃料喷射口与上述燃料供给接口相连接，燃料供给接口与燃料喷射口之间有一个或多个内置增压歧管，所述内置增压歧管位于燃烧室与外壁之间，可以连接一个或多个燃料喷射口，所述内置增压歧管内径大于燃料通道内径，所述燃料通道内径大于燃料喷射口内径，所述内置增压歧管布置在所述燃料通道下游，所述燃料喷射口布置在所述内置增压歧管下游。7.如权利要求1所述一种井下混相热流体发生器，其特征在于，所述燃料喷射口为内嵌式孔型，孔型可以为圆形、三角形、正方形或其他形状，所述燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鹏飞，张晓丽，
申请(专利权)人：大庆东油睿佳石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23