[发明专利]提高油井出口处油温的方法及油井结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种采油方法及油管结构，尤其是一种应用于稠油井抽油过程中回收井下较深处高温原油热量加热抽至井口处，以改善抽出原油尤其是稠油的流动性的方法及油井结构。具体地说是一种能减少稠油井的用电量，甚至去除整个抽油杆的电加热装置及其控制器件、或对油井的高温高压蒸汽注入量，使得抽油系统的抽油操作变得简单，提高原油的流动性，减少抽油的事故率的提高油井出口处油温的方法及油井结构。

背景技术

众所周知，在稠油井的原油抽取过程中，每一口稠油井的空心杆内装有电加热装置，且每隔一段时期都要对油井内注入大量的高温高压蒸汽，以克服由于地层散热所消耗的热量，提高出口处的原油温度，改善抽出原油尤其是稠油的流动性。

1995年，人们曾提出将重力式热管应用于稠油开采油井结构中作为抽油杆并通过抽油杆的热管效应对井筒内的原油进行加热的理念。21世纪后，国内某些学者在该理念的指导下，先后对数口稠油井进行了将一整支重力式热管替代整个空心抽油杆的相关的实地试验研究，结果证明，此举可将出口处原有的温度提高10～20℃，同时使得蒸汽注入量减少约10%。

但是，通过对油井结构及地层散热问题进行传热分析后认为，油井中原油从井底上升过程中的温度降低主要在于地层的散热，提高抽出处原油温度的关键在于克服油管与地层间的散热，现有的油井井管大多采用隔热性能较好的玻璃钢材料制造，以降低热能向地层的传输。

因此，为保证出油温度，现有的采油井均在抽油杆上采取措施，通过外界补充能源的措施来提高出油温度，不仅使得井筒设备复杂，而且能耗高，效率低，对此一直没有好的解决方法。正因于此，采用一种吸热速度高于地层散热速度的方法，使得将从热原油处吸收来的热量仍传回给冷原油，以提高油井出口处的冷原油温度是解决目前原油抽取中存在问题的关键。而热管具有传热速率快、能在较小温差下即能工作的特点，可以适应上述要求。

发明内容

本发明的目的是针对目前原油抽取过程中需通过外部供热或电加热的方法使稠油保持在合适的出口温度范围内来增加流动性，势必造成井口设备复杂，能耗高等一系列问题，发明一种基于热管原理的提高油井出口处油温的方法，同时设计一种采用热管作为油管的井筒结构。

本发明的技术方案之一是：

一种提高油井出口处油温的方法，其特征是将若干支重力式套管形热管连接成一体作为油管，使原油通过各支重力式套管形热管的中心抽出抽油管外，在各支重力式套管形热管的密闭管壁间隙中注入工质并抽真空，每支重力式套管的下部为热管蒸发段，上部为热管冷凝段，在原油从井底处向上抽出流动的过程中，对于每支重力式套管形热管而言，下部内侧表面处于热流体区，上部内侧表面处于冷流体区，由于热管具有在较小的冷、热流体温差下就能正常工作的特性，且能把下部热原油的热量向上传递给上部的冷原油，可以使得上部的冷原油温度相比于无热管时要高，从而通过各支重力式套管形热管底端的热量逐级上传，使各支重力式套管形热管中心通过的原油不断地与管壁进行热交换从而使原油不会变稠，最终使最靠近出油口的重力式套管形热管内的油温满足防稠的出油温度要求。

为防止重力式套管形热管所处位置的地层温度低于管内的油温，则可在全部或部分重力式套管形热管的外表面增设保温层以防止热量向外或地层扩散。

本发明的技术方案之二是：

一种能提高油井出口处油温的油井结构，它包括抽油杆1和油管2，抽油杆1在动力装置的带动下在油管2中上下运动从而将地层中的原油3从油管2中抽至油管2的出油口4进入输油管道中，其特征是所述的油管2由若干支重力式套管形热管5通过连接件6连接而成，所述的重力式套管形热管5由内管和外管组成，内管和外管之间为注有工质的真空结构，内管的内部形成供原油和抽油杆通过的原油通道，组成油管2的部分或全部重力式套管形热管5的外表面设有保温层。

所述的连接件6为机械连接装置结构。

所述的油管2的外部设有保护层7。

本发明的有益效果：

本发明突破了热管的传统应用领域，开创性地将其应用于原油开采中，不仅简化了采油井筒设备的结构，可省去传统采油中的电加热、高压注气等用于提高原油出口处油温的装置，具有节能降耗和绿色环保的优点，而且具有制造安装方便，使用寿命长的优点。

本发明采用多节重力式套管形热管连接而成，克服了单根热管的缺点，如果整个油管的重力式套管形热管只是一整支很长的热管，则存在如下影响热管工作性能的致命性的弊端：