一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置.pdf

本实用新型提供了一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置。该装置包括注气锅炉、第一空气压缩机、第一氮气车组、第一泵车、第一氧气在线监测设备、第一三通、第一压力表、第二空气压缩机、第二氮气车组、第二泵车、第二氧气在线监测设备、第二三通、第二压力表、第三三通；第一空气压缩机、第一氮气车组、第一泵车、第一氧气在线监测设备、第一三通、第一压力表与1号注入井配套连接；第三三通与1号注入井、2号注入井和注气锅炉连通；第二空气压缩机、第二氮气车组、第二泵车、第二氧气在线监测设备、第二三通、第二压力表与2号注入井配套连接。本实用新型的注入装置使空气中的氧气与原油充分反应，有利于本井及周围临井的安全。

权利要求书
1.  一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置，其特征在于，该稠油蒸汽吞吐采油的注 入装置包括：注气锅炉、第一空气压缩机、第一氮气车组、第一泵车、第一氧气在线 监测设备、第一三通、第一压力表、第二空气压缩机、第二氮气车组、第二泵车、第 二氧气在线监测设备、第二三通、第二压力表、第三三通；
其中，所述第一空气压缩机与所述第一三通的一个端口通过第五阀门连通，第一 泵车与第一三通的另一个端口通过第六阀门连通，第一三通的第三个端口与1号注入 井的一侧通过第四阀门连通；
所述第四阀门与第一三通的第三个端口通过第二单流阀连通；
所述第一氮气车组与1号注入井的一侧通过第七阀门连通；
所述1号注入井的井口端设置有第三阀门；
所述1号注入井的另一侧与第一氧气在线监测设备的一端连接；
所述第一氧气在线监测设备的另一端与第一压力表通过第八阀门连通；
所述1号注入井的另一侧与第一单流阀通过第二阀门连通，所述第一阀门与所述 第二阀门连通；
所述第三三通的一个端口连接所述第一阀门，所述第三三通的另一个端口连接所 述第九阀门，所述第三三通的第三个端口连接所述注气锅炉；
所述第二空气压缩机与所述第二三通的一个端口通过第十三阀门连通，第二泵车 与第二三通的另一个端口通过第十四阀门连通，第二三通的第三个端口与2号注入井 的一侧通过第十二阀门连通；
所述第十二阀门与第二三通的第三个端口通过第四单流阀连通；
所述第二氮气车组与2号注入井的一侧通过第十五阀门连通；
所述2号注入井的井口端设置有第十一阀门；
所述2号注入井的另一侧与第二氧气在线监测设备的一端连接；
所述第二氧气在线监测设备的另一端与第二压力表通过第十六阀门连通；
所述2号注入井的另一侧与第三单流阀通过第十阀门连通，第九阀门与第十阀门 连通。

2.  根据权利要求1所述的稠油蒸汽吞吐采油的注入装置，其特征在于，所述第 五阀门、第六阀门、第十三阀门和第十四阀门的两端分别连接有法兰。

3.  根据权利要求1所述的稠油蒸汽吞吐采油的注入装置，其特征在于，所述第 一单流阀、第二单流阀、第三单流阀和第四单流阀的两端分别连接有法兰。

说明书一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置
技术领域
本实用新型涉及一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置，特别涉及一种空气辅助蒸汽 吞吐采油的装置，属于石油开采技术领域。
背景技术
中国稠油资源比较丰富，截至到目前的地质调查表明，我国稠油资源主要分布在 新疆、青海、西藏、四川、贵州、广西、浙江、内蒙古等地。我国已建立了辽河油区、 新疆油区、胜利油区及河南油区稠油的超稠油开发四大生产区。
目前，在稠油开采方面主要采用以蒸汽吞吐及蒸汽驱等为核心技术的开采方式。 通常提高采收率的方法有注混合气、注氮气、注二氧化碳、注空气、注化学药剂等。 其中以注空气采油的成本(在相同注气量的前提下)最低，此项技术在各个油田已经 进行了试验并取得了很好的增油效果。
申请号为99113114.2的专利申请公开了一种“稠油热空气-蒸汽混合吞吐开采方 法”，该方法采用蒸汽锅炉和空气压缩机分别通过井下注汽管柱和油、套管环形空间 注入蒸汽和压缩空气，利用蒸汽、空气共同占据油层空隙体积，在实现练好开采效果 的前提下达到减少注汽量、节约成本、减轻套管损伤、降低地层存水量、提高采收率 的目的。
申请号为200910011365.3的专利申请公开了一种“地层催化氧化稠油热采方法”， 该方法是在稠油蒸汽吞吐或蒸汽驱动过程中，注入一种具有催化氧化和裂化双功能的 催化剂，并辅以一定量的空气注入，在炯井或蒸汽驱动期间在地层内发生催化氧化和 裂化反应，使原油轻质化降粘，同时能生产改善原油流动性的表面活性剂，从而达到 提高稠油开采效果的目的。
上述这些现有技术只能是先注辅助化学药剂再注空气最后注蒸汽。这主要是由于 现场蒸汽锅炉不可以按照设计要求频繁的启停，只能按照一次进行注入化学药剂、注 入空气、注入蒸气、焖井、放喷等步骤的作业放喷方式组织生产，由于蒸气没有与空 气充分混合，原油与氧气发生反应的速度减弱，相临的油井有可能有氧气窜出，造成 井筒爆炸的可能。
综上所述，提供一种能够安全生产并且有利于空气、蒸气、辅助化学药剂的充分 混合的注入装置是本领域亟待解决的问题。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装 置，该注入装置有利于空气、蒸气、辅助化学药剂的充分混合，达到空气中的氧气与 原油充分反应的目的，可以提高稠油油藏采收率。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置，该装 置包括：注气锅炉、第一空气压缩机、第一氮气车组、第一泵车、第一氧气在线监测 设备、第一三通、第一压力表、第二空气压缩机、第二氮气车组、第二泵车、第二氧 气在线监测设备、第二三通、第二压力表、第三三通；
其中，所述第一空气压缩机与所述第一三通的一个端口通过第五阀门连通，第一 泵车与第一三通的另一个端口通过第六阀门连通，第一三通的第三个端口与1号注入 井的一侧通过第四阀门连通；
所述第四阀门与第一三通的第三个端口通过第二单流阀连通；
所述第一氮气车组与1号注入井的一侧通过第七阀门连通；
所述1号注入井的井口端设置有第三阀门；
所述1号注入井的另一侧与第一氧气在线监测设备的一端连接；
所述第一氧气在线监测设备的另一端与第一压力表通过第八阀门连通；
所述1号注入井的另一侧与第一单流阀通过第二阀门连通，所述第一阀门与所述 第二阀门连通；
所述第三三通的一个端口连接所述第一阀门，所述第三三通的另一个端口连接所 述第九阀门，所述第三三通的第三个端口连接所述注气锅炉；
所述第二空气压缩机与所述第二三通的一个端口通过第十三阀门连通，第二泵车 与第二三通的另一个端口通过第十四阀门连通，第二三通的第三个端口与2号注入井 的一侧通过第十二阀门连通；
所述第十二阀门与第二三通的第三个端口通过第四单流阀连通；
所述第二氮气车组与2号注入井的一侧通过第十五阀门连通；
所述2号注入井的井口端设置有第十一阀门；
所述2号注入井的另一侧与第二氧气在线监测设备的一端连接；
所述第二氧气在线监测设备的另一端与第二压力表通过第十六阀门连通；
所述2号注入井的另一侧与第三单流阀通过第十阀门连通，第九阀门与第十阀门 连通。
本实用新型所提供的稠油蒸汽吞吐采油的注入装置中，优选地，所述第五阀门、 所述第六阀门、第十三阀门和第十四阀门的两端分别连接有法兰。
本实用新型所提供的稠油蒸汽吞吐采油的注入装置中，优选地，所述第一单流阀、 所述第二单流阀、第三单流阀和第四单流阀的两端分别连接有法兰。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，可以将多个本实用新型的注入装置进 行连通使用，但要求空气压缩机、氮气车组、压力表、泵车和氧气在线监测设备的数 目与注入井的数目相同，所述注气锅炉的数目小于注入井的数目；更优选地，两口注 入井共用一个注气锅炉。
根据本实用新型的具体实施方案，在每次向油井中注入空气前均打入一定量的催 化剂，两口油井在施工过程中保证注汽锅炉不停止运行，以减少启停过程中造成的能 源的浪费。
根据本实用新型的具体实施方案，在注汽锅炉运行过程中，空气压缩机可以根据 需要停止运行。
本实用新型提供的注入方法可以是多口井一起进行作业，但要求注气锅炉的数量 要小于井的数量，空气压缩机的数量等于井的数量。
根据本实用新型的具体实施方案，氧气在线监测设备主要是监测氧气的含量，在 氧气在线监测设备上增加其他功能模块时，也可同时监测氧气含量及压力。当监测到 套管气压力低于预警值或套管气含氧量到达预警值时就会发出警报，这时需要启动氮 气车组进行套管注氮气加压以保证注气采油过程中的安全性。
本实用新型提供的上述稠油蒸汽吞吐采油的注入装置在具体进行作业时，具体包 括以下步骤(以含有两口稠油热采井为例)：
采用两口稠油热采井同时完井，分别为1号注入井和2号注入井；
将高温发泡剂、催化剂通过第一泵车、第六阀门、第二单流阀、第四阀门注入到 1号注入井的井筒中，然后通过第一泵车将1号注入井的井筒体积1.5倍的顶替液将 高温发泡剂挤到地层中去；
启动第一氮气车组通过第七阀门将氮气注入到1号注入井的油套环形空间内；
将高温发泡剂、催化剂通过第二泵车、第十四阀门、第四单流阀、第十二阀门注 入到2号注入井的井筒中，然后通过第二泵车将2号注入井的井筒体积1.5倍的顶替 液将高温发泡剂挤到地层中去；
启动第二氮气车组通过第十五阀门将氮气注入到2号注入井的油套环形空间内；
启动注汽锅炉向1号注入井的井筒中注入蒸气，打开第一阀门和第二阀门，关闭 第九阀门和第十阀门，启动第二空气压缩机(现场用的空气压缩机可以根据需要启停) 向2号注入井的井筒中注入空气，打开第十三阀门和第十二阀门。在整个生产过程中 第三阀门和第八阀门与第十一阀门和第十六阀门根据是否需要压力表而选择打开或 关闭，当需要装压力表时处于打开状态，当不需要装压力表时处于关闭状态；
当1号注入井注的蒸汽达到设计量时，需要施工现场人员倒阀门，在倒阀门过程 中为了保证现场施工人员及设备的安全，第二空气压缩机处于停机状态。打开第十阀 门(此时第四阀门和第十二阀门处于关闭状态)，然后关闭第一阀门同时打开第九阀 门，一直到第一阀门完全关闭，第九阀门完全打开；
关闭第五阀门和第六阀门，打开第四阀门，启动第一泵车进行打压，当压力达到 注蒸气压力(为了保证地面生产设备及人员的安全，防止高温蒸气返回到地面)时打 开第六阀门将催化剂注入到1号注入井的井筒中，关闭第一泵车和第六阀门，然后启 动第一空气压缩机，待第一空气压缩机的出口压力达到注蒸汽压力时，打开第六阀门 向1号注入井中注入空气；注入空气过程中1号注入井与2号注入井的井套管压力较 低时启动相应的氮气车组进行套管注氮气以保证井筒的安全；
进一步地，当2号注入井的注蒸汽量达到设计量时，需要施工现场人员倒阀门， 在倒阀门过程中为了保证现场施工人员及设备的安全，第一空气压缩机处于停机状 态。打开第二阀门(此时第四阀门和第十二阀门处于关闭状态)，然后关闭第九阀门 同时打开第一阀门，一直到第九阀门完全关闭，第一阀门完全打开；
关闭第十三阀门和第十四阀门，打开第十二阀门，启动第二泵车进行打压，当压 力达到注蒸气压力(为了保证地面生产设备及人员的安全，防止高温蒸气返回到地面) 时，打开第十四阀门将一催化剂注入到2号注入井的井筒中，关闭第二泵车和第十四 阀门，然后启动第二空气压缩机，待第二空气压缩机的出口压力达到注蒸汽压力时， 打开第十四阀门向2号注入井注入空气；注入空气过程中2号注入井与1号注入井的 井套管压力较低时启动相应的氮气车组进行套管注氮气以保证井筒的安全
反复循环进行上述步骤，直到1号注入井和2号注入井的蒸汽量与空气量均达到 设计要求，完成蒸汽吞吐采油的注入步骤。
本实用新型的注入方法利用井组间的间歇式注入空气与蒸汽及辅助化学药剂，能 够在不停注气锅炉的情况下(如果在现场反复的停炉会造成大量的能量浪费，同时也 不利于设备的保氧)，实现井筒之间的转换(利用现场空气压缩机可以在任何时间可 以停机的情况)同时能够保证油套环形空间无氧气，从而保证的井筒的安全。
本实用新型提供的注入装置利用井组间的间歇式注入空气与蒸汽及辅助化学药 剂，能够作到在不停蒸气锅炉的情况下实现井筒之间的转换，保证的井筒的安全。
本实用新型提供的稠油注空气辅助蒸气吞吐强化采油段塞式注入装置，有利于空 气、蒸气、辅助化学药剂的充分混合，达到空气中的氧气与原油充分反应的目的，有 利于本井及周围临井的安全；同时减少了蒸汽外排，达到了节能减排的目的。
本实用新型提供的注气装置适用于多种流体注入油井中，有较大的推广范围，应 用前景广阔。
附图说明
图1为实施例1中的稠油蒸汽吞吐采油的注入装置的结构示意图。
主要附图符号说明
1第一阀门 2第一单流阀 3第二阀门 4第三阀门 5第四阀门 6 第二单流阀 7第一三通 8第五阀门 9第六阀门 10第七阀门 11第一 氮气车组 12第一空气压缩机 13第一泵车 14第八阀门 15第三三通  16第九阀门 17第三单流阀 18第十阀门 19第十一阀门 20第十二阀门  21第四单流阀 22第二三通 23第十三阀门 24第十四阀门 25第十五阀 门 26第二氮气车组 27第二空气压缩机 28第二泵车 29第十六阀门  30第一压力表 31第一氧气在线监测设备 32第二压力表 33第二氧气在线 监测设备 34注气锅炉
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明 书附图对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可 实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种稠油蒸汽吞吐采油的注入装置，该装置的结构如图1所示， 具体包括：注气锅炉34、第一空气压缩机12、第一氮气车组11、第一泵车13、第一 氧气在线监测装置31、第二空气压缩机27、第二氮气车组26、第二泵车28、第二氧 气在线监测装置33、第一压力表30、第二压力表32、第一三通7、第二三通22和第 三三通15；
第一空气压缩机12与第一三通7的一个端口通过第五阀门8连通；第一泵车13 与第一三通7的另一个端口通过第六阀门9连通，第一三通7的第三个端口与1号注 入井的一侧通过1号注入井的第四阀门5连通；
第四阀门5与第一三通7的第三个端口通过第二单流阀6连通；第一氮气车组 11与1号注入井的一侧通过第七阀门10连通；
1号注入井的井口端安装有第三阀门4；
1号注入井的另一侧与第一氧气在线监测设备31的一端连接；第一氧气在线监 测设备31的另一端与第一压力表30通过第八阀门14连通；
1号注入井的另一侧与第一单流阀2通过第二阀门3连通；
第二单流阀6的两端连接有法兰，第一单流阀2的两端连接有法兰；
第五阀门8的两端连接有法兰，第六阀门9的两端连接有法兰；
第一氮气车组11的两端连接有法兰；
第一单流阀2与第三三通15的一个端口通过第一阀门1连通，第三三通15的另 一个端口与注气锅炉34连通，第三三通15的第三个端口与第三单流阀17通过第九 阀门16连通；
第二空气压缩机27与第二三通22的一个端口通过第十三阀门23连通；第二泵 车28与第二三通22的另一个端口通过第十四阀门24连通，第二三通22的第三个端 口与2号注入井的一侧通过第十二阀门20连通；
第十二阀门20与第二三通22的第三个端口通过第四单流阀21连通；第二氮气 车组26与2号注入井的一侧通过第十五阀门25连通；
2号注入井的井口端安装有第十一阀门19；
2号注入井的另一侧与第二氧气在线监测设备33的一端连接；第二氧气在线监 测设备33的另一端与第二压力表32通过第十六阀门29连通；
2号注入井的另一侧与第三单流阀17通过第十阀门18连通；
第四单流阀21的两端连接有法兰，第三单流阀17的两端连接有法兰；
第十三阀门23的两端连接有法兰，第十四阀门24的两端连接有法兰；第二氮气 车组26的两端连接有法兰。
本实施例还提供了一种稠油蒸汽吞吐采油的注入方法，其是利用上述稠油蒸汽吞 吐采油的注入装置完成的，具体包括以下步骤：
采用两口稠油热采井同时完井，分别为1号注入井和2号注入井；
将高温发泡剂、催化剂通过第一泵车13、第六阀门9、第二单流阀6、第四阀门 5注入到1号注入井的井筒中，然后通过第一泵车13将1号注入井的井筒体积1.5 倍的顶替液将高温发泡剂挤到地层中去；
启动第一氮气车组11通过第七阀门10将氮气注入到1号注入井的油套环形空间 内；
将高温发泡剂、催化剂通过第二泵车28、第十四阀门24、第四单流阀21、第十 二阀门20注入到2号注入井的井筒中，然后通过第二泵车28将2号注入井的井筒体 积1.5倍的顶替液将高温发泡剂挤到地层中去；
启动第二氮气车组26通过第十五阀门25将氮气注入到2号注入井的油套环形空 间内；
启动注汽锅炉34向1号注入井的井筒中注入蒸气，打开第一阀门1和第二阀门 3，关闭第九阀门16和第十阀门18，启动第二空气压缩机27(现场用的空气压缩机 可以根据需要启停)向2号注入井的井筒中注入空气，打开第十三阀门23和第十二 阀门20；在整个生产过程中第三阀门4和第八阀门14与第十一阀门19和2号第十 六阀门29，根据是否需要压力表而选择打开或关闭，当需要在装压力表时处于打开 状态，当不需要装压力表时处于关闭状态；
当1号注入井注的蒸汽量达到设计量时，需要施工现场人员倒阀门，在倒阀门过 程中为了保证现场施工人员及设备的安全，第二空气压缩机处于停机状态。打开第十 阀门18(此时第四阀门5和第十二阀门20处于关闭状态)，然后关闭第一阀门1同 时打开第九阀门16，直到第一阀门1完全关闭，第九阀门16完全打开；
关闭第五阀门8和第六阀门9，打开第四阀门5，启动第一泵车13进行打压，当 压力达到注蒸气压力(为了保证地面生产设备及人员的安全，防止高温蒸气返回到地 面)时打开第六阀门9将催化剂注入到1号注入井的井筒中，关闭第一泵车13和第 六阀门9，然后启动第一空气压缩机12，待第一空气压缩机13的出口压力达到注蒸 汽压力时，打开第六阀门9向1号注入井中注入空气；注入空气过程中1号注入井与 2号注入井的井套管压力较低时启动相应的氮气车组进行套管注氮气以保证井筒的 安全；
进一步地，当2号注入井注的蒸汽达到设计量时，需要施工现场人员倒阀门，在 倒阀门过程中为了保证现场施工人员及设备的安全，第一空气压缩机12处于停机状 态。打开第二阀门3(此时第四阀门5和第十二阀门20处于关闭状态)，然后关闭2 第九阀门16同时打开第一阀门1，直到第九阀门16完全关闭，第一阀门1完全打开；
关闭第十三阀门23和第十四阀门24，打开第十二阀门20，启动第二泵车28进 行打压，当压力达到注蒸气压力(为了保证地面生产设备及人员的安全，防止高温蒸 气返回到地面)时，打开第十四阀门24将催化剂注入到2号注入井的井筒中，关闭 第二泵车28和第十四阀门24，然后启动第二空气压缩机27，待第二空气压缩机27 的出口压力达到注蒸汽压力时，打开第十四阀门24向2号井中注入空气；注入空气 过程中2号注入井与1号注入井的井套管压力较低时启动相应的氮气车组进行套管注 氮气以保证井筒的安全；
反复循环进行上述步骤，直到1号注入井和2号注入井的蒸汽量与空气量均达到 设计要求，完成蒸汽吞吐采油的注入步骤。
本实施例还对未采用实施例1提供的稠油蒸汽吞吐采油的注入方法(上周期)与 采用实施例1提供的稠油蒸汽吞吐采油的注入方法(本周期)油藏的相关数据进行了 对比，对比结果如表1所示。
表1


由表1可以看出，利用本实用新型提供的稠油蒸汽吞吐采油的注入装置完成的注 入方法有利于空气、蒸气、辅助化学药剂的充分混合，能够使空气中的氧气与原油充 分反应，提高稠油油藏采收率。