一种适用于浅井层的稠油冷采工艺的制作方法

本发明涉及一种稠油开采装置及方法，特别涉及一种适用于浅井层的稠油冷采工艺。

背景技术：

在石油的开采过程中，由于区块的地质因素不同，存在着大量的稠油浅井，如：新疆的吐哈油田，克拉玛依油田的新勘油田等，以及东营的胜利油田稠油厂，就存在着大量的大种稠油井。

目前，对于稠油的开采，所用的主要方式有以下几种常用方法：（1）注汽，即由井口注入高温高压的水蒸气或热空气等，这种方法是常用的，但是该方法由于注入的热的气体，因此，对井下的封隔器要求较高，一个是高温高压的，这种封隔器制造难度大，成本高，且在使用中，由于热气的温度要达到300℃以上，因此对周围的操作人员来说有一定的威胁，万一产生事故，后果不堪设想；（2）注入稀释剂，即化学方法，进行冷采，这种方法的特点是：不存在注气的风险，采油工艺比较顺畅，但是存在的缺点是：稠油中掺入大量的化学试剂，为以后的炼油与化工处理带来了很大的不便，因此，此方法也是慎用的；（3）注入co2，使稠油的粘度降低，这种也是一种注气方法，同时，其类似注入稀释剂，即稠油吸收了co2后在炼制时，需要将co2除掉，也是增加了后续处理带来了问题。

而在油田中，稠油浅井层的特点是：大多数井深度不到300米，且稠油储量大，由于井深相对较浅，井下工具的起下的时间和费用就比较低，这样就可以针对这个特点，设计一种新的稠油浅井冷采装置及方法，解决了上述三种稠油开采方法带来的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种适用于浅井层的稠油冷采工艺，通过向油井套管内下入能产生c2h2气体的气体发生器和控制反应的反应打开器，在气体发生器里装填有能遇水反应生成c2h2气体的cac2，通过合理有效的控制，可以使生成的c2h2气体被安全的注入到地层中的采油层，稠油可以吸收c2h2气体进而被稀释，实现流动，进而通过抽油泵开采出来，实现了不需要注入热蒸汽，就可以将稠油开采出来，为一种新的稠油冷采工艺。

本发明提到的一种适用于浅井层的稠油冷采工艺，其技术方案是包括以下步骤：

一、首先，在地面井口施工，在油管（vii）的下端依次连接气体发生器（i）、反应打开器（ii）、液压开关（iii）、换向旁通阀（v）和抽油泵（vi），油管（vii）外侧连接封隔器（iv），将整个管柱下入到地层下的油井套管（b）内，使液压开关（iii）与地层中的采油层（a）相对应，气体发生器（i）处在采油层（a）的下部，封隔器（iv）和换向旁通阀（v）位于采油层（a）的上部；然后，将抽油杆（viii）和泵柱塞（ix）下入到油管（vii）内，并下入到抽油泵（vi）处，即下到设定的位置；

二、从地面井口沿着油井套管（b）与油管（vii）的环空打压，一方面压力使封隔器（iv）座封，另一方面，压力通过换向旁通阀（v）进入液压开关（iii），并进入到反应打开器（ii），将反应打开器（ii）的安全剪钉（14）剪断，使反应打开器（ii）处于工作打开状态，同时，液压开关（iii）由开的状态变为关的状态，使油井处于焖井状态；另外，由于反应打开器（ii）开启，油井的水进入气体发生器（i）开始发生化学反应；

三、由于气体发生器（i）包括反应限速器（1）、化学反应器（3）、反应滴水管（4）、集气筒（7），来自反应打开器的水进入化学反应器（3），并与化学反应器（3）内填充好的cac2反应，生成的c2h2气体通过反应限速器（1）排出进入地层中的采油层（a）内，由于此时液压开关（iii）处于关闭状态，油井处于焖井状态，这样，就可以使c2h2气体与稠油长时间的接触，稠油会吸收了大量的c2h2后，粘度大幅下降，适于抽吸，然后气动抽油杆（viii）、泵柱塞（ix）和抽油泵（vi），开始进行稀释稠油的连续采油；

四、连续采油一段时间后，抽出的稀释的稠油量逐渐减少，需再次进行焖井，气体发生器（i）再次生成c2h2气体，再与采油层（a）内的稠油长时间接触，使稠油降低粘度，适于抽吸后，循环实现稠油的降粘开采，直至气体发生器（i）内的cac2耗尽，将不会再有c2h2气体产生了，这时，可再次从地面实施作业，将油井套管（b）内的整个管柱起出地面，然后，将气体发生器（i）的化学反应器（3）打开，重新填装cac2，并且恢复反应打开器（ii）的下井状态，安装上安全剪钉（14），调整液压开关（iii）的状态，更换封隔器（iv），然后重新将整个管柱下入井下的油井套管（b）内，进行下一轮的稠油采油。

优选的，上述反应打开器（ii）内的安全剪钉（14）剪断后，在压力的作用下，进液体（8）将下行使外进液孔（12.1）与内进液孔（12.2）相对应，反应打开器（ii）处于开启状态，此时，若油井的液体大于压力开启弹簧（10）的压力时，油井的液体将由外进液孔（12.1）与内进液孔（12.2）推开密封钢球（13）而进入化学反应器（3）内，反之，则密封钢球（13）坐封在密封球座（9），油井的液体无法进入化学反应器（3）内。

优选的，在气体发生器（i）内腔设有反应限速器（1）、排气板（2）、化学反应器（3）、反应滴水管（4）、出气定向板（5）、对接接头（6）、集气筒（7），集气筒（7）的内腔设有化学反应器（3），化学反应器（3）的内腔装有cac2，化学反应器（3）的底部设有排气板（2），在化学反应器（3）与集气筒（7）之间形成的环形空腔的上部设有反应限速器（1），从对接接头（6）进入反应滴水管（4）的水通过底部进入化学反应器（3），并与化学反应器（3）内的cac2反应，生成的c2h2气体沿着化学反应器（3）与集气筒（7）之间形成的环形空腔上移，并通过反应限速器（1）排出，并进入采油层（a）内；同时生成的c2h2气体使气体发生器（i）内的压力增大，增大的压力会传导到反应打开器（ii），将配合反应打开器内的压力开启弹簧（10），使密封钢球（13）坐封在密封球座（9），油井的液体无法进入化学反应器（3）内，实现进水控制，使化学反应器（3）的反应减速或停止，生成的c2h2气体在采油层（a）内被稠油吸收，另外，由于此时液压开关（iii）处于关闭状态，油井处于焖井状态，这样，就可以使c2h2气体与稠油长时间的接触，稠油会吸收了大量的c2h2后，粘度大幅下降，适于抽吸，然后气动抽油杆（viii）、泵柱塞（ix）和抽油泵（vi），开始进行连续采油。

优选的，上述油管（vii）的抽油泵（vi）的下方侧壁设有换向旁通阀（v），在油管（vii）的底部通过液压开关（iii）和反应打开器（ii）连接气体发生器（i），所述液压开关（iii）与采油层（a）相对应，气体发生器（i）处在采油层（a）的下部，在所述的气体发生器（i）内安装有cac2，所述换向旁通阀（v）将油井套管（b）与油管（vii）之间的环空与液压开关（iii）连接，控制连通与关闭；通过液压开关（iii）的开与关，使油管（vii）内腔与采油层（a）实现连通与关闭，通过反应打开器（ii）控制气体发生器（i）内的cac2与水反应，生成的c2h2气体被采油层（a）内的稠油吸收，稠油稀释后，再通过油管（vii）和抽油泵（vi）开采到地面。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

第一，本发明为一种适用于浅井层的新的稠油冷采装置：通过向油井套管内下入能产生c2h2气体的气体发生器和控制反应开启的反应打开器，在气体发生器里装填有能遇水反应生成c2h2气体的cac2，通过合理有效的控制，可以使生成的c2h2气体被安全的注入到地层中的采油层，稠油通过吸收c2h2气体进而被稀释，实现流动性，进而通过抽油泵开采出来，这样，不需要注入热蒸汽，就可以将稠油开采出来，为一种新的稠油冷采工艺；

第二，本发明生产安全可靠：通过现有液压开关的使用，使生产变得更加安全可靠，生产简单，本发明还对h2s的减少有效果，原因是cac2与h2o反应，生成ca(oh)2和c2h2气体，c2h2气体被稠油吸收，剩下的ca(oh)2则可以与h2s反应，生成cas和h2o，这样，与注入co2相比较，生成的c2h2气体不影响炼化，还减少了h2s，进而减少了后期炼化时h2s的处理问题；另外，cac2与h2o反应为放热反应，这样，生成的热量有利于稠油的稀释，提高效率，另外，剩下的ca(oh)2主要沉淀在气体发生器内，上提管柱时会取出到地面处理，不会对地层造成污染；

第三，经济效益好：尽管需要经常更换气体发生器内的cac2，增加了作业的次数，但是本发明应用于不到300米深的浅井层，作业较为简单，可不用通井机，吊车就可完成该种井的起下，作业时间也短，作业费用低，开采效率高；

第四，有利于输送：本发明通过稠油冷采，避免了注入热蒸汽出现的稠油抽到地面后，由于温度下降，又再次出现凝结的情况；本发明采出的稠油由于吸取了大量c2h2气体，所以，不会因为地面温度下降造成的迅速丧失流动性的问题，这样就可以通过输油管线直接输送，不必像现有稠油开采大部分通过罐车运输，提高了输送效率，也降低了开采成本。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是气体发生器的结构示意图；

附图3是气体发生器内的反应限速器的结构示意图；

附图4是反应打开器的结构示意图；

附图5是附图4的a-a截面示意图；

附图6是换向旁通阀的结构示意图；

上图中：气体发生器i、反应打开器ii、液压开关iii、封隔器iv、换向旁通阀v、抽油泵vi、油管vii、抽油杆viii、泵柱塞ix、采油层a、油井套管b，

反应限速器1、排气板2、化学反应器3、反应滴水管4、出气定向板5、对接接头6、集气筒7、进液体8、密封球座9、压力开启弹簧10、弹簧座11、承载短节12、密封钢球13、安全剪钉14、上接头15、中心管16、关闭弹簧17、密封活塞18、挡环19，过水筛孔4.1，外进液孔12.1、内进液孔12.2。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，参照附图1，本发明提到的一种适用于浅井层的稠油冷采装置，其技术方案是：包括封隔器iv、抽油泵vi、油管vii、采油层a、油井套管b，所述油井套管b内通过封隔器iv固定油管vii，油管vii内安装有抽油泵vi，封隔器iv位于采油层a上侧，其改进之处是：还包括气体发生器i、反应打开器ii、液压开关iii和换向旁通阀v，所述油管vii的抽油泵vi的下方侧壁设有换向旁通阀v，在油管vii的底部通过液压开关iii和反应打开器ii连接气体发生器i，所述液压开关iii与采油层a相对应，气体发生器i处在采油层a的下部，在所述的气体发生器i内安装有cac2，所述换向旁通阀v将油井套管b与油管vii之间的环空与液压开关iii连接，控制连通与关闭；通过液压开关iii的开与关，使油管vii内腔与采油层a实现连通与关闭，通过反应打开器ii控制气体发生器i内的cac2与水反应，生成的c2h2气体被采油层a内的稠油吸收，稠油稀释后，再通过油管vii和抽油泵vi开采到地面。

参照附图2，气体发生器i包括反应限速器1、排气板2、化学反应器3、反应滴水管4、出气定向板5、对接接头6、集气筒7，所述集气筒7的上部设有对接接头6，圆筒形的集气筒7的内腔设有圆筒形的化学反应器3，化学反应器3的中部设有反应滴水管4，反应滴水管4的上端连接对接接头，下端与化学反应器3的底部连通；所述化学反应器3的内腔装有块状的固体cac2，化学反应器3的底部设有排气板2，在化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔的上部设有反应限速器1，从对接接头6进入反应滴水管4的水通过底部进入化学反应器3，并与化学反应器3内的cac2由下向上发生化学反应，生成的c2h2气体沿着化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔，并通过反应限速器1喷出，并进入采油层a内，与稠油接触并使稠油被稀释。

其中，反应滴水管4采用裸孔筛管，其安装在化学反应器3的中心，且上端与对接接头6连通，所述的反应滴水管4上均匀分布有过水筛孔4.1，过水筛孔为由内到外是斜向下的结构；其反应过程是：水主要向下流动，由于是斜孔，所以不会流入到化学反应器3内，水一直流到底部，使水与化学反应器内的碳化钙的反应由下而上进行。

化学反应方程式为：cac2+h2o=c2h2+ca(oh)2，且为放热反应，更有利于稠油的稀释；另外，ca(oh)2还可与h2s反应，ca(oh)2+h2s=cas+2h2o，这样消耗了h2s，采出的油更利于炼化处理，因此采用碳化钙与水反应，来稀释稠油再进行开采，一举两得。

另外，排气板2采用裸孔筛孔板，安装在化学反应器3下端，使排气板2与集气筒7的底部之间形成缝隙，并且与反应滴水管4的内腔连通，所述排气板2上设有多个通孔，所述化学反应器3的外壁也依次设有多个通气孔3.1。

需要解释的是：水沿着反应滴水管4到底部后，由排气板2的通孔进入化学反应器3，进入化学反应器3的水与碳化钙反应生成c2h2气体和氢氧化钙，c2h2气体不溶于水，经过反应限速器1到出气定向板5释放到采油层a内，而氢氧化钙微溶于水，因此，随反应的进行，碳化钙将不断向下塌陷，不断掉入到氢氧化钙的水溶液中，这就形成：上为碳化钙，中为反应层，下为水溶液，底为氢氧化钙的结抅。

参照附图2-3，反应限速器1包括环形支撑板1.1、限速阀座1.2、限速弹簧1.3、限速阀球1.4，所述环形支撑板1.1安装在化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔的上部，在环形支撑板1.1上设有多个限速阀座1.2，每个限速阀座1.2内设有限速弹簧1.2和限速阀球1.3，每个限速阀球1.3通过与限速阀座1.1配合实现开关，在c2h2气体的压力大于限速弹簧1.2的弹簧力的时候，限速阀球1.3打开，c2h2气体便可以喷出去，再沿着出气定向板5释放到采油层a内；当化学反应器内的c2h2气体的压力小于限速弹簧1.2的弹簧力的时候，限速阀球1.3关闭。这时需要地层下的油井压力慢慢恢复提高，直至再次大于反应打开器处的压力开启弹簧10的压力时，油井的液体将由外进液孔12.1与内进液孔12.2推开密封钢球13而进入化学反应器3内，化学反应器内再次开始反应，生成c2h2气体，形成循环。

参照附图2，在反应限速器1的环形支撑板1.1的上方设有出气定向板5，出气定向板5为环形结构，上面设有向外倾斜的喷气孔，生成的乙炔气体通过向外倾斜的喷气孔喷向采油层a。

参照附图4-5，本发明的反应打开器ii包括进液体8、承载短节12、安全剪钉14，所述承载短节12的外壁上设有外进液孔12.1，承载短节12的内部通过安全剪钉14固定进液体8；所述进液体8包括密封球座9、压力开启弹簧10、弹簧座11、密封钢球13和内进液孔12.2，内进液孔12.2位于密封球座9的上部，在密封球座9内通过压力开启弹簧10连接密封钢球13；所述安全剪钉14剪断后，在上部液体压力的作用下，进液体8将下行使外进液孔12.1与内进液孔12.2相对应，反应打开器ii处于开启状态，此时，若油井的液体大于压力开启弹簧10的压力时，油井的液体将由外进液孔12.1与内进液孔12.2推开密封钢球13而进入化学反应器3内，反之，则密封钢球13坐封在密封球座9，油井的液体无法进入化学反应器3内。

参照附图6，本发明的换向旁通阀v包括上接头15、中心管16、关闭弹簧17、密封活塞18、挡环19，所述中心管16的上端与上接头15活动连接，中心管16的中部设有进口，进口的外侧设有密封活塞18，且密封活塞18的上端连接关闭弹簧17，下端外侧设有挡环19；挡环19在外部压力作用下挤压关闭弹簧17，从而露出中心管16的进口，实现中心管16的内外连通。

另外，需要说明的是：液压开关iii为现有技术，比如中国专利号为201310471568.7，专利名称《一种分层采油装置》里面提到的液压开关，在此不再详述。

本发明提到的一种适用于浅井层的稠油冷采工艺，包括以下过程：

一、首先，在地面井口施工，在油管vii的下端依次连接气体发生器i、反应打开器ii、液压开关iii、换向旁通阀v和抽油泵vi，油管vii外侧连接封隔器iv，将整个管柱下入到地层下的油井套管b内，使液压开关iii与地层中的采油层a相对应，气体发生器i处在采油层a的下部，封隔器iv和换向旁通阀v位于采油层a的上部；然后，将抽油杆viii和泵柱塞ix下入到油管vii内，并下入到抽油泵vi处，即下到设定的位置；

二、从地面井口沿着油井套管b与油管vii的环空打压，一方面压力使封隔器iv座封，另一方面，压力通过换向旁通阀v进入液压开关iii，并进入到反应打开器ii，将反应打开器ii的安全剪钉14剪断，使反应打开器ii处于工作打开状态，同时，液压开关iii由开的状态变为关的状态，使油井处于焖井状态；另外，由于反应打开器ii开启，油井的水进入气体发生器i开始发生化学反应；

三、由于气体发生器i包括反应限速器1、化学反应器3、反应滴水管4、集气筒7，来自反应打开器的水进入化学反应器3，并与化学反应器3内填充好的cac2反应，生成的c2h2气体通过反应限速器1排出进入地层中的采油层a内，由于此时液压开关iii处于关闭状态，油井处于焖井状态，这样，就可以使c2h2气体与稠油长时间的接触，稠油会吸收了大量的c2h2后，粘度大幅下降，适于抽吸，然后气动抽油杆viii、泵柱塞ix和抽油泵vi，开始进行稀释稠油的连续采油；

四、连续采油一段时间后，抽出的稀释的稠油量逐渐减少，需再次进行焖井，气体发生器i再次生成c2h2气体，再与采油层a内的稠油长时间接触，使稠油降低粘度，适于抽吸后，循环实现稠油的降粘开采，直至气体发生器i内的cac2耗尽，将不会再有c2h2气体产生了，这时，可再次从地面实施作业，将油井套管b内的整个管柱起出地面，然后，将气体发生器i的化学反应器3打开，重新填装cac2，并且恢复反应打开器ii的下井状态，安装上安全剪钉14，调整液压开关iii的状态，更换封隔器iv，然后重新将整个管柱下入井下的油井套管b内，进行下一轮的稠油采油。

进一步描述如下：

其中，反应打开器ii内的安全剪钉14剪断后，在压力的作用下，进液体8将下行使外进液孔12.1与内进液孔12.2相对应，反应打开器ii处于开启状态，此时，若油井的液体大于压力开启弹簧10的压力时，油井的液体将由外进液孔12.1与内进液孔12.2推开密封钢球13而进入化学反应器3内，反之，则密封钢球13坐封在密封球座9，油井的液体无法进入化学反应器3内。

另外，在气体发生器i内腔设有反应限速器1、排气板2、化学反应器3、反应滴水管4、出气定向板5、对接接头6、集气筒7，集气筒7的内腔设有化学反应器3，化学反应器3的内腔装有cac2，化学反应器3的底部设有排气板2，在化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔的上部设有反应限速器1，从对接接头6进入反应滴水管4的水通过底部进入化学反应器3，并与化学反应器3内的cac2反应，生成的c2h2气体沿着化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔上移，并通过反应限速器1排出，并进入采油层a内；同时生成的c2h2气体使气体发生器i内的压力增大，增大的压力会传导到反应打开器ii，将配合反应打开器内的压力开启弹簧10，使密封钢球13坐封在密封球座9，油井的液体无法进入化学反应器3内，实现进水控制，使化学反应器3的反应减速或停止，生成的c2h2气体在采油层a内被稠油吸收，另外，由于此时液压开关iii处于关闭状态，油井处于焖井状态，这样，就可以使c2h2气体与稠油长时间的接触，稠油会吸收了大量的c2h2后，粘度大幅下降，适于抽吸，然后开启抽油杆viii、泵柱塞ix和抽油泵vi，开始进行连续采油。

实施例2，参照附图，本发明与实施例1不同之处是：

本发明的气体发生器i包括反应限速器1、排气板2、化学反应器3、反应滴水管4、出气定向板5、对接接头6、集气筒7，所述集气筒7的上部设有对接接头6，集气筒7的内腔设有化学反应器3，化学反应器3的内腔装有cac2，化学反应器3的底部设有排气板2，在化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔的上部设有反应限速器1，从对接接头6进入反应滴水管4的水通过底部进入化学反应器3，并与化学反应器3内的cac2反应，生成的c2h2气体沿着化学反应器3与集气筒7之间形成的环形空腔上移，并通过反应限速器1排出，并进入采油层a内，将稠油稀释。

其中，反应滴水管4采用裸孔筛管，其安装在化学反应器3的中心，且上端与对接接头6连通，所述的反应滴水管4的中下部均匀分布有过水筛孔4.1，过水筛孔为由内到外是斜向下的结构，过水筛孔是为了使产生的c2h2气体能够沿着过水筛孔进入到反应滴水管4，并进入到反应打开器ii，这样，在c2h2气体压力和压力开启弹簧10的双重作用力下，将密封钢球13坐封在密封球座9，油井的水停止进入化学反应器3，使cac2的反应得到控制，避免产生安全事故。

其反应过程是：反应滴水管4的水向下流动，由于中下部均匀分布有过水筛孔，且为斜向下的结构，所以不会流入到化学反应器3内，水一直流到底部，使水与化学反应器内的碳化钙的反应由下而上进行；生成的c2h2气体一部分沿着过水筛孔进入到反应滴水管4，关闭反应打开器ii；另一部分则通过化学反应器3的外壁的通气孔或者底部的缝隙进入到化学反应器与集气筒之间的环空，通过反应限速器1喷到采油层a，去接触稠油并使其被稀释。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。