一种基于固态循环举升的稠油开采装置及其方法

本发明涉及稠油采集设备，具体为一种基于固态循环举升的稠油开采装置及其方法。

背景技术：

1、稠油亦称重质原油或高粘度原油，储层流动性差但储量较为丰厚。目前常规的常温稠油注水开采收率较低，主要为蒸汽驱采油、火烧油层采油；但蒸汽驱采油存在运行维护成本较高、使用范围较窄及出油率低等问题；而火烧油层采油在火烧过后会产生胶质、沥青质含量高、含氧类物质等，这些物质会造成火驱油极易发泡，对后期进行气液固分离造成困难，且泡沫易造成设备损坏。

2、一种基于固态循环举升的稠油开采装置及其方法主要作用是举升过程中井内温度和压力降低，稠油在载油盒中凝固成固体输出；装置可直接循环输出井底稠油，操作方便，安全可靠，节约成本。

技术实现思路

1、本发明是为了提供一种基于固态循环举升的稠油开采装置及其方法，替代现有陆地稠油开采所采用的蒸汽驱采油、火烧油层采油方式，并减少经济成本、解决维护繁琐等问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于固态循环举升的稠油开采装置，包括：油管、井架台、循环滑轨支架、载油盒、深入地层的井筒，所述井架台固定在地层地表面，并位于井筒的上方；所述井架台台面上方设有油管吊卡，台面下方设有密封舱；所述油管吊卡焊接在井架台上，内部安装有油管，用于悬挂油管管柱；所述油管穿过井架台、密封舱并深入井筒内部，油管顶端通过输气管与供气泵连接；所述密封舱安装在地层地表面，并盖住整个井筒；所述密封舱内设有电机、接油箱，所述电机固定在地层地表面，并与链轮连接，电机为循环举升提供动力；所述密封舱顶端舱壁与油管之间密封连接，侧边舱壁一侧与气体回收器之间通过管路连接，另一侧与接油箱的输油管之间密封连接；所述井筒下方设有射孔弹孔，利于稠油层内的稠油进入井筒内部；所述油管外表面设有管夹；所述管夹内侧圆弧面设有环形腔，管夹管夹外侧圆弧拱面设有支撑轴，管夹两侧耳瓣一设有圆孔和方形孔；所述环形腔内嵌入摩擦片；所述支撑轴上设有棘轮机构和一级轮子夹具；所述棘轮机构的内圈与支撑轴同心并通过键连接；所述一级轮子夹具一端固定有轮子，另一端设有方形凸台，所述一级轮子夹具的方形凸台与支撑轴的轴端方形孔通过螺栓连接；所述井筒内设有二级轮子夹具；所述二级轮子夹具一端固定有轮子，另一端设有方形凸台；所述二级轮子夹具与管夹两侧耳瓣一的方形孔连接；所述循环滑轨支架上设有螺栓基座、内腔开有滑槽；所述螺栓基座连接管夹的两侧耳瓣一上的圆孔，将管夹紧固在油管上，并且将循环滑轨支架固定在管夹上；所述滑槽内设有链条；所述载油盒上设有滑轮；所述载油盒与链条通过销轴连接，随链条循环举升；所述链条与棘轮机构上的棘齿啮合，并与链轮啮合；所述油管近底端处外表面设有加热箱；所述加热箱两侧耳瓣二设有方形孔，加热箱表面设有加热片，加热箱内部设有变压控制器和隔热材料；所述加热箱两侧耳瓣二上的方形孔与二级轮子夹具上的方形凸台连接，将加热箱紧固在油管上；所述加热片通过螺钉固定在加热箱上；所述隔热材料包裹变压控制器，并固定在加热箱内部；所述油管内部设有电缆；所述电缆一端连接外部电源，另一端连接变压控制器；所述油管下端设有单向阀；所述单向阀与油管底端通过螺纹连接。

4、所述一级轮子夹具和二级轮子夹具固定有轮子的一端指向相反，另一端的方形凸台限制轮子移动方向向下，且轮子支撑在井筒的内壁面构成品字形，使偏心式装置更加稳定。

5、所述油管下方开有导线孔，内腔设有电缆；所述电缆穿过导线孔连接到变压控制器；所述变压控制器将低压电流经线路管道连接加热片，为加热片供电发热给稠油升温，降低稠油的粘度。

6、所述循环滑轨支架整体呈倒置的l框架，并由一级滑轨支架、二级滑轨支架和三级滑轨支架构成，其中一级滑轨支架的横向直线段部份呈有一定的向下倾斜度，可使载油盒内的石油可自然倾斜倒出至接油箱内；所述循环滑轨支架最外侧环形面设有连续的凹槽,供载油盒滑行；所述循环滑轨支架与棘轮机构相邻的两边内侧开有方孔，供棘齿与链条啮合。

7、所述管夹的支撑轴上设有棘轮机构，支撑轴与棘轮内圈同心并通过键连接；所述棘轮机构设有弹簧和千斤齿，所述弹簧和千斤齿位于棘轮内圈的弧形槽内；所述弹簧抵住千斤齿的斜面，千斤齿的较小弧形端恰好抵在棘齿内圈的凹槽内，使棘齿只能朝着一个方向单一转动。

8、一种基于固态循环举升的稠油开采装置的使用方法，包括以下步骤：

9、步骤一：地面通过电缆对加热箱通电，变压控制器将高压电流转换成低压电流输送到加热片上，加热箱上的加热片开始升温并加热井筒内的稠油，降低稠油的粘度，地面供气泵通过输气管将惰性气体输入油管，惰性气体经油管输入到井底并通过单向阀排出，增加稠油的流动性。

10、步骤二：电机启动带动链轮逆时针转动，链轮带动链条逆时针转动，固定在链条上的载油盒随同链条一起在循环滑轨支架上的滑槽中运行，即左边的载油盒随链条一同向下运动至井底中的稠油里，载油盒满载稠油后随链条一同向上举升，当运动至接油箱的正上方时，由于接油箱正上方的一级滑轨支架呈有一定斜度，故在载油盒内的稠油会因自身重力而自然倾倒至接油箱中，接油箱加热增加稠油流动性，经接油箱上的输油管输出到下一级处理，随后载油盒继续同链条一起循环采油。

11、步骤三：在循环采油过程中由井筒中所排出的有毒气体和惰性气体会被气体回收器吸收。

12、本发明具有以下优点：能对稠油进行合理加热、通气，使其粘度降低，利于采集；举升过程中井内压力和温度降低，稠油在载油盒中凝固成固体利于输出；装置可循环输出井底稠油，操作方便，安全可靠，节约成本。

技术特征：

1.一种基于固态循环举升的稠油开采装置，其特征在于，包括油管(3)、井架台(5)、循环滑轨支架(11)、载油盒(19)、深入地层(32)的井筒(30)，所述井架台(5)固定在地层(32)地表面，并位于井筒(30)的上方；所述井架台(5)台面上方设有油管吊卡(4)，台面下方设有密封舱(7)；所述油管吊卡(4)焊接在井架台(5)上，内部安装有油管(3)，用于悬挂油管管柱；所述油管(3)穿过井架台(5)、密封舱(7)并深入井筒(30)内部，油管(3)顶端通过输气管(2)与供气泵(1)连接；所述密封舱(7)安装在地层(32)地表面，并盖住整个井筒(30)；所述密封舱(7)内设有电机(8)、接油箱(10)，所述电机(8)固定在地层(32)地表面，并与链轮(9)连接，电机(8)为循环举升提供动力；所述密封舱(7)顶端舱壁与油管(3)之间密封连接，侧边舱壁一侧与气体回收器(6)之间通过管路连接，另一侧与接油箱(10)上的输油管之间密封连接；所述井筒(30)下方设有射孔弹孔(31)，利于稠油层(33)内的稠油进入井筒(30)内部；所述油管(3)外表面设有管夹(12)；所述管夹(12)内侧圆弧面设有环形腔(1201)，管夹(12)外侧圆弧拱面设有支撑轴(1202)，管夹(12)两侧耳瓣一(1203)设有圆孔和方形孔；所述环形腔(1201)内嵌入摩擦片(13)；所述支撑轴(1202)上设有棘轮机构(14)和一级轮子夹具(16)；所述棘轮机构(14)的内圈(1401)与支撑轴(1202)同心并通过键连接；所述一级轮子夹具(16)一端固定有轮子，另一端设有方形凸台，所述一级轮子夹具(16)的方形凸台与支撑轴(1202)的轴端方形孔通过螺栓(15)连接；所述井筒(30)内设有二级轮子夹具(21)；所述二级轮子夹具(21)一端固定有轮子，另一端设有方形凸台；所述二级轮子夹具(21)与管夹(12)两侧耳瓣一(1203)的方形孔连接；所述循环滑轨支架(11)上设有螺栓基座(1104)、内腔开有滑槽(1106)；所述螺栓基座(1104)连接管夹(12)的两侧耳瓣一(1203)上的圆孔，将管夹(12)紧固在油管(3)上，并且将循环滑轨支架(11)固定在管夹(12)上；所述滑槽(1106)内设有链条(18)；所述载油盒(19)上设有滑轮(20)；所述载油盒(19)与链条(18)通过销轴(17)连接，随链条(18)循环举升；所述链条(18)与棘轮机构(14)上的棘齿(1404)啮合，并与链轮(9)啮合；所述油管(3)近底端处外表面设有加热箱(22)；所述加热箱(22)两侧耳瓣二(2201)设有方形孔，加热箱(22)表面设有加热片(23)，加热箱(22)内部设有变压控制器(26)和隔热材料(27)；所述加热箱(22)两侧耳瓣二(2201)上的方形孔与二级轮子夹具(21)上的方形凸台连接，将加热箱(22)紧固在油管(3)上；所述加热片(23)通过螺钉固定在加热箱(22)上；所述隔热材料(27)包裹变压控制器(26)，并固定在加热箱(22)内部；所述油管(3)内部设有电缆(24)；所述电缆(24)一端连接外部电源，另一端连接变压控制器(26)；所述油管(3)下端设有单向阀(29)；所述单向阀(29)与油管(3)底端通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于固态循环举升的稠油开采装置，其特征在于，所述一级轮子夹具(16)和二级轮子夹具(21)固定有轮子的一端指向相反，另一端的方形凸台限制轮子移动方向向下，且轮子支撑在井筒(30)的内壁面构成品字形，使偏心式装置更加稳定。

3.根据权利要求1所述的一种基于固态循环举升的稠油开采装置，其特征在于，所述油管(3)下方开有导线孔(25)，管内设有电缆(24)；所述电缆(24)穿过导线孔(25)连接到变压控制器(26)；所述变压控制器(26)将低压电流经线路管道(28)连接加热片(23)，为加热片(23)供电发热给稠油升温，降低稠油的粘度。

4.根据权利要求1所述的一种基于固态循环举升的稠油开采装置，其特征在于，所述循环滑轨支架(11)整体呈倒置的l框架，并由一级滑轨支架(1101)、二级滑轨支架(1102)和三级滑轨支架(1103)构成，其中一级滑轨支架(1101)的横向直线段部份呈有一定的向下倾斜度，可使载油盒(19)内的石油可自然倾斜倒出至接油箱(10)内；所述循环滑轨支架(11)最外侧环形面设有连续的凹槽,供载油盒(19)滑行；所述循环滑轨支架(11)与棘轮机构(14)相邻的两边内侧开有方孔(1105)，供棘齿(1404)与链条(18)啮合。

5.根据权利要求1所述的一种基于固态循环举升的稠油开采装置，其特征在于，所述管夹(12)的支撑轴(1202)上设有棘轮机构(14)，支撑轴(1202)与棘轮内圈(1401)同心并通过键连接；所述棘轮机构(14)设有弹簧(1403)和千斤齿(1402)，所述弹簧(1403)和千斤齿(1402)位于棘轮内圈(1401)的弧形槽内；所述弹簧(1403)抵住千斤齿(1402)的斜面，千斤齿(1402)的较小弧形端恰好抵在棘齿(1404)内圈的凹槽内，使棘齿(1404)只能朝着一个方向单一转动。

6.一种基于固态循环举升的稠油开采方法，其特征在于：利用权利要求1-5中任一项所述的开采装置进行稠油开采实验，包括如下步骤：步骤一：地面通过电缆(24)对加热箱(22)通电，变压控制器(26)将高压电流转换成低压电流输送到加热片(23)上，加热箱(22)上的加热片(23)开始升温并加热井筒(30)内的稠油，降低稠油的粘度，地面供气泵(1)通过输气管(2)将惰性气体输入油管(3)，惰性气体经油管(3)输入到井底并通过单向阀(29)排出，增加稠油的流动性；步骤二：电机(8)启动带动链轮(9)逆时针转动，链轮(9)带动链条(18)逆时针转动，固定在链条(18)上的载油盒(19)随同链条(18)一起在循环滑轨支架(11)上的滑槽(1106)中运行，即左边的载油盒(19)随链条(18)一同向下运动至井底中的稠油里，载油盒(19)满载稠油后随链条(18)一同向上举升，当运动至接油箱(10)的正上方时，由于接油箱(10)正上方的一级滑轨支架(1101)呈有一定斜度，故在载油盒(19)内的稠油会因自身重力而自然倾倒至接油箱(10)中，接油箱(10)加热增加稠油流动性，经接油箱(10)上的输油管输出到下一级处理，随后载油盒(19)继续同链条(18)一起循环采油；步骤三：在循环采油过程中由井筒(30)中所排出的有毒气体和惰性气体会被气体回收器(6)吸收。

技术总结
本发明公开了一种基于固态循环举升的稠油开采装置及其方法，旨在提供一种在采油过程中可以对稠油进行降稠处理并循环举升开采的装置。它包括油管，井筒、循环滑轨支架、链条、载油盒，油管深入井筒内部，油管表面设有管夹和加热箱，管夹上固定有循环滑轨支架，循环滑轨支架内腔设有链条与载油盒，油管内部穿入电缆并连接加热箱。本发明的有益效果是：能对稠油进行合理加热、通气，使其粘度降低，利于开采；举升过程中井内温度和压力降低，稠油在载油盒中凝固成固体输出；装置可循环输出井底稠油，操作方便，安全可靠，节约成本等优点。

技术研发人员：黎伟,罗杰,袁坤阳,伍龙杰,胡茗苏,谭聪宇,牟磊,周贤成,赖德鹏
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15