專利名稱：水力切割法開采高粘高凝原油的方法
技術領域：
本發明涉及油田采油技術領域，特別涉及石油開采高粘高凝原油的方法，是一種采用水力切割法將原油切割成碎塊并采用柱塞泵舉升原油的方法。
背景技術：
目前，高粘高凝原油具有粘度高，凝固點高、對溫度的敏感性強等特點，在開采過程中流動阻力大，也造成懸點載荷大幅度增加。所述的高粘高凝原油是凝固點高于攝氏 50度以上，粘度在攝氏50度時的粘度達到lOOOmpa. s以上的脫氣原油。在實際開采過程中，主要表現為上行程時懸點載荷大，下行程時抽油桿下行速度減緩，嚴重時導致抽油桿下行困難，光桿撞擊驢頭等事故。在高粘高凝原油開采過程中的困難不僅僅表現在抽油系統中，在輸油過程中也會造成輸壓過高，輸送困難等問題。由于輸壓過高，加大了井口油管回壓，從而加劇抽油系統的負擔。為了解決高粘高凝原油開采中遇到的難題，油田工程師和專業技術人員采用了許多措施來降低高粘原油在開采和輸送過程中的粘度。目前在開采高粘原油方面采取的方法主要有電加熱開采法、摻稀油開采法、添加降粘劑開采法。這些方法在開采不同粘度原油方面雖然都起到了一定的作用，但是也都有其局限性，并且都不同程度的增加了高粘原油開采的綜合成本。對上述三種常用的高粘高凝原油開采方法簡介如下1、電加熱開采法電加熱法開采高粘高凝原油的技術原理主要是采用中間加有電阻絲的抽油桿對高粘高凝原油進行加熱，使高粘高凝原油的溫度始終保持在凝固點以上， 增加其流動性，減少流動阻力和粘滯性，使流入井內的高粘高凝原油順利的被采到地面。電加熱法除了采用電熱桿以外，另一種方式是采用電加熱油管對高粘高凝原油進行加熱，其技術原理與電加熱桿法相同，目的是提高高粘高凝原油的流動性能。電加熱法雖然能起到降低高粘高凝原油流動阻力的作用，但是由于井筒上部周圍地層的溫度較低，電熱桿產生的熱量只有部分用來加熱高粘高凝原油，大部分熱量被周圍地層吸收，從而導致熱利用率非常低，電能消耗大，大大增加了高粘高凝原油開采的成本。2、摻稀油開采法摻稀油法也是現場在開采高粘高凝原油中普遍采用的方法之一。其技術原理是，將粘度非常低的稀油從油井油套環空中注入井內，與井內的高粘高凝原油混合，從而達到降低原油流動阻力的目的。這種方法雖然表面上看能夠起到稀釋高粘高凝原油的作用，但是其使用范圍受到較大的限制，對于粘度過高的高粘高凝原油，由于混合不均勻，難以起到較好的稀釋效果。 摻稀油法的另外一個缺點就是占用了大量的稀油資源，這是導致開采成本升高的一個重要原因。3、添加降粘劑開采法這種方法的主要技術原理是將化學降粘劑(現場采用的主要是表面活性劑)通過不同的形式加入到高粘高凝原油中，使其乳化成水包油乳狀液，達到降低高粘高凝原油流動阻力的目的。
在現場應用過程中，這種方法存在的主要缺點有兩個一是添加化學藥劑增加了開采成本；二是由于表面活性劑的加入，為原油的后續加工帶來了難題，使后續原油處理的成本提高。

發明內容
本發明的目的是提供一種水力切割法開采高粘高凝原油的方法，采用水力切割法將原油切割成碎塊，利用柱塞泵舉升原油，解決高粘高凝原油流動阻力大，難以開采的問題。降低綜合開采成本，提高開采高粘高凝原油的經濟效益。克服電加熱開采法、摻稀油開采法、添加降粘劑開采法所帶來的開采成本高的不足。本發明采用的技術方案是水力切割法開采高粘高凝原油的方法，采取的步驟包括步驟A、將采油管柱下入套管內，采油管柱下端連接有噴射工具，噴射工具下端的噴射器下入井內高粘高凝原油凝固點的深度，由于高粘高凝原油的凝固點通常不是一個定值，所以下入深度需要根據高粘高凝原油的凝固點和所在地區的地溫梯度來確定，大部分的高粘高凝原油凝固點的深度在1200 1500m的范圍內；步驟B、坐封封隔器，封隔油管與套管之間的環形空間；步驟C、從油管與套管之間的環形空間內往井里注入油田分離出的油田污水或清水，排量控制在抽油泵排量在20 60m3/d范圍之內，注入油田污水或清水的溫度控制在高粘高凝原油凝固點以下15 20度之間，地面注入油田污水或清水的壓力比噴射器的噴嘴處的壓力高2. 5 3. 5Mpa ；注入油田污水或清水通過噴嘴噴出形成高速射流，將噴嘴下部 2 5m范圍內高粘高凝原油進行水力切割、破碎高粘高凝原油成碎塊狀，被切割成碎塊的原油混合在水中，步驟D、注入油田污水或清水的同時開啟抽油機，抽油機帶動抽油泵內的柱塞上下往復運動。注入的油田污水或清水與采出液同時被抽油泵輸送到地面。所述的采油管柱包括抽油桿、油管、抽油泵和噴射工具；噴射工具包括上橋式分流接頭、封隔器、下橋式分流接頭、中心管和噴射器；噴射器連接在整個管柱的最下端，噴射器的上端與下橋式分流接頭用絲扣連接在一起，下橋式分流接頭的上端與封隔器下端相連接，封隔器上部與上分流橋式接頭相連接，上橋式分流接頭與下橋式分流接頭由中心管連接。上橋式分流接頭的上端與抽油泵相連接，抽油泵的上端連接油管，油管一直連接到井口 ；抽油桿的下端與抽油泵內的柱塞相連接，抽油桿一直連接到井口 ；構成整個水力切割法開采高粘高凝原油的采油管柱。所述的噴射器由本體和噴嘴組成，噴射器的本體上端為圓柱體形有中心孔，本體上端有外螺紋；本體的下端有圓錐形中心孔，便于液體的加速，在圓錐形中心孔的下端有內螺紋，本體的下端螺紋固定有圓柱體形的噴嘴；噴嘴上有呈分120度均勻分布著三個斜向孔，三個斜向孔與中心線之間有10 20度的夾角，從三個斜向孔噴射出的流體能形成一個漩流，促進高粘高凝原油被切割成小的原油碎塊。所述的上橋式分流接頭為圓柱體形，上橋式分流接頭上下兩端分別有連接了螺紋；在上橋式分流接頭內部有隔墻，隔墻使上橋式分流接頭兩端形成上腔和下腔，在隔墻上有偏心的出液通道，出液通道溝通上腔和下腔；在隔墻的下端中心有進液孔，進液孔連通上橋式分流接頭下腔與外壁，進液孔有內螺紋，進液孔內螺紋連接中心管。所述的下橋式分流接頭為圓柱體形，下橋式分流接頭上端有連接螺紋；在下橋式分流接頭的下端有隔墻，隔墻的上端形成上腔，在隔墻上有偏心的進液通道，進液通道溝通上腔和上橋式分流接頭下部的排液通道；在隔墻上有中心孔，中心孔上下兩端分別有有內螺紋，中心孔上端的內螺紋能連接中心管，中心孔下端的內螺紋連接噴射器。簡述水力切割法開采高粘高凝原油的方法的技術原理從兩個方面對水力切割法開采高粘高凝原油的方法的技術原理進行敘述；從技術方面來說，主要是充分利用了高粘高凝原油對溫度敏感的特性，高粘油粘度對溫度的敏感特性曲線是一條指數曲線，當溫度高于其凝固點后，原油的粘度將大幅度下降。反過來，當原油的溫度低于凝固點后，原油的粘度急劇增加。充分利用高粘高凝原油的低溫特性，是本發明的理論基礎，利用高粘原油在低溫下粘度急劇增加的這個特性，通過工藝管柱將冷的油田污水或清水通過噴嘴注入到高粘高凝原油凝固點附近的井段，通過油田污水或清水的冷卻作用使該井段的高粘原油溫度迅速降低，使高粘原油的粘度迅速增加，利用噴嘴的切割作用將高粘原油切割成小的顆粒，這些小的高粘原油顆粒漂浮在油田污水或清水中隨之流被開采到地面。工藝管柱的技術原理是參閱圖1。在管柱中，油管2、抽油泵6、橋式分流系統噴嘴10構成了水力切割法開采高粘高凝原油的工藝管柱。橋式分流系統由上橋式分流接頭 7、封隔器8、下橋式分流接頭9、中心管12組成。從油套環空中注入的油田污水或清水4到達封隔器8的位置后，從位于封隔器8上面的上橋式分流接頭7上的四個進液口 71進入中心管12，進入分流系統的油田污水或清水4沿著中心管12到達下橋式分流接頭的進液孔， 然后進入噴射器10，注入油田污水或清水4通過噴嘴101噴出形成高速射流，將噴嘴101 下部2 5m范圍內高粘高凝原油進行水力切割、破碎高粘高凝原油11成碎塊狀，被切割成碎塊的原油混合在水中，被進一步冷卻成較硬的高粘高凝原油碎塊，破碎的高粘高凝原油5 與油田污水或清水4的混合液一起進入下橋式分流接頭9上的四個進液口 91，然后進入封隔器8內管與中心管12組成的環形空間，通過上橋式分流接頭7上的四個出液口 72進入抽油泵6內，通過抽油泵將高粘高凝原油碎塊5與油田污水或清水4的混合物抽到地面。漂浮在油田污水或清水4中的原油小顆粒由于沿程冷水的作用，其凝固的程度會相對增加，不會發生軟化現象，因而不會粘附在油管或抽油桿上，由于高粘高凝原油是以細碎顆粒的狀態懸浮于油田污水或清水4中，也不會發生乳化、蠟析出等現象。本發明的有益效果本發明水力切割法開采高粘高凝原油的方法，與常規對高粘高凝原油采用降粘的開采方法相比，本發明無需電、稀油、降粘藥劑的投入，大幅度降低高粘高凝原油開采成本。使高粘高凝原油的開采更加高效、節能、環保。由于高粘高凝原油在凝固點附近被油田污水或清水力切割成了細小的顆粒，這些細小顆粒在冷水的作用下進一步凝固，形成有一定硬度、不乳化、無蠟析出的原油顆粒，解決了原油開采過程中的乳化和結蠟現象。


圖1是本發明水力切割法開采高粘高凝原油的原理示意圖。圖加是上橋式分流接頭7結構剖面示意圖；并且，圖加是圖2b的B-B轉折剖面圖。圖2b是圖加的A-A剖面圖。
圖3a是下橋式分流接頭9結構剖面示意圖；圖北是圖3a的C-C剖面圖。圖4b是噴射器10結構剖面示意圖，圖如是圖4b的仰視圖。圖中，1-抽油桿，2-油管，3-套管，4-油田污水或清水，5-原油碎塊，6-抽油泵， 7-上橋式分流接頭，8-封隔器，9-下橋式分流接頭，10-噴射器，11-高粘高凝原油，12-中心管，71-進液孔，72-出液通道，91-進液通道，101-噴嘴，102-本體。
具體實施例方式實施例1 以一口套管直徑為124mm，原油凝固點為50度，地溫梯度為 3. 5°C /100m，井下凝固原油井為例，對本發明水力切割法開采高粘高凝原油的方法作進一步詳細說明。參閱圖1。水力切割法開采高粘高凝原油的方法，采取的步驟包括在井口連接采油管柱，所述的采油管柱包括抽油桿1、油管2、抽油泵6和噴射工具；噴射工具包括上橋式分流接頭7、封隔器8、下橋式分流接頭9、中心管12和噴射器10 ； 噴射器10連接在整個管柱的最下端，噴射器10的上端與下橋式分流接頭9用絲扣連接在一起，下橋式分流接頭9的上端與封隔器10下端相連接，封隔器10上部與上分流橋式接頭 7相連接，上橋式分流接頭7與下橋式分流接頭9由中心管12連接。上橋式分流接頭7的上端與抽油泵6相連接，抽油泵6的上端連接油管2，油管2 —直連接到井口 ；抽油桿1的下端與抽油泵6內的柱塞相連接，抽油桿1 一直連接到井口 ；構成整個水力切割法開采高粘高凝原油的采油管柱。步驟A、將采油管柱下入套管3內，采油管柱下端連接有噴射工具，噴射工具下端的噴射器10下入1500m的深度；步驟B、坐封封隔器8，封隔油管2與套管3之間的環形空間；步驟C、從油管2與套管3之間的環形空間內往井里注入油田分離出的油田污水或清水4，排量控制在20m3/d范圍之內，注入油田污水或清水4的溫度控制在高粘高凝原油凝固點以下18°C，地面注入油田污水或清水4的壓力比噴射器10的噴嘴處的壓力高2. 5Mpa ；步驟D、注入油田污水或清水4的同時開啟抽油機，抽油機帶動抽油泵6內的柱塞上下往復運動。注入的油田污水或清水4與采出液同時被抽油泵6輸送到地面。從下至上將噴射器10、下橋式分流接頭9外徑114mm ；封隔器8的內徑80mm、外徑 124mm,中心管12的內徑48mm、外徑60mm ；上橋式分流接頭7的外徑為114mm ；抽油泵6的柱塞直徑57mm ；連接在一起，隨油管2的直徑為73mm，下入井內設計深度，下入深度應根據地溫梯度確定，設地溫梯度3. 5°C /100溫度，高粘高凝原油的凝固點為50°C，則泵掛深度為 1500m。隨采油管柱一起下入井內的上橋式分流接頭7上加工有直徑15mm，長60mm的四個進液口 71，均勻分布，在四個進液口 71之間間隔加工有直徑18mm的四個出液口 72。噴射器10的噴嘴上加工有三個夾角15°，直徑2mm的小孔。將由油管3、抽油泵6、上橋式分流接頭7、封隔器8、下橋式分流接頭9、噴射器10 組成如圖1所示的水力切割開采高粘高凝原油工藝管柱，將整個管柱上的組成部分按照順序下入井中；按照封隔器8要求進行坐封。
從大站用罐車拉來或者通過注水管線過來的油田污水或清水4從油管2和套管3 之間的環形空間注入，通過上橋式分流裝置7進入中心管12，通過噴嘴9噴出射流，將處于凝固點附近的原油進行切割，切割成小碎塊的原油5在冷水的作用下進一步凝固，漂浮在水中隨水油田污水或清水4流一起進入下橋式分流接頭9上進液口 14，通過封隔器8內管和中心管12之間的環形空間進入上橋式分流接頭的出液口 13，然后進入抽油泵內被開采到地面。所述的噴射器10由本體102和噴嘴101組成，噴射器102的本體102上端為圓柱體形有中心孔，本體102上端有外螺紋；本體102的下端有圓錐形中心孔，便于液體的加速，在圓錐形中心孔的下端有內螺紋，本體102的下端螺紋固定有圓柱體形的噴嘴101 ；噴嘴101上有呈分120度均勻分布著三個斜向孔103，三個斜向孔103與中心線之間有15度的夾角，從三個斜向孔103噴射出的流體能形成一個漩流，促進高粘高凝原油被切割成小的原油碎塊。所述的上橋式分流接頭7為圓柱體形，上橋式分流接頭7上下兩端分別有連接了螺紋；在上橋式分流接頭7內部有隔墻，隔墻使上橋式分流接頭7兩端形成上腔和下腔，在隔墻上有偏心的出液通道72，出液通道72溝通上腔和下腔；在隔墻的下端中心有進液孔 71，進液孔71連通上橋式分流接頭7下腔與外壁，進液孔71有內螺紋，進液孔71內螺紋能連接中心管12。所述的下橋式分流接頭9為圓柱體形，下橋式分流接頭9上端有連接螺紋；在下橋式分流接頭9的下端有隔墻，隔墻的上端形成上腔，在隔墻上有偏心的進液通道91，進液通道91溝通上腔和上橋式分流接頭7的出液通道72 ；在隔墻上有中心孔92，中心孔92上下兩端分別有內螺紋，中心孔92上端的內螺紋能連接中心管12，中心孔92下端的內螺紋能連接噴嘴。根據油井所設定的地溫梯度，該工藝管柱的下入深度為1500m，此處的地層溫度在高粘高凝原油凝固點附近。如果泵沉沒度為400m，地面無需注水壓力，僅靠泵掛深度與沉沒度的差值就能夠滿足噴射的需要。若油井每天的產油量為5t，則每天的水注入量在15 20m3之間就可以滿足泵抽的要求。這樣，高粘高凝原油被水力切割成細小顆粒后在此深度下能夠迅速凝固，才不能相互粘接在一起形成大顆粒。
權利要求
1.一種水力切割法開采高粘高凝原油的方法，采取的步驟包括步驟A、將采油管柱下入套管(3)內，采油管柱下端連接有噴射工具，噴射工具下端的噴射器(10)下入井內高粘高凝原油凝固點的深度，高粘高凝原油凝固點的深度在1200 1500m的范圍內；步驟B、坐封封隔器(8)，封隔油管⑵與套管(3)之間的環形空間；步驟C、從油管(2)與套管(3)之間的環形空間內往井里注入油田分離出的油田污水或清水G)，排量控制在抽油泵排量在20 60m3/d范圍之內，注入油田污水或清水(4)的溫度控制在高粘高凝原油凝固點以下15 20度之間，地面注入油田污水或清水的壓力比噴射器(10)的噴嘴處的壓力高2. 5 3. 5Mpa;注入油田污水或清水(4)通過噴嘴101 噴出形成高速射流，將噴嘴101下部2 5m范圍內高粘高凝原油進行水力切割、破碎高粘高凝原油11成碎塊狀，被切割成碎塊的原油混合在水中，步驟D、注入油田污水或清水的同時開啟抽油機，抽油機帶動抽油泵(6)內的柱塞上下往復運動；注入的油田污水或清水(4)與采出液同時被抽油泵(6)輸送到地面。
2.根據權利要求1所述的水力切割法開采高粘高凝原油的方法，其特征是所述的采油管柱包括抽油桿(1)、油管O)、抽油泵(6)和噴射工具；噴射工具包括上橋式分流接頭 (7)、封隔器(8)、下橋式分流接頭(9)、中心管(12)和噴射器(10)；噴射器(10)連接在整個管柱的最下端，噴射器(10)的上端與下橋式分流接頭(9)用絲扣連接在一起，下橋式分流接頭(9)的上端與封隔器(10)下端相連接，封隔器(10)上部與上分流橋式接頭(7)相連接，上橋式分流接頭(7)的上端與抽油泵(6)相連接，中心管(1 的一端與上橋式分流接頭(7)中的下內螺紋相連接，另一端與下橋式分流接頭(9)的上內螺紋相連接，抽油泵(6) 的上端連接油管O)，油管(2) —直連接到井口 ；抽油桿(1)的下端與抽油泵(6)內的柱塞相連接，抽油桿(1) 一直連接到井口 ；構成整個水力切割法開采高粘高凝原油的采油管柱。
3.根據權利要求2所述的水力切割法開采高粘高凝原油的方法，其特征是所述的噴射器(10)由本體(102)和噴嘴(101)組成，噴射器(102)的本體(102)上端為圓柱體形有中心孔，本體(10 上端有外螺紋；本體(102)的下端有圓錐形中心孔，便于液體的加速， 在圓錐形中心孔的下端有內螺紋，本體(10 的下端螺紋固定有圓柱體形的噴嘴(101)；噴嘴(101)上有呈分120度均勻分布著三個斜向孔(103)，三個斜向孔(10 與中心線之間有 10 20度的夾角，從三個斜向孔(10 噴射出的流體能形成一個漩流，促進高粘高凝原油被切割成小的原油碎塊。
4.根據權利要求2所述的水力切割法開采高粘高凝原油的方法，其特征是所述的上橋式分流接頭(7)為圓柱體形，上橋式分流接頭(7)上下兩端分別有連接了螺紋；在上橋式分流接頭(7)內部有隔墻，隔墻使上橋式分流接頭(7)兩端形成上腔和下腔，在隔墻上有偏心的出液通道(72)，出液通道(7 溝通上腔和下腔；在隔墻的下端中心有進液孔(71)，進液孔(71)連通上橋式分流接頭(7)下腔與外壁，進液孔(71)有內螺紋，進液孔(71)內螺紋連接中心管(15)。所述的下橋式分流接頭(9)為圓柱體形，下橋式分流接頭(9)上端有連接了螺紋；在下橋式分流接頭(9)的下端有隔墻，隔墻的上端形成上腔，在隔墻上有偏心的進液通道(91)， 進液通道(91)溝通上腔與上橋式分流接頭(7)的排液孔m ；在隔墻的上有中心孔(92)， 中心孔(9 上下兩端分別有有內螺紋，中心孔(9 上端的內螺紋能連接中心管(1 ，中心孔(9 下端的內螺紋連接噴射器(10)。
全文摘要
水力切割法開采高粘高凝原油的方法，應用于油田開采高粘高凝原油。采取的步驟包括將采油管柱下入套管內，采油管柱下端連接有噴射工具，噴射工具下端噴射器下入井內高粘高凝原油凝固點的深度；坐封封隔器；往井里注入油田分離出的油田污水或清水；同時開啟抽油機，抽油機帶動抽油泵內的柱塞上下往復運動。注入的油田污水或清水與采出液同時被抽油泵輸送到地面。效果是使高粘高凝原油的開采更加高效、節能、環保。高粘高凝原油在凝固點附近被油田污水或清水力切割成了細小的顆粒，細小顆粒在冷水的作用下進一步凝固，形成有一定硬度、不乳化、無蠟析出的原油顆粒，解決了原油開采過程中的乳化和結蠟現象。
文檔編號E21B43/16GK102434134SQ201110380388
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者劉建偉, 李善維, 段寶玉, 王勝利, 鄭玉芳, 郝麗 申請人:中國石油天然氣股份有限公司