本實用新型涉及石油開采技術(shù)，尤其涉及一種適用于火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)的注氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

稠油火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)的原理是由壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)向井內(nèi)連續(xù)注入空氣，通過井底電點(diǎn)火器加熱空氣到550℃，當(dāng)空氣到達(dá)目標(biāo)油層時即可點(diǎn)燃目標(biāo)油層，進(jìn)而使得目標(biāo)油層與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在此過程中，向目標(biāo)油層不斷的注入空氣以維持氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行；目標(biāo)油層進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時會釋放巨大的熱量，并不斷向油層遠(yuǎn)端傳遞熱量和驅(qū)動能量，從而達(dá)到提高稠油采收率的的目的。

超深稠油火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)的注氣分為幾個階段，這幾個階段的注氣流量從5000Nm³/d到30000Nm³/d逐步變化，井口壓力從0～50兆帕(MPa)逐步變化，其中，Nm³是指在0攝氏度1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的氣體體積，d表示每天。目前的注氣技術(shù)注氣壓力小，不能隨需求精準(zhǔn)控制注氣流量，因此，亟需研究一種可根據(jù)需求調(diào)節(jié)注氣流量的注氣系統(tǒng)以滿足超深稠油火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段的注氣需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有注氣系統(tǒng)的缺陷，本實用新型提供一種注氣系統(tǒng)，以滿足超深稠油火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段的注氣需求。

本實用新型提供一種注氣系統(tǒng)。該注氣系統(tǒng)包括：用于提供最大排氣壓力為50兆帕高壓氣源的供氣系統(tǒng)、用于監(jiān)測分流流量來達(dá)到注氣流量需求的分流系統(tǒng)和用于向注采一體化井口注氣的高壓注氣系統(tǒng)，其中，所述分流系統(tǒng)的輸入端及所述高壓注氣系統(tǒng)的輸入端均與所述供氣系統(tǒng)的輸出端連接。

如上所述供氣系統(tǒng)包括：空氣壓縮機(jī)和50兆帕壓縮機(jī)，其中，所述空氣壓縮機(jī)為所述50兆帕壓縮機(jī)提供低壓氣源；所述50兆帕壓縮機(jī)將所述低壓氣源增壓到50兆帕之后提供給所述分流系統(tǒng)。

如上所述供氣系統(tǒng)還可以包括：第一球閥和/或進(jìn)氣流量計，所述低壓氣源依次經(jīng)過所述第一球閥和/或所述進(jìn)氣流量計，進(jìn)入所述50兆帕壓縮機(jī)。

如上所述50兆帕壓縮機(jī)包括：壓縮機(jī)主體；排氣旁通閥，用于將所述壓縮機(jī)主體輸出的高壓氣源提供給所述分流系統(tǒng)。

如上所述壓縮機(jī)主體為往復(fù)式壓縮機(jī)，采用五級壓縮將進(jìn)氣壓力增壓到50兆帕，所述壓縮機(jī)主體的五級壓縮活塞與三、四級壓縮活塞為一體結(jié)構(gòu)。

如上所述50兆帕壓縮機(jī)，還包括：風(fēng)冷系統(tǒng)，包括N個可獨(dú)立控制的冷卻風(fēng)扇，所述N個冷卻風(fēng)扇與所述壓縮機(jī)主體的各壓縮級輸出連接，用于冷卻所述壓縮機(jī)主體的各級排氣，所述N為正整數(shù)。

如上所述分流系統(tǒng)，包括：第二球閥、調(diào)節(jié)閥和分流流量計，其中，所述第二球閥的輸入端作為所述分流系統(tǒng)的輸入端，與所述供氣系統(tǒng)的輸出端連接；所述調(diào)節(jié)閥，設(shè)置在所述第二球閥與所述分流流量計之間，用于調(diào)節(jié)所述分流流量計的流量。

如上所述分流系統(tǒng)，還包括：分流安全閥和/或分流消聲器，其中，所述分流安全閥，設(shè)置在所述調(diào)節(jié)閥與所述分流流量計之間，用于保護(hù)所述分流流量計；所述分流消聲器，設(shè)置在所述分流流量計之后，用于消除所排放的高壓氣體產(chǎn)生的噪音。

如上所述高壓注氣系統(tǒng)，包括：油管流程和套管流程，所述油管流程和所述套管流程的結(jié)構(gòu)相同，均包括高壓注氣管線、用于調(diào)節(jié)注氣流量的節(jié)流閥、用于切斷注氣過程的旋塞閥、用于防止氣體回流的單向閥、以及用于排空所述單向閥和所述油管閥門之間，或，所述單向閥和所述套管閥門之間殘留氣體的放空閥；其中，所述高壓注氣管線，設(shè)置在所述分流系統(tǒng)與所述注采一體化井口的油管閥門或套管閥門之間，依次連接所述節(jié)流閥、旋塞閥、單向閥和放空閥。

如上所述注采一體化井口，包括：大四通，設(shè)置在地面，所述大四通的下面懸掛套管，所述大四通的側(cè)面安裝套管閥門及第一壓力表；功能四通，設(shè)置在所述大四通之上，所述功能四通的下面懸掛油管，所述油管與所述套管形成油套環(huán)空，所述功能四通的側(cè)面安裝油管閥門及第二壓力表。

本實用新型的注氣系統(tǒng)采用分流系統(tǒng)控制進(jìn)入注采一體化井口的注氣流量，這樣在供氣系統(tǒng)提供的進(jìn)氣流量已知的情況下，通過進(jìn)氣流量減去分流系統(tǒng)排放的氣體流量即可獲得進(jìn)入注采一體化井口的注氣流量，從而通過調(diào)節(jié)分流系統(tǒng)的排放氣體流量來滿足火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段的注氣需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例一提供的注氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例二提供的注氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型提供的注氣系統(tǒng)中50兆帕壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型提供的注氣系統(tǒng)中注采一體化井口的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

本實用新型的說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實用新型的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

本實用新型提供一種適用于火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)的注氣系統(tǒng)，采用分流系統(tǒng)來監(jiān)測分流流量來達(dá)到注氣流量需求的技術(shù)方案，實現(xiàn)了超深稠油火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段的注氣需求。

圖1為本實用新型實施例一提供的注氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，注氣系統(tǒng)10包括：供氣系統(tǒng)11、分流系統(tǒng)12和高壓注氣系統(tǒng)13。

其中，供氣系統(tǒng)11用于提供最大排氣壓力為50兆帕高壓氣源；分流系統(tǒng)12用于監(jiān)測分流流量來達(dá)到注氣流量需求；高壓注氣系統(tǒng)13用于向注采一體化井口14注氣。分流系統(tǒng)12的輸入端及高壓注氣系統(tǒng)13的輸入端均與供氣系統(tǒng)11的輸出端連接。

具體地，供氣系統(tǒng)11提供的高壓氣源具有兩條流動路徑：一條流動路徑為經(jīng)高壓注氣系統(tǒng)13進(jìn)入注采一體化井口14，并通過油管15和套管16最終進(jìn)入油層中，完成注氣流程；另一條流動路徑為經(jīng)分流系統(tǒng)12排放。

該實施例采用分流系統(tǒng)控制進(jìn)入注采一體化井口的注氣流量，這樣在供氣系統(tǒng)提供的進(jìn)氣流量已知的情況下，通過進(jìn)氣流量減去分流系統(tǒng)排放的氣體流量即可獲得進(jìn)入注采一體化井口的注氣流量，從而通過調(diào)節(jié)分流系統(tǒng)的排放氣體流量來滿足火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段的注氣需求。

另外，本實施例相對為滿足火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段的注氣需求，在每個階段都配置一臺壓縮機(jī)的實現(xiàn)方式，還可達(dá)到縮減成本及減少占地面積的效果。

在上述實施例中，供氣系統(tǒng)11可通過多種途徑實現(xiàn)，這里對其進(jìn)行示例說明。

一種具體實現(xiàn)方式中，供氣系統(tǒng)11可以包括：空氣壓縮機(jī)111和50兆帕壓縮機(jī)112。其中，空氣壓縮機(jī)為50兆帕壓縮機(jī)提供低壓氣源；50兆帕壓縮機(jī)將低壓氣源增壓到50兆帕之后提供給分流系統(tǒng)12，如圖2所示。示例性地，空氣壓縮機(jī)可以具體為螺桿空氣壓縮機(jī)，但本實用新型不以此為限制。

仍參考圖2，可選地，供氣系統(tǒng)11還可以包括：第一球閥113和/或進(jìn)氣流量計114。低壓氣源依次經(jīng)過第一球閥113和/或進(jìn)氣流量計114，進(jìn)入50兆帕壓縮機(jī)112。其中，進(jìn)氣流量計114為低壓流量計，用于對50兆帕壓縮機(jī)112的進(jìn)氣流量進(jìn)行計量，具有現(xiàn)場直讀和遠(yuǎn)傳功能，從而即便于現(xiàn)場調(diào)節(jié)又便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖3示出一種50兆帕壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，50兆帕壓縮機(jī)112可以包括：壓縮機(jī)主體1121；排氣旁通閥1122，用于將壓縮機(jī)主體1121輸出的高壓氣源提供給分流系統(tǒng)12。

可選地，壓縮機(jī)主體1121為往復(fù)式壓縮機(jī)，采用五級壓縮將進(jìn)氣壓力增壓到50兆帕。進(jìn)一步地，壓縮機(jī)主體1121的五級壓縮活塞與三級壓縮活塞、四級壓縮活塞為一體結(jié)構(gòu)，從而使得壓縮機(jī)主體1121受力平衡、運(yùn)動穩(wěn)定；另外，壓縮機(jī)主體1121的一級壓縮活塞和二級壓縮活塞獨(dú)立設(shè)置。

可選地，50兆帕壓縮機(jī)112還可以包括：風(fēng)冷系統(tǒng)1123。其中，風(fēng)冷系統(tǒng)1123可以包括N個可獨(dú)立控制的冷卻風(fēng)扇，N為正整數(shù)，N取值例如為4。該N個冷卻風(fēng)扇與壓縮機(jī)主體1121的各壓縮級輸出連接，用于冷卻壓縮機(jī)主體1121的各級排氣。該N個獨(dú)立設(shè)置的冷卻風(fēng)扇，可單獨(dú)控制起停操作，其作用是當(dāng)環(huán)境溫度變化時，各級排氣溫度的冷卻溫度也變化，通過合理的起停冷卻風(fēng)扇數(shù)量控制各級排氣溫度在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，以提高50兆帕壓縮機(jī)對高溫差工作環(huán)境的適應(yīng)性。

排氣旁通閥1122可以使得壓縮機(jī)主體1121輸出的高壓氣源不流經(jīng)風(fēng)冷系統(tǒng)1123冷卻而直接進(jìn)入分流系統(tǒng)12或高壓注氣系統(tǒng)13，其目的是為了防止環(huán)境溫度變化時壓縮機(jī)主體1121輸出的高壓氣源溫度過低，進(jìn)而導(dǎo)致分流系統(tǒng)12、高壓注氣系統(tǒng)13、注采一體化井口14被高壓氣源中產(chǎn)生的冷凝水過冷而冰凍堵塞，進(jìn)而引發(fā)安全事故的現(xiàn)象發(fā)生。

可選地，50兆帕壓縮機(jī)112還可以包括：排氣旁通閥1124，用于將壓縮機(jī)主體1121輸出的部分高壓氣源經(jīng)風(fēng)冷系統(tǒng)1123冷卻后提供給分流系統(tǒng)12。

在排氣旁通閥1122和排氣旁通閥1124同時存在時，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)主體1121輸出的高壓氣源經(jīng)由風(fēng)冷系統(tǒng)1123冷卻和不經(jīng)由風(fēng)冷系統(tǒng)1123冷卻，提供給分流系統(tǒng)12，達(dá)到控制高壓排氣溫度的目的。

仍參考圖2，分流系統(tǒng)12可以包括：第二球閥121、調(diào)節(jié)閥122和分流流量計123。其中，第二球閥121的輸入端作為分流系統(tǒng)12的輸入端，與供氣系統(tǒng)11的輸出端連接；調(diào)節(jié)閥122設(shè)置在第二球閥121與分流流量計123之間，用于調(diào)節(jié)分流流量計123的流量。該分流流量計123具有現(xiàn)場直讀和遠(yuǎn)傳功能，即便于現(xiàn)場調(diào)節(jié)又便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。調(diào)節(jié)閥122根據(jù)施工工藝要求注氣流量，施工人員觀察分流流量計123調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥122，使其分流流量計123流量為進(jìn)氣流量計114流量減去工藝要求注氣流量。該實施例采用進(jìn)氣流量計與分流流量計的技術(shù)方案，用低壓計量高壓注氣的方式解決了無法達(dá)到高壓注氣計量的難題，實現(xiàn)了變流量注氣技術(shù)。

進(jìn)一步地，分流系統(tǒng)12還可以包括：分流安全閥124和/或分流消聲器125。其中，分流安全閥124設(shè)置在調(diào)節(jié)閥122與分流流量計123之間，用于保護(hù)分流流量計123，以使分流流量計123不會工作在額定工作壓力之上而引發(fā)安全事故；分流消聲器125設(shè)置在分流流量計123之后，用于消除所排放的高壓氣體產(chǎn)生的噪音，從而避免了噪音污染。更進(jìn)一步地，分流消聲器125設(shè)置在現(xiàn)場遠(yuǎn)離50兆帕壓縮機(jī)112的污油池邊上，以將氣體攜帶的污油排放到污油池，避免環(huán)境污染。

上述高壓注氣系統(tǒng)13可以包括：油管流程和套管流程，該油管流程和套管流程的結(jié)構(gòu)相同，均包括高壓注氣管線、用于調(diào)節(jié)注氣流量的節(jié)流閥、用于切斷注氣過程的旋塞閥、用于防止氣體回流的單向閥、以及用于排空單向閥和油管閥門之間，或，單向閥和套管閥門之間殘留氣體的放空閥。其中，高壓注氣管線設(shè)置在分流系統(tǒng)12與注采一體化井口14的油管閥門或套管閥門之間，依次連接所述節(jié)流閥、旋塞閥、單向閥和放空閥。

如圖2所示，油管流程包括高壓注氣管線130、節(jié)流閥131、旋塞閥132、單向閥133以及放空閥134。其中，節(jié)流閥4的作用是調(diào)節(jié)注氣流量滿足火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段注氣施工工藝要求；旋塞閥132設(shè)置在節(jié)流閥131之后，其作用是當(dāng)節(jié)流閥131以及節(jié)流閥131之前的高壓注氣管線發(fā)生泄露或損壞后，將其關(guān)閉，以對節(jié)流閥131以及節(jié)流閥131之前的高壓注氣管線進(jìn)行維修更換；單向閥133設(shè)置在旋塞閥132之后，其作用是防止井內(nèi)氣體壓力回流倒竄，造成安全事故；放空閥134設(shè)置在單向閥133之后，其作用是在停止注氣時，將殘留于單向閥133與油管閥門141之間的氣體排空。

套管流程包括高壓注氣管線135、節(jié)流閥136、旋塞閥137、單向閥138以及放空閥139。其中，節(jié)流閥136的作用是調(diào)節(jié)注氣流量滿足火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段注氣施工工藝要求；旋塞閥137設(shè)置在節(jié)流閥136之后，其作用是當(dāng)節(jié)流閥136以及節(jié)流閥136之前的高壓注氣管線發(fā)生泄露或損壞后，將其關(guān)閉，以對節(jié)流閥136以及節(jié)流閥136之前的高壓注氣管線進(jìn)行維修更換；單向閥138設(shè)置在旋塞閥137之后，其作用是防止井內(nèi)氣體壓力回流倒竄，造成安全事故；放空閥139設(shè)置在單向閥138之后，其作用是在停止注氣時，將殘留于單向閥138與套管閥門142之間的氣體排空。

參考圖4，如上所述注采一體化井口14可以包括：設(shè)置在地面的大四通143，大四通143的下面懸掛套管16，大四通143的側(cè)面安裝套管閥門142及第一壓力表144；設(shè)置在大四通143之上功能四通145，功能四通145的下面懸掛油管15，油管15與套管16形成油套環(huán)空，功能四通145的側(cè)面安裝油管閥門141及第二壓力表146。

其中，注采一體化井口14為雙翼雙閥結(jié)構(gòu)井口，其作用是為了保證注氣井口的安全控制。

具體地，雙閥：第二壓力表146左邊閥門平時常開，在第二壓力表146及第二壓力表146右側(cè)發(fā)生故障時關(guān)閉，并對第二壓力表146及第二壓力表146右側(cè)故障進(jìn)行處理。同理，第一壓力表144左邊閥門平時常開，在第一壓力表144及第一壓力表144右側(cè)發(fā)生故障時關(guān)閉，并對第一壓力表144及第一壓力表144右側(cè)故障進(jìn)行處理。

雙翼：一側(cè)(右側(cè))，油管閥門141與高壓注氣管線連接為油管注氣流程；套管閥門142與高壓注氣管線連接為套管注氣流程；另一側(cè)(左側(cè)，與右側(cè)對應(yīng)位置)，油管閥門、套管閥門分別與備用壓縮機(jī)組連接，以應(yīng)對注氣系統(tǒng)應(yīng)急故障。

可選地，注采一體化井口14還可以包括閥門147，用于關(guān)閉上部作業(yè)或測試通道，使注氣過程處于關(guān)閉狀態(tài)。該閥門147可以是全封閉閥門。

對應(yīng)圖2、圖3和圖4，供氣系統(tǒng)11提供的高壓氣源的兩條流動路徑具體為：一條流動路徑為經(jīng)第二球閥121后進(jìn)入高壓注氣系統(tǒng)13，在高壓注氣系統(tǒng)13中一次流經(jīng)節(jié)流閥131、旋塞閥132以及單向閥133，到達(dá)注采一體化井口14的油管閥門141，最終沿油管15進(jìn)入油層，完成注氣流程；另一條流動路徑為經(jīng)分流系統(tǒng)12的調(diào)節(jié)閥122、分流流量計123計量后到達(dá)分流消聲器125，經(jīng)過消聲和除污處理后排放到大氣中。

為滿足火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段注氣施工工藝要求，本實施例采用進(jìn)氣流量計對進(jìn)氣進(jìn)行計量，同時采用分流流量計對分流量進(jìn)行計量，根據(jù)火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)不同階段注氣施工工藝要求的注氣流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥以及節(jié)流閥，使得分流流量為50兆帕壓縮機(jī)進(jìn)氣流量減去火燒吞吐/火驅(qū)開發(fā)注氣施工工藝要求的注氣流量。

在對進(jìn)氣流量計進(jìn)行實時監(jiān)測的同時，對調(diào)節(jié)閥與節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其分流流量變化并通過對分流流量計進(jìn)行實時監(jiān)測，將兩項數(shù)據(jù)進(jìn)行對比即進(jìn)氣流量減去分流流量即可知注氣流量，這種低壓計量高壓注氣的變流量技術(shù)，達(dá)到火燒開發(fā)需求的變流量注入要求。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。