CN111980647A - 一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，当井为笼统注汽井时，包括将笼统注汽井所用注汽、解堵一体化管柱连接后完井；连接好井口注汽流程，关闭套管闸门，打开总闸门和油管闸门后注汽；所注入的蒸汽经用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置后产生低频脉动效果，进入油层；当井为分层注汽井时，包括将分层注汽井所用注蒸汽、解堵一体化管柱连接后完井；连接好井口注汽流程，关闭套管闸门，打开总闸门和油管闸门后注汽；所注入的蒸汽经用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置后产生低频脉动效果，进入油层。该适用于笼统注汽井的方法能在吞吐注汽和长期汽驱时应用且经济高效；适用于分层注汽井的方法能实现分层脉动注汽或分层汽驱，提高蒸汽利用效率。

Description

一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法

技术领域

本发明涉及一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，属于稠油油藏开发技术领域。

背景技术

蒸汽吞吐是稠油开发过程中的主要技术手段，蒸汽吞吐作业的过程可分为三个阶段，即注汽、焖井及回采。油藏条件一定时，注汽参数对开发效果有明显的影响。在常规注汽吞吐开发时，蒸汽以恒定速率注入，在开发初期，轮次较低时效果较好，但会逐渐变差，随着轮次的增加，储层压力和储量丰度都随之降低，蒸汽也会沿着已经形成的蒸汽流道流动。由于储层存在非均质性，且蒸汽的分布体积在高渗带扩大速度较快，中渗带、低渗带则相对较慢。注汽结束后，在主流线上的剩余油饱和度一定低于远离主流线的两侧区域，高渗带内的剩余油面积较小，而低渗透带内死油区面积最大。常规的技术手段是通过调剖措施，改变蒸汽流道来扩大波及体积，但在当前低油价环境下，降低了油田的开发效益。

目前能检索到的涉及脉动技术的现有技术多是物理法解堵技术，如水力振荡、电压液脉冲、高压水射流、超声波及压力、脉冲波振荡等。比如中国专利CN102434121A公开了井下低频抽汲振动解堵装置及其使用方法，该方法通过对井筒内流体挤压时形成的正压力和抽吸时形成的负压力交替作用在近井地带实现油层解堵，上述技术目的均为解堵，不会改变蒸汽注入方式。

中国专利CN104033138A公开了稠油油藏不动管柱注汽波动—化学解堵一体化装置及方法，该专利提供了一种脉冲振荡装置，该装置及方法能够实现在不动管柱的条件下，实现水力脉冲解堵、化学复合解堵及正常注汽的一体化功能。但此专利中的装置同样仅是依靠脉冲振荡解堵药剂，提高解堵效果，并不能使蒸汽产生脉冲效果，与普通注汽并无区别。

因此，提供一种新型的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法。

为了实现以上目的，本发明提供了一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其中，

当注汽井为笼统注汽井时，所述吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法包括以下步骤：

(1)、将笼统注汽井所用注汽、解堵一体化管柱连接后完井；所述注汽、解堵一体化管柱包括隔热油管、热敏封隔器以及用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置；该隔热油管经由热敏封隔器与所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的上接头相连接；

(2)、连接好井口注汽流程，关闭套管闸门，打开总闸门和油管闸门进行注汽；

(3)、步骤(2)中所注入的蒸汽经所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置后产生低频脉动效果，进入油层；

当注汽井为分层注汽井时，所述吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法包括以下步骤：

1)、将分层注汽井所用注蒸汽、解堵一体化管柱连接后完井；所述注蒸汽、解堵一体化管柱包括隔热油管、若干热敏封隔器、若干用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置及封堵单元，该热敏封隔器及用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置按顺序依次间隔连接于所述隔热油管上，且该隔热油管的底端采用封堵单元封死；

2)、连接好井口注汽流程，关闭套管闸门，打开总闸门和油管闸门进行注汽；

3)、步骤2)中所注入的蒸汽经所述用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置后产生低频脉动效果，进入油层。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置包括上接头、外套、下接头；所述上接头及下接头的中心均为空腔；该上接头通过其下端外螺纹与外套的上端内螺纹相连接，该下接头通过其上端外螺纹与外套的下端内螺纹相连接；

于下接头及上接头连接后所形成的腔体内，从下到上依次设置有扩散腔、护套及轴承套；

所述轴承套上开设有小孔，该小孔用以使流体通过；

所述护套内固定设置有可旋转的叶轮；该叶轮的旋转轴与该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的中心线垂直。

在该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置中，所述上接头、外套、下接头、扩散腔、护套、轴承套及叶轮等均可采用本领域使用的相应常规材质制造而成。

本发明所提供的该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置及注汽、解堵一体化管柱为是一种在吞吐井或汽驱井笼统注蒸汽和酸化施工时使用的装置及管柱。

根据本发明的具体实施方案，其中，定义流体流入的方向(即上接头/第一上接头所在位置)为“上”，流体流出的方向(即下接头/主体所在位置)为“下”。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置还包括螺栓，该螺栓穿过叶轮的轴环，且螺栓的两端分别套设轴承后再通过螺母固定于护套的侧壁。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述小孔的位置偏离该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的中心线。

其中，该小孔偏置可以实现更好地冲击效果。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述上接头与外套之间的螺纹连接处设置有密封圈。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述下接头与外套之间的螺纹连接处设置有密封圈。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述轴承套与外套之间设置有密封圈。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述下接头的中心空腔为漏斗状空腔。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，本申请对该叶轮的具体形状及其轮片的数目均不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理选择叶轮的具体形状并合理地设置其轮片的数目，只要保证可以实现本发明的目的即可；

优选地，所述叶轮的轮片数为3片。

本发明所提供的该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的工作原理为：

当流体经过上接头、轴承套上的小孔增速后，冲击叶轮的轮片，叶轮在冲击的作用下产生旋转，流体经过旋转增速后，经过扩散腔、下接头排出；由于注入介质是连续的，叶轮就会不断地旋转，当叶轮转动时，造成流道过流面积周期性变化，形成一种周期性的开关截流过程，在转子前后压力产生周期性变化，即周期性压力脉动。

本发明所提供的该注汽、解堵一体化管柱的工作原理为：

在日常生产中，蒸汽由隔热油管经蒸汽脉动发生装置后，产生脉动效果后进入油层。当储层发生近井地带堵塞时，在井口流程试压合格后，开始酸化施工，将酸液体系由水泥车泵入隔热油管经蒸汽脉动发生装置泵注进地层，合理控制施工压力保证施工安全。

根据本发明的具体实施方案，在所述的注汽、解堵一体化管柱中，所述隔热油管、热敏封隔器均为本领域使用的常规部件。

本发明所提供的笼统注汽井所用注汽、解堵一体化管柱的优点是：

该注汽、解堵一体化管柱既能进行笼统脉动注蒸汽，又可满足解堵措施需要，实现注汽解堵一体化；所述蒸汽脉动发生装置可直接利用泵注介质的能量产生脉动效果，无需额外的能量作用；脉动作用使注入蒸汽或酸液体系以波动形式进入地层，这种波以强烈的交变压力作用于地层，在地层内产生周期性的张压应力，激发振动场内的介质，使介质质点的某些物理量发生反复变化，导致沉积在油层孔隙内的固体附着物逐渐松动、分离，进而可以改善蒸汽注入效果，且能提高酸化液的作用半径及作用强度。

笼统注蒸汽时，采用本发明所提供的该蒸汽脉动发生装置可使注入蒸汽产生脉动振荡效果，进而可提高注入速度、扩大波及体积；当注入压力过高时，需要解堵时，可将蒸汽关停，利用该注汽、解堵一体化管柱进行酸化施工，通过脉动发生装置使酸化液产生水力脉动效果，不单一利用酸化施工中的化学溶蚀作用，增加了脉动的物理作用，改善了解堵效果。

本发明所提供的该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置及注汽、解堵一体化管柱结构简单、便于操作；为一种用于日常脉动注蒸汽及解堵的装置和一体化管柱，用于通过长期脉动注蒸汽扩大波及体积，并能够配合酸化措施解除地层堵塞，提高酸化措施效果。

本发明所提供的该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置及注蒸汽、解堵一体化管柱结构简单，易于操作，其分别为一种用于分层脉冲蒸汽及解堵的装置和一体化管柱，适用于注汽井分层注蒸汽和酸化施工时使用，使用过程中其可通过长期脉冲注蒸汽以扩大波及体积，并能够配合酸化措施解除地层堵塞，提高酸化措施效果。

根据本发明具体实施方案，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理设置所述的注蒸汽、解堵一体化管柱中使用的热敏封隔器及用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的个数，只要保证可以实现其目的即可；

在本发明一具体实施方式中，优选地，分层注汽井所用注蒸汽、解堵一体化管柱中，所述热敏封隔器及用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的个数分别为3个。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述封堵单元为丝堵或者球座。

根据本发明具体实施方案，在所述的注蒸汽、解堵一体化管柱中，所述隔热油管、热敏封隔器以及丝堵均为本领域使用的常规设备。

本发明所提供的该注蒸汽、解堵一体化管柱的工作原理为：

在日常生产中，注入蒸汽由隔热油管经用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置后，产生稳定脉冲效果后进入油层；当储层发生近井地带堵塞时，在井口流程试压合格后，开始酸化施工，将酸液体系由水泥车泵入油管经用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置泵注进地层，合理控制施工压力保证施工安全。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置包括第一上接头及主体；

所述第一上接头及主体的中心均为空腔，该第一上接头通过其下端外螺纹与该主体的上端内螺纹相连接，以在第一上接头与主体连接后形成一贯穿该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的腔体；

于该主体的空腔外侧及主体侧壁的内表面之间设置有环形腔体；于该环形腔体内等间距地设置有若干叶轮架，该叶轮架的顶端靠近该主体的空腔外侧处设置有用于流体流入的入口，该叶轮架的底端靠近该主体的侧壁的内表面处设置有用于流体流出的出口；若干所述叶轮架内均安装有第一叶轮，在从所述入口流入的流体的作用下，该第一叶轮可旋转，且其旋转轴与该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的中心线垂直；

若干所述叶轮架的出口分别与主体所开设的相应开口槽相连通，以使流体流出该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置；

所述叶轮架与第一上接头底端之间设置有引导体，该引导体设置有入口，该入口与该叶轮架的入口贯通，以使流体从该引导体的入口进入叶轮架。

在该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置中，所述第一上接头、主体、叶轮架、第一叶轮、引导体等均可采用本领域使用的相应常规材质制造而成。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述引导体为具有坡面结构的长方体，该坡面结构朝向所述腔体一侧，且该引导体的入口开设于该坡面结构处，以引导流体经由该入口进入叶轮架内。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理设置所用叶轮架的数目，只要保证可以实现本发明的目的即可；

在本发明一具体实施方式中，优选地，所述叶轮架的个数为4个或者6个。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述引导体及叶轮架分别通过压帽压紧。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，所述第一叶轮通过护帽固定安装于叶轮架内。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置中，所述压帽及护帽均为本领域使用的常规部件。

本发明所提供的该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的工作原理为：

在将该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置用于注蒸汽、解堵一体化管柱中时，所用隔热油管的底端连接球座或者丝堵，下入井中后当一部分注入介质(流体)流经引导体时，通过引导体上的入口，流速增加，产生一个冲击力冲击第一叶轮上的叶片，(流速下降)使第一叶轮产生旋转，注入介质经过旋转加速后从主体所设置的出口槽排出，由于注入介质是连续的，第一叶轮就会不断地旋转，当第一叶轮转动时，造成流道过流面积周期性变化，形成一种周期性的开关截流过程，在转子前后压力产生周期性变化，即周期性压力脉冲，通过主体上的出口槽传递到井筒内，作用于储层；

另一部分注入介质由贯穿该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的腔体进入下一级工具，由于隔热油管的底端用丝堵或者球座封死，所以注入介质流至最下端工具时只能沿脉冲发生通道(即出口槽)流出。

分层注汽井在注蒸汽时可通过本发明所提供的该蒸汽脉动装置使注入流体产生脉冲振荡效果，利用该蒸汽脉动装置可提高注入速度、扩大波及体积；当注入压力过高时，需要对注汽井解堵时，将蒸汽关停，利用本发明所提供的该注蒸汽、解堵一体化管柱进行酸化施工，通过管柱设置的该注蒸汽、解堵一体化管柱使酸化液产生水力脉冲效果，不单一利用酸化施工中的化学溶蚀作用，增加了脉冲的物理作用，改善了解堵效果。

本发明所提供的该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置及注蒸汽、解堵一体化管柱既能进行常规分层脉动注汽，又可满足解堵措施需要，可实现分层注蒸汽和解堵一体化；其中，该蒸汽脉动装置可利用泵注介质(注入流体)的能量产生脉冲效果，无需额外的能量作用；脉冲作用使注入蒸汽或酸液体系以波动形式进入地层，这种波以强烈的交变压力作用于地层，在地层内产生周期性的张压应力，激发振动场内的介质，使介质质点的某些物理量发生反复变化，导致沉积在油层孔隙内的固体附着物逐渐松动、分离，进而可以改善注汽效果，且能提高酸化液的作用半径及作用强度。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，步骤(3)中所述低频脉动的频率为8-20Hz。

根据本发明具体实施方案，在所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，优选地，步骤3)中所述低频脉动的频率为8-20Hz。

在本发明所提供的该吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法中，在注汽管柱上连接蒸汽脉动发生装置(用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动装置或者用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置)，通过脉动效果引起油藏内的压力梯度变化，压力梯度越大，平面上波及体积越大，提高蒸汽驱采收率效果越明显。

本发明所提供的该吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法适用于稠油油藏高效开发，该方法为一种经济、实用、可靠的方法，能够使注入蒸汽产生脉动效果，可用于日常吞吐注汽或汽驱，改善注汽开发效果。本发明所提供的该吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法具有以下优点：

1、不需要下其他井下工具且无需长期使用特种设备，普适性强；

2、注汽时现场无需额外增加设备，采用原注汽管网或移动式蒸汽发生装置即可；

3、脉动注汽实施工艺简单，局限性更小，当注入量一定时可在井下长期产生脉动注汽效果，有助于提高注汽速度，扩大波及体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置中，叶轮连接关系的示意图；

图3为本发明实施例2提供的笼统注汽井所用注汽、解堵一体化管柱的结构示意图；

图4为本发明实施例3提供的用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的结构示意图；

图5为本发明实施例4提供的分层注汽井所用的注蒸汽、解堵一体化管柱的结构示意图。

主要附图标号说明：

1、上接头；

2、外套；

3、轴承套；

4、螺栓；

5、轴承；

6、护套；

7、叶轮；

8、扩散腔；

9、下接头；

10、第一螺母；

11、第二螺母；

12、第一隔热油管；

13、第一热敏封隔器；

14、用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置；

15、油层；

16、第一油管闸门；

17、第一总闸门；

18、第一套管闸门；

19、第一上接头；

20、引导体；

21、叶轮架；

22、第一叶轮；

23、主体；

24、第二油管闸门；

25、第二总闸门；

26、第二套管闸门；

27、第二隔热油管；

28、第二热敏封隔器；

29、第三热敏封隔器；

30、第四热敏封隔器；

31、第一用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置；

32、第二用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置；

33、第三用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置；

34、第一油层；

35、第二油层；

36、第三油层；

37、封堵单元。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置，其中，该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其包括上接头1、外套2、下接头9；所述上接头1及下接头9的中心均为空腔；该上接头1通过其下端外螺纹与外套2的上端内螺纹相连接，该下接头9通过其上端外螺纹与外套2的下端内螺纹相连接；

于下接头9及上接头1连接后所形成的腔体内，从下到上依次设置有扩散腔8、护套6及轴承套3；

所述轴承套3上开设有小孔，该小孔的位置偏离该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的中心线，其用以使流体通过；

该装置还包括螺栓4，该螺栓4穿过叶轮7的轴环，且螺栓4的两端分别套设轴承5后再通过第一螺母10及第二螺母11固定于护套6的侧壁；以使得该叶轮7的旋转轴与该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的中心线垂直，其中，叶轮7连接关系的示意图如图2所示。

本实施例中，所述上接头1与外套2之间的螺纹连接处设置有密封圈，所述下接头9与外套2之间的螺纹连接处设置有密封圈，所述轴承套3与外套2之间也设置有密封圈。

本实施例中，所述下接头9的中心空腔为漏斗状空腔，如图1所示。

本实施例中，所述叶轮7的轮片数为3片。

本发明实施例1所提供的该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的工作原理为：

当流体经过上接头、轴承套上的小孔增速后，冲击叶轮的轮片，叶轮在冲击的作用下产生旋转，流体经过旋转增速后，经过扩散腔、下接头排出；由于注入介质是连续的，叶轮就会不断地旋转，当叶轮转动时，造成流道过流面积周期性变化，形成一种周期性的开关截流过程，在转子前后压力产生周期性变化，即周期性压力脉动。

实施例2

本实施例提供了一种注汽、解堵一体化管柱，其中，所述注汽、解堵一体化管柱的结构示意图如图3所示，从图3中可以看出，其包括第一隔热油管12、第一热敏封隔器13以及实施例1所提供的用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置14；该第一隔热油管12经由第一热敏封隔器13与所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置14的上接头相连接。

本发明实施例2所提供的该注汽、解堵一体化管柱的工作原理为：

在日常生产中，蒸汽由隔热油管经蒸汽脉动发生装置后，产生脉动效果后进入油层。当储层发生近井地带堵塞时，在井口流程试压合格后，开始酸化施工，将酸液体系由水泥车泵入隔热油管经蒸汽脉动发生装置泵注进地层，合理控制施工压力保证施工安全。

该注汽、解堵一体化管柱既能进行笼统脉动注蒸汽，又可满足解堵措施需要，实现注汽解堵一体化；所述蒸汽脉动发生装置可直接利用泵注介质的能量产生脉动效果，无需额外的能量作用；脉动作用使注入蒸汽或酸液体系以波动形式进入地层，这种波以强烈的交变压力作用于地层，在地层内产生周期性的张压应力，激发振动场内的介质，使介质质点的某些物理量发生反复变化，导致沉积在油层孔隙内的固体附着物逐渐松动、分离，进而可以改善蒸汽注入效果，且能提高酸化液的作用半径及作用强度。

笼统注蒸汽时，采用本发明所提供的该蒸汽脉动发生装置可使注入蒸汽产生脉动振荡效果，进而可提高注入速度、扩大波及体积；当注入压力过高时，需要解堵时，可将蒸汽关停，利用该注汽、解堵一体化管柱进行酸化施工，通过脉动发生装置使酸化液产生水力脉动效果，不单一利用酸化施工中的化学溶蚀作用，增加了脉动的物理作用，改善了解堵效果。

实施例3

本实施例提供了一种用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置，其中，所述用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的结构示意图如图4所示，从图4中可以看出该装置包括第一上接头19及主体23；

所述第一上接头19及主体23的中心均为空腔，该第一上接头19通过其下端外螺纹与该主体23的上端内螺纹相连接，以在第一上接头19与主体23连接后形成一贯穿该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的腔体；

于该主体23的空腔外侧及主体23侧壁的内表面之间设置有环形腔体；于该环形腔体内等间距地设置有六个叶轮架21，该叶轮架21的顶端靠近该主体23的空腔外侧处设置有用于流体流入的入口，该叶轮架21的底端靠近该主体23的侧壁的内表面处设置有用于流体流出的出口；六个所述叶轮架21内均安装有第一叶轮22，在从所述入口流入的流体的作用下，该第一叶轮22可旋转，且其旋转轴与该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的中心线垂直；

六个所述叶轮架21的出口分别与主体23所开设的相应开口槽相连通，以使流体流出该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置；

所述叶轮架21与第一上接头19底端之间设置有引导体20，该引导体20为具有坡面结构的长方体，该坡面结构朝向所述腔体一侧，且该引导体20的入口开设于该坡面结构处，该入口与该叶轮架21的入口贯通，以引导流体经由该入口进入叶轮架21内；

本实施例中，所述引导体20及叶轮架21分别通过压帽压紧；

本实施例中，所述第一叶轮22通过护帽固定安装于叶轮架21内。

本实施例3所提供的该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的工作原理为：

在将该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置用于注蒸汽、解堵一体化管柱中时，所用第二隔热油管的底端连接球座或者丝堵，下入井中后当一部分注入介质(流体)流经引导体时，通过引导体上的入口，流速增加，产生一个冲击力冲击第一叶轮上的叶片，(流速下降)使第一叶轮产生旋转，注入介质经过旋转加速后从主体所设置的出口槽排出，由于注入介质是连续的，第一叶轮就会不断地旋转，当第一叶轮转动时，造成流道过流面积周期性变化，形成一种周期性的开关截流过程，在转子前后压力产生周期性变化，即周期性压力脉冲，通过主体上的出口槽传递到井筒内，作用于相应油层。

实施例4

本实施例提供了一种注蒸汽、解堵一体化管柱，其中，所述注蒸汽、解堵一体化管柱的结构示意图如图5所示，从图5中可以看出，该管柱包括第二隔热油管27、三个热敏封隔器，即第二热敏封隔器28、第三热敏封隔器29及第四热敏封隔器30、三个实施例3所提供的用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置，即第一用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置31、第二用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置32、第三用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置33，以及封堵单元37；

该第二热敏封隔器28、第一用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置31、第三热敏封隔器29、第二用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置32、第四热敏封隔器30、第三用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置33按顺序依次间隔连接于所述第二隔热油管27上，且该第二隔热油管27的底端采用封堵单元37封死。

本实施例中，所述封堵单元37为丝堵或者球座。

本实施例4所提供的该注蒸汽、解堵一体化管柱的工作原理为：

在日常生产中，注入蒸汽由第二隔热油管经用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置后，产生稳定脉冲效果后进入油层；当储层发生近井地带堵塞时，在井口流程试压合格后，开始酸化施工，将酸液体系由水泥车泵入油管经用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置泵注进地层，合理控制施工压力保证施工安全。

分层注汽井在注蒸汽时可通过本发明所提供的该蒸汽脉动装置使注入流体产生脉冲振荡效果，利用该蒸汽脉动装置可提高注入速度、扩大波及体积；当注入压力过高时，需要对注汽井解堵时，将蒸汽关停，利用本发明所提供的该注蒸汽、解堵一体化管柱进行酸化施工，通过管柱设置的该注蒸汽、解堵一体化管柱使酸化液产生水力脉冲效果，不单一利用酸化施工中的化学溶蚀作用，增加了脉冲的物理作用，改善了解堵效果。

本发明所提供的该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置及注蒸汽、解堵一体化管柱既能进行常规分层脉动注汽，又可满足解堵措施需要，可实现分层注蒸汽和解堵一体化；其中，该蒸汽脉动装置可利用泵注介质(注入流体)的能量产生脉冲效果，无需额外的能量作用；脉冲作用使注入蒸汽或酸液体系以波动形式进入地层，这种波以强烈的交变压力作用于地层，在地层内产生周期性的张压应力，激发振动场内的介质，使介质质点的某些物理量发生反复变化，导致沉积在油层孔隙内的固体附着物逐渐松动、分离，进而可以改善注汽效果，且能提高酸化液的作用半径及作用强度。

实施例5

本实施例提供了一种适用于笼统注汽井的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其中，所述吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法包括以下步骤：

本实施例中所述笼统注汽井为一口套管内径177.8毫米，井深1930米的稠油吞吐井，油层15的厚度为50米，位置在1800.0-1850.0米；

正常注汽时：

(1)、将实施例2所提供的笼统注汽井所用注汽、解堵一体化管柱连接后完井；

(2)、连接好井口注汽流程，关闭第一套管闸门18，打开第一总闸门17和第一油管闸门16进行注汽；

(3)、步骤(2)中所注入的蒸汽经所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置后产生低频脉动效果，进入油层；

步骤(3)中所述低频脉动的频率为8-20Hz。

本实施例所提供的该适用于笼统注汽井的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法能够在吞吐注汽和长期汽驱时应用，且经济高效。

本实施例5中，注汽量为4310t，速率为8t/h，采用脉冲注汽后对比上周期未采用脉冲注汽的生产数据，日产油量由3.4t/d上升至5.1t/d。

实施例6

本实施例提供了一种适用于分层注汽井的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其中，所述吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法包括以下步骤：

本实施例中所述分层注汽井为一口套管内径为177.8毫米，井深1780米的油井，第一油层34、第二油层35的厚度为29米共13层，位置在1660.4-1731.9米；第三油层36的厚度为7米共3层，位置在1739-1746米；

正常注汽时：

1)、将实施例4所提供的分层注汽井所用注蒸汽、解堵一体化管柱连接后完井；

2)、连接好井口注汽流程，关闭第二套管闸门26，打开第二总闸门25和第二油管闸门24进行注汽；

3)、步骤2)中所注入的蒸汽经所述用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置后产生低频脉动效果，进入油层；

步骤3)中所述低频脉动的频率为8-20Hz。

本实施例所提供的该适用于分层注汽井的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法能够实现分层脉动注汽或分层汽驱，提高蒸汽利用效率。

本实施例6中，注气量为3000t，速率为18t/d，采用脉冲注汽后对比上周期未采用脉冲注汽的生产情况，日产油量由2.3t/d增加至5.7t/d。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (25)

1.一种吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，

当注汽井为笼统注汽井时，所述吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法包括以下步骤：

(1)、将笼统注汽井所用注汽、解堵一体化管柱连接后完井；所述注汽、解堵一体化管柱包括隔热油管、热敏封隔器以及用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置；该隔热油管经由热敏封隔器与所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的上接头相连接；

(2)、连接好井口注汽流程，关闭套管闸门，打开总闸门和油管闸门进行注汽；

(3)、步骤(2)中所注入的蒸汽经所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置后产生低频脉动效果，进入油层；

当注汽井为分层注汽井时，所述吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法包括以下步骤：

1)、将分层注汽井所用注蒸汽、解堵一体化管柱连接后完井；所述注蒸汽、解堵一体化管柱包括隔热油管、若干热敏封隔器、若干用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置及封堵单元，该热敏封隔器及用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置按顺序依次间隔连接于所述隔热油管上，且该隔热油管的底端采用封堵单元封死；

2)、连接好井口注汽流程，关闭套管闸门，打开总闸门和油管闸门进行注汽；

3)、步骤2)中所注入的蒸汽经所述用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置后产生低频脉动效果，进入油层。

2.根据权利要求1所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置包括上接头(1)、外套(2)、下接头(9)；所述上接头(1)及下接头(9)的中心均为空腔；该上接头(1)通过其下端外螺纹与外套(2)的上端内螺纹相连接，该下接头(9)通过其上端外螺纹与外套(2)的下端内螺纹相连接；

于下接头(9)及上接头(1)连接后所形成的腔体内，从下到上依次设置有扩散腔(8)、护套(6)及轴承套(3)；

所述轴承套(3)上开设有小孔，该小孔用以使流体通过；

所述护套(6)内固定设置有可旋转的叶轮(7)；该叶轮(7)的旋转轴与该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的中心线垂直。

3.根据权利要求2所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置还包括螺栓(4)，该螺栓(4)穿过叶轮(7)的轴环，且螺栓(4)的两端分别套设轴承后再通过螺母固定于护套(6)的侧壁。

4.根据权利要求2或3所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述小孔的位置偏离该用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动发生装置的中心线。

5.根据权利要求2或3所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述上接头(1)与外套(2)之间的螺纹连接处设置有密封圈。

6.根据权利要求4所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述上接头(1)与外套(2)之间的螺纹连接处设置有密封圈。

7.根据权利要求2或3所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述下接头(9)与外套(2)之间的螺纹连接处设置有密封圈。

8.根据权利要求4所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述下接头(9)与外套(2)之间的螺纹连接处设置有密封圈。

9.根据权利要求2或3所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述轴承套(3)与外套(2)之间设置有密封圈。

10.根据权利要求4所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述轴承套(3)与外套(2)之间设置有密封圈。

11.根据权利要求2或3所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述下接头(9)的中心空腔为漏斗状空腔。

12.根据权利要求4所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述下接头(9)的中心空腔为漏斗状空腔。

13.根据权利要求2或3所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述叶轮(7)的轮片数为3片。

14.根据权利要求4所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述叶轮(7)的轮片数为3片。

15.根据权利要求1所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，分层注汽井所用注蒸汽、解堵一体化管柱中，所述热敏封隔器及用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的个数分别为3个。

16.根据权利要求1所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述封堵单元为丝堵或者球座。

17.根据权利要求1，15-16任一项所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置包括第一上接头(19)及主体(23)；

所述第一上接头(19)及主体(23)的中心均为空腔，该第一上接头(19)通过其下端外螺纹与该主体(23)的上端内螺纹相连接，以在第一上接头(19)与主体(23)连接后形成一贯穿该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的腔体；

于该主体(23)的空腔外侧及主体(23)侧壁的内表面之间设置有环形腔体；于该环形腔体内等间距地设置有若干叶轮架(21)，该叶轮架(21)的顶端靠近该主体(23)的空腔外侧处设置有用于流体流入的入口，该叶轮架(21)的底端靠近该主体(23)的侧壁的内表面处设置有用于流体流出的出口；若干所述叶轮架(21)内均安装有第一叶轮(22)，在从所述入口流入的流体的作用下，该第一叶轮(22)可旋转，且其旋转轴与该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置的中心线垂直；

若干所述叶轮架(21)的出口分别与主体(23)所开设的相应开口槽相连通，以使流体流出该用于分层注蒸汽的蒸汽脉动装置；

所述叶轮架(21)与第一上接头(19)底端之间设置有引导体(20)，该引导体(20)设置有入口，该入口与该叶轮架(21)的入口贯通，以使流体从该引导体(20)的入口进入叶轮架(21)。

18.根据权利要求17所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述引导体(20)为具有坡面结构的长方体，该坡面结构朝向所述腔体一侧，且该引导体(20)的入口开设于该坡面结构处，以引导流体经由该入口进入叶轮架(21)内。

19.根据权利要求17或18所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述叶轮架(21)的个数为4个或者6个。

20.根据权利要求17或18所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述引导体(20)及叶轮架(21)分别通过压帽压紧。

21.根据权利要求19所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述引导体(20)及叶轮架(21)分别通过压帽压紧。

22.根据权利要求17或18所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述第一叶轮(22)通过护帽固定安装于叶轮架(21)内。

23.根据权利要求19所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，所述第一叶轮(22)通过护帽固定安装于叶轮架(21)内。

24.根据权利要求1所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，步骤(3)中所述低频脉动的频率为8-20Hz。

25.根据权利要求1所述的吞吐和汽驱时使用的非稳态注汽方法，其特征在于，步骤3)中所述低频脉动的频率为8-20Hz。

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