本發(fā)明涉及屬于廢棄井地?zé)崮艿拈_發(fā)和利用，具體而言，涉及一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置及方法。

背景技術(shù)：

1、我國有地?zé)岬牡胤?，大多?shù)都進行過石油勘探和鉆井，隨著儲層中的石油逐漸枯竭，留下了大量在石油開采上沒有價值的廢棄井。據(jù)統(tǒng)計，2005年我國廢棄井的數(shù)量為7.68萬口，2010年已增加到9.2萬口，目前我國廢棄井?dāng)?shù)已突破10萬口。然而，廢棄油田仍然蘊藏著巨大的能源資源。

2、與太陽能、風(fēng)能和潮汐能等其他可再生資源相比，地?zé)豳Y源具有分布廣、儲量大、清潔環(huán)保和穩(wěn)定可靠的特點。然而，地?zé)崮軆H占全球可再生能源消費量的2％，地?zé)崮苁袌龇蓊~低的主要原因在于高昂的投資成本，其中鉆探成本更是占到項目總投資的50％。因此，利用原有的廢棄井開發(fā)地?zé)崮苡型蔀橥苿拥責(zé)崮苌虡I(yè)化發(fā)展的重要途徑。

3、目前，廢棄井改地?zé)峋こ堂媾R著許多急需解決的問題，一是現(xiàn)有改造方法以抽取廢棄井地下熱水為主，水質(zhì)差，且回灌難度高，造成生態(tài)污染；二是換熱一段時間后，近井區(qū)域溫度對于地?zé)嵯到y(tǒng)補給不足，造成取熱溫度下降較大的問題；三是現(xiàn)有的地?zé)釡囟缺O(jiān)測一般采用點式探測，產(chǎn)生的電信號在傳輸過程中容易受到電磁干擾，且無法同時監(jiān)測全井溫度數(shù)據(jù)。

4、因此，如何解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，便成為本申請所要研究解決的課題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置及方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，包括設(shè)置在廢棄油氣井井口位置的換熱器以及位于廢棄油氣井井內(nèi)的無動力取熱器，所述無動力換熱器包括保溫件和蒸發(fā)件，所述換熱器、所述保溫件和所述蒸發(fā)件自上而下依次連通；向所述無動力取熱器中注入液態(tài)工質(zhì)，所述液態(tài)工質(zhì)在所述原油層中吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)工質(zhì)，所述氣態(tài)工質(zhì)依次經(jīng)過所述蒸發(fā)件和所述保溫件傳輸至所述換熱器中，所述氣態(tài)工質(zhì)在所述換熱器中內(nèi)冷凝放出熱量變?yōu)橐簯B(tài)工質(zhì)，所述液態(tài)工質(zhì)在重力作用下回流至廢棄油氣井井底。

4、進一步的，所述保溫件包括隔熱層、連接塊和蒸汽管，所述隔熱層沿著周向設(shè)置在廢棄油氣井的井壁處，所述蒸汽管沿井深方向設(shè)置在所述隔熱層中，所述蒸汽管與所述隔熱層通過所述連接塊連接；所述蒸汽管與所述隔熱層之間形成所述液體介質(zhì)流動的第一環(huán)形空間。

5、進一步的，所述蒸發(fā)件包括石油套管和氣液分離裝置，所述石油套管沿著周向設(shè)置在廢棄油氣井的井壁處，所述氣液分離裝置呈多組設(shè)置在所述石油套管的內(nèi)部，所述氣液分離裝置與所述石油套管之間形成所述液體介質(zhì)流動的第二環(huán)形空間；各所述氣液分離裝置包括底座和集氣管，所述底座安裝在所述石油套管的內(nèi)壁上，所述集氣管架設(shè)在所述底座上；所述底座上開設(shè)有多個排液孔。

6、進一步的，所述集氣管為變徑管。

7、進一步的，所述保溫件和所述蒸發(fā)件與廢棄油氣井的井壁之間形成第三環(huán)形空間，所述第三環(huán)形空間中填充高導(dǎo)熱泥漿。

8、為解決上述技術(shù)問題，本申請還提供一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)岱椒?，?yīng)用于如上所述的用于廢棄油氣井改造的地?zé)崛嵫b置，包括：

9、s1.選定廢棄油氣井，向其內(nèi)部壓入高導(dǎo)熱復(fù)合材料，通過廢棄油氣井井壁上的射孔進入原油層的裂隙縫網(wǎng)中，強化熱儲層的導(dǎo)熱率；

10、s2.下入無動力取熱器，并隨無動力取熱器一同下入測溫光纖，監(jiān)測井下溫度；

11、s3.在廢棄油氣井井壁與無動力取熱器之間的第三環(huán)形空間中填充泥漿，排出第三環(huán)形空間內(nèi)的氣體，增加熱傳導(dǎo)；

12、s4.對無動力取熱器內(nèi)部抽真空，并注入低沸點工質(zhì)。

13、進一步的，所述測溫光纖連接有光纖溫度測試主機，所述光纖溫度測試主機設(shè)置在廢棄油氣井井口位置，所述光纖溫度測試主機通過所述測溫光纖獲取廢棄油氣井下溫度。

14、進一步的，所述測溫光纖包括纖芯、不銹鋼管、纖膏、鋼絲鎧裝和鐵氟龍保護套，所述纖芯設(shè)有兩根，各所述纖芯均設(shè)置在所述不銹鋼管內(nèi)，所述不銹鋼管內(nèi)部填充所述纖膏，所述鋼絲鎧裝套設(shè)在所述不銹鋼管外部，所述鐵氟龍保護套套設(shè)在所述鋼絲鎧裝外部。

15、進一步的，還包括光纖保護裝置，所述光纖保護裝置包括接箍保護器和鋼扎帶，所述接箍保護器設(shè)置在所述保溫件和所述蒸發(fā)件的連接處，所述接箍保護器與所述測溫光纖配合使用；所述測溫光纖通過所述鋼扎帶固定在所述保溫件和所述蒸發(fā)件上。

16、進一步的，所述低沸點工質(zhì)的注入量根據(jù)所述測溫光纖所測溫度進行調(diào)節(jié)。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

18、1、無動力取熱器內(nèi)部設(shè)計氣液分離裝置，減小氣液卷攜效應(yīng)，實現(xiàn)長距離的熱量傳輸，管內(nèi)采用環(huán)境友好型的低沸點工質(zhì)，擴大了可用地?zé)崴臏囟确秶?，提高了地?zé)釂尉娜峁β省?/p>

19、2、無動力取熱器循環(huán)過程中，內(nèi)部液態(tài)工質(zhì)依靠重力作用回流至廢棄油氣井井底，過程不消耗泵功，降低運行成本，并實現(xiàn)了真正意義上的“取熱不取水”過程。

20、3、采用分布式光纖測溫主機，不怕電磁干擾，可保證在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定地測溫，根據(jù)廢棄油氣井全井段固井的特點，設(shè)計一種接箍處的測溫光纖的保護裝置，與市面上常規(guī)的保護裝置相比，成本降低60％，且更適用于地?zé)嵘罹谂c套管的狹窄線性空間要求。

21、4、減少資源浪費，廢棄的油氣田地質(zhì)參數(shù)完整，場地廣闊，將這些廢棄井改造為地?zé)峋粌H降低了勘探成本與鉆井成本，而且緩解目前能源短缺的問題，改善環(huán)境，促進經(jīng)濟增長。簡化了施工步驟，無需額外進行壓裂，降低熱儲改造工程成本，可利用原有油氣井的射孔產(chǎn)生的裂隙，通過填充高導(dǎo)熱液態(tài)工質(zhì)，實現(xiàn)遠處熱量向近井周圍巖的快速傳遞，促進近井區(qū)域地層溫度恢復(fù)，提高地?zé)崮荛_采效率。

技術(shù)特征：

1.一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，其特征在于，包括設(shè)置在廢棄油氣井井口位置的換熱器以及位于廢棄油氣井井內(nèi)的無動力取熱器，所述無動力換熱器包括保溫件和蒸發(fā)件，所述換熱器、所述保溫件和所述蒸發(fā)件自上而下依次連通；向所述無動力取熱器中注入液態(tài)工質(zhì)，所述液態(tài)工質(zhì)在所述原油層中吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)工質(zhì)，所述氣態(tài)工質(zhì)依次經(jīng)過所述蒸發(fā)件和所述保溫件傳輸至所述換熱器中，所述氣態(tài)工質(zhì)在所述換熱器中內(nèi)冷凝放出熱量變?yōu)橐簯B(tài)工質(zhì)，所述液態(tài)工質(zhì)在重力作用下回流至廢棄油氣井井底。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，其特征在于，所述保溫件包括隔熱層、連接塊和蒸汽管，所述隔熱層沿著周向設(shè)置在廢棄油氣井的井壁處，所述蒸汽管沿井深方向設(shè)置在所述隔熱層中，所述蒸汽管與所述隔熱層通過所述連接塊連接；所述蒸汽管與所述隔熱層之間形成所述液體介質(zhì)流動的第一環(huán)形空間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，其特征在于，所述蒸發(fā)件包括石油套管和氣液分離裝置，所述石油套管沿著周向設(shè)置在廢棄油氣井的井壁處，所述氣液分離裝置呈多組設(shè)置在所述石油套管的內(nèi)部，所述氣液分離裝置與所述石油套管之間形成所述液體介質(zhì)流動的第二環(huán)形空間；各所述氣液分離裝置包括底座和集氣管，所述底座安裝在所述石油套管的內(nèi)壁上，所述集氣管架設(shè)在所述底座上；所述底座上開設(shè)有多個排液孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，其特征在于，所述集氣管為變徑管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，其特征在于，所述保溫件和所述蒸發(fā)件與廢棄油氣井的井壁之間形成第三環(huán)形空間，所述第三環(huán)形空間中填充高導(dǎo)熱泥漿。

6.一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)岱椒?，其特征在于，?yīng)用于權(quán)利要求1至5任意一項所述的用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置，該方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)岱椒?，其特征在于，所述測溫光纖連接有光纖溫度測試主機，所述光纖溫度測試主機設(shè)置在廢棄油氣井井口位置，所述光纖溫度測試主機通過所述測溫光纖獲取廢棄油氣井下溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)岱椒?，其特征在于，所述測溫光纖包括纖芯、不銹鋼管、纖膏、鋼絲鎧裝和鐵氟龍保護套，所述纖芯設(shè)有兩根，各所述纖芯均設(shè)置在所述不銹鋼管內(nèi)，所述不銹鋼管內(nèi)部填充所述纖膏，所述鋼絲鎧裝套設(shè)在所述不銹鋼管外部，所述鐵氟龍保護套套設(shè)在所述鋼絲鎧裝外部。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)岱椒?，其特征在于，還包括光纖保護裝置，所述光纖保護裝置包括接箍保護器和鋼扎帶，所述接箍保護器設(shè)置在所述保溫件和所述蒸發(fā)件的連接處，所述接箍保護器與所述測溫光纖配合使用；所述測溫光纖通過所述鋼扎帶固定在所述保溫件和所述蒸發(fā)件上。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)岱椒?，其特征在于，所述液態(tài)工質(zhì)的注入量根據(jù)所述測溫光纖所測溫度進行調(diào)節(jié)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于廢棄油氣井改造的地?zé)嵫b置及方法，其中地?zé)嵫b置包括設(shè)置在廢棄油氣井井口位置的換熱器以及位于廢棄油氣井井內(nèi)的無動力換熱器，無動力換熱器包括保溫件和蒸發(fā)件，換熱器、保溫件和蒸發(fā)件自上而下依次連通，向無動力取熱器中注入液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)在原油層中吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)工質(zhì)，氣態(tài)工質(zhì)依次經(jīng)過蒸發(fā)件和保溫件傳輸至換熱器中，氣態(tài)工質(zhì)在換熱器中內(nèi)冷凝放出熱量變?yōu)橐簯B(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)在重力作用下回流至廢棄油氣井井底。本發(fā)明實現(xiàn)了真正意義上的“取熱不取水”過程，并且運行過程中不需要水泵，降低運行成本。

技術(shù)研發(fā)人員：王俊逸,李龍,鞠貴冬,劉旭陽
受保護的技術(shù)使用者：雙良節(jié)能系統(tǒng)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29