CN104453805B - 一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其包括以下步骤：(1)注汽井与生产井大功率电加热；(2)向注汽井与生产井长油管与短油管内同时注入溶剂；(3)向注汽井长油管与短油管内同时注入溶剂与蒸汽混合流体，向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽混合流体，生产井短油管排液；(4)关闭电加热，向注汽井长油管与短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管与短油管同时排液。该发明方法比常规预热启动方法少了2/3以上时间，从而大大提高了热能利用率，可实现SAGD快速预热启动，加快了SAGD上产速度。此外，通过溶剂快速扩容与超破裂压力注入，可建立均匀泄油通道，实现提高产量与采收率的目的。
Description
技术领域
本发明是关于油田中的稠油油藏的开采方法，尤其涉及一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油(SAGD)快速启动方法。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油技术(简称：SAGD)是1978年加拿大Bulter所发明，在加拿大油砂矿区、我国的辽河油田、新疆油田等地的稠油油藏得到了成功应用。其原理是在同一油层部署上下叠置的水平井对，在上部注汽井中注入高干度蒸汽，蒸汽由于密度远远小于原油而向上超覆在地层中形成蒸汽腔，随着蒸汽的不断注入，蒸汽腔不断向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换。被加热的原油粘度降低，与冷凝水在重力作用下向下流动，从油层下部的水平生产井中采出。
相关文献指出，SAGD开采分为两个阶段：SAGD启动阶段和SAGD生产阶段。在SAGD启动阶段，目前SAGD启动通常有吞吐预热启动和注蒸汽循环预热启动两种方法，其中，吞吐预热启动注入压力高、温度高、容易对完井井身结构造成损害。注蒸汽循环预热启动加热均匀，启动平稳，一般分为三步：(1)蒸汽在两口井中循环，储层主要通过热传导来传递热量；(2)两井之间形成井间压差，注汽井压力高于生产井，使井间原油往生产井流动，为转入完全的SAGD生产作准备；(3)上部注蒸汽井环空停止排液，下部生产井停止注蒸汽，转入完全的SAGD生产阶段。
在进行SAGD生产之前，必须对井进行热循环启动。从将蒸汽注入生产井和注汽井到开始转为SAGD开采这个阶段称为启动阶段，或者预热阶段。预热阶段的目标是在最短时间内，实现油层的均匀加热，使注汽井和生产井均匀加热连通，注汽井与生产井之间建立泄油通道。
对于常规的注蒸汽循环预热，注汽井与生产井井筒内均下入一根伸入水平段脚尖的长油管与一根伸入水平段脚跟的短油管，蒸汽分别从上部注汽井与下部生产井井筒内的长油管注入，再分别从上部注汽井与下部生产井井筒内的短油管采出。依靠注入蒸汽与油层之间的热传导、热对流、与热辐射作用加热注汽井与生产井之间的油层，降低原油粘度到150厘泊以下，使之具有较好的流动性，从而在转入SAGD生产阶段后，注汽井与生产井之间的油层内原油能顺利流动并形成泄油通道，使得蒸汽腔能够不断扩展，原油能够不断下泄被采出。
但常规的注蒸汽循环预热方法，受到油层导热率、热扩散系数等热物性参数的影响，纯蒸汽循环预热加热速度慢，通常需要注蒸汽循环预热150－300天，注采井间油层内原油粘度才能达到150厘泊以下。由于循环预热要求从短油管排出的蒸汽具有至少10％的干度，因此要求注入蒸汽的井口干度较高，通常高于80％，尤其对于埋藏较深的油藏，则沿程蒸汽干度热损失更大，井口蒸汽干度通常需要达到100％。因此，在循环预热阶段将消耗大量的蒸汽与大量的热能，造成SAGD预热时间过长，初期开采成本居高不下，上产速度慢。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，以实现降低能耗、快速启动。
本发明的目的是这样实现的，一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，该方法至少包括以下步骤：
(1)注汽井与生产井电加热；
(2)向注汽井与生产井长油管与短油管内同时注入溶剂；
(3)向注汽井长油管和短油管内同时注入溶剂与蒸汽的混合流体，向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽的混合流体，生产井短油管排液；
(4)关闭电加热，向注汽井长油管和短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管和短油管同时排液。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(1)实施前，注汽井与生产井井筒内均下入一根伸入至水平段脚尖的长油管，一根伸入至水平段脚跟且与长油管相互平行的短油管，一根电加热管，以及一根热电偶温度监测管。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(1)中，采用电阻加热，每米水平段长度的最高电阻功率为1000－2000KW，最高温度为该油层压力对应的饱和蒸汽温度，通过地面灵活调节控制功率，从而控制最高加热温度。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(1)中，采用电磁、微波加热。
在本发明的一较佳实施方式中，步骤(1)中的加热时间为5－10天。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(2)中，溶剂类型为碳数从5－20的烷烃溶剂，溶剂温度为该油层压力下的饱和蒸汽温度。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(2)中，所选溶剂为在油层压力以及该压力对应的饱和蒸汽温度下，在相同溶剂摩尔分数下，对原油降粘幅度最高的溶剂或溶剂体系。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(2)中，单井溶剂总注入速度为100－500吨/天，长油管与短油管注入速度为1：1，注入压力最高超过油层破裂压力0.3－0.5MPa，注入时间为1－3天。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(3)中，注汽井总注入速度100－200吨/天，长油管与短油管注入质量速度比例为1：1，生产井长油管注入速度为100吨/天，生产井短油管排液，短油管排液速度为100－200吨/天。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(3)中，所述混合流体中的溶剂与蒸汽的质量比为三级，并随注入时间逐级下降；具体地，在前5－10天，溶剂与蒸汽质量比例为2：1；在中间5－10天，溶剂与蒸汽质量比例为1：1；在最后5－10天，溶剂与蒸汽质量比例为1：2；该步骤时间为15－30天；
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(3)中，注汽井注入压力从高于油层破裂压力0.3－0.5MPa线性逐渐下降到高于原始油藏压力0.3－0.5MPa；生产井排液压力从油层破裂压力线性逐渐下降到原始油藏压力；注采井间压差始终保持为0.3－0.5MPa。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(4)中，对于SAGD生产阶段注入蒸汽的井底干度小于50％时，适时开启注汽井内电加热，原位加热并提高蒸汽干度。
由上所述，本发明的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，首先采用井下电阻/电磁/微波加热，快速预热井筒附近1米左右油层，然后注汽井与生产井同步注入液态溶剂实现快速扩容与溶剂快速溶油，降低井筒附近原油粘度，接着以一定比例注入溶剂与蒸汽的混合流体，并逐渐调整溶剂与蒸汽比例，在注采井间快速建立泄油通道，最后注汽井完全改为注蒸汽，生产井完全改为生产，从而转入SAGD生产阶段。
本发明的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，具有以下技术效果：
(1)本发明所提供的SAGD启动方法，首先采用大功率电加热器使井筒附近1米左右油层范围内快速升温到饱和蒸汽温度，这一过程仅需要5－10天；而常规的注蒸汽循环预热加热井筒附近1米范围内油层需要30－50天；
(2)在井筒附近升温以后，向注汽井与生产井内高于油层破裂压力高速同时注入热溶剂，由于井筒附近温度已经较高，溶剂快速进入井筒附近油层，进一步溶油降粘，并通过超破裂压力产生的微裂缝进入注汽井与生产井之间油层中部，加大溶油降粘范围，建立注汽井与生产井之间的压力连通；
(3)溶剂沿裂缝突破注汽井与生产井之间油层后，向注汽井持续注入溶剂与蒸汽复合流体(混合流体)，而生产井采用循环注采，注汽井的注入压力与生产井的排液压力逐级同步下降，压差保持恒定，有利于生产井稳定井筒内压力，保证注汽井注入的流体沿着水平段均匀进入生产井，实现泄油通道的均匀建立，防止单点突破；同时，由于蒸汽对注汽井与生产井之间的泥岩/砂泥岩夹层或低渗透层具有较好的溶蚀作用，因此，逐级增加蒸汽比例，可溶蚀注汽井与生产井水平段之间的低渗透夹层段，提高整体泄油能力与泄油的均匀性。而溶剂的存在可以进一步加速降粘，实现注汽井与生产井水平段之间油层内原油粘度快速下降到150厘泊的目的；
(4)与常规SAGD循环预热启动方法相比，本发明提出的上述方法，总体预热时间只需要21－43天，比常规预热启动方法少了2/3以上时间，从而大大提高了热能利用率，可实现SAGD快速预热启动，加快了SAGD上产速度；此外，通过溶剂快速扩容与超破裂压力注入，可建立均匀泄油通道，实现提高产量与采收率的目的。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中：
图1：为本发明稠油油藏蒸汽辅助重力泄油(SAGD)快速启动方法的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提出一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，首先采用井下电加热，快速预热井筒附近油层，然后注汽井与生产井同步注入液态溶剂实现快速扩容与溶剂快速溶油，降低井筒附近原油粘度，接着以一定比例注入溶剂与蒸汽的混合流体，并逐渐调整溶剂与蒸汽比例，在注采井间快速建立泄油通道，最后注汽井完全改为注蒸汽，生产井完全改为生产，从而转入SAGD生产阶段；
具体地，该方法至少包括以下步骤：
(1)注汽井与生产井电加热；
(2)向注汽井与生产井长油管与短油管内同时注入溶剂；
(3)向注汽井长油管和短油管内同时注入溶剂与蒸汽的混合流体，向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽的混合流体，生产井短油管排液；
(4)关闭电加热，向注汽井长油管和短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管和短油管同时排液。
本发明的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法比常规预热启动方法少了2/3以上时间，从而大大提高了热能利用率，可实现SAGD快速预热启动，加快了SAGD上产速度；此外，通过溶剂快速扩容与超破裂压力注入，可建立均匀泄油通道，能够提高产量与采收率。
实施例一
本实施例提供一种稠油油藏SAGD快速启动方法，首先在SAGD注汽井与生产井井筒内均下入一根伸入至水平段脚尖的长油管，一根伸入至水平段脚跟且与长油管相互平行的短油管，一根电加热管，以及一根热电偶温度监测管。
所述稠油油藏SAGD快速启动方法包括以下具体步骤：
(1)对注汽井和生产井进行大功率电加热，采用电阻加热，最高电阻功率为1000KW/单位水平段长度(m)，最高温度为该油层压力对应的饱和蒸汽温度，通过地面灵活调节控制功率，从而控制最高加热温度，加热时间为10天。
(2)向注汽井与生产井长油管和短油管内同时注入溶剂，溶剂类型为碳数为5的烷烃溶剂，溶剂温度为该油层压力下的饱和蒸汽温度，通过高温粘度测试结果表明，所选溶剂为在油层压力以及该压力对应的饱和蒸汽温度下，在相同溶剂摩尔分数下，该溶剂对该原油降粘幅度最高；单井溶剂总注入速度为100吨/天，长油管与短油管注入速度为1：1，注入压力最高超过油层破裂压力0.3MPa，注入时间为3天。
(3)向注汽井长油管和短油管内同时注入溶剂与蒸汽的混合流体，单井总注入速度200吨/天，长油管与短油管注入比例为1：1；向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽的混合流体，注入速度为100吨/天，生产井短油管排液，排液速度为200吨/天。溶剂与蒸汽的质量比为三级并逐级下降；该步骤时间为15天，具体地，在前5天，溶剂与蒸汽的质量比例为2：1；在中间5天，溶剂与蒸汽的质量比例为1：1；在最后5天，溶剂与蒸汽的质量比例为1：2；注汽井注入压力从高于油层破裂压力0.3MPa逐渐下降到高于原始油藏压力0.3MPa；生产井排液压力从油层破裂压力逐渐下降到原始油藏压力；注采井间压差始终保持为0.3MPa。
(4)关闭电加热，向注汽井长油管和短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管和短油管同时排液，进入SAGD生产阶段。
与相邻SAGD井对采用常规注蒸汽循环预热启动方法相比，本实施例总体预热时间只需要28天，比常规预热启动方法少了2/3以上时间(常规方法：150天)，从而大大提高了热能利用率，可实现SAGD快速预热启动，加快了SAGD上产速度；此外，通过溶剂快速扩容与超破裂压力注入，可建立均匀泄油通道，实现提高产量与采收率的目的。
实施例二
本实施例的井网结构与实施例一相同，其区别在于以下具体步骤：
(1)对注汽井和生产井进行大功率电加热，采用电阻加热，最高电阻功率为1500KW/单位水平段长度(m)，最高温度为该油层压力对应的饱和蒸汽温度，通过地面灵活调节控制功率，从而控制最高加热温度，加热时间为7天。
(2)向注汽井与生产井长油管和短油管内同时注入溶剂，溶剂类型为碳数10的烷烃溶剂，溶剂温度为该油层压力下的饱和蒸汽温度，通过高温粘度测试结果表明，所选溶剂为在油层压力以及该压力对应的饱和蒸汽温度下，在相同溶剂摩尔分数下，该溶剂对该原油降粘幅度最高；单井溶剂总注入速度为300吨/天，长油管与短油管注入速度为1：1，注入压力最高超过油层破裂压力0.4MPa，注入时间为2天。
(3)向注汽井长油管和短油管内同时注入溶剂与蒸汽的混合流体，单井总注入速度150吨/天，长油管与短油管注入比例为1：1；向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽的混合流体，注入速度为100吨/天，生产井短油管排液，排液速度为150吨/天。溶剂与蒸汽的质量比为三级并逐级下降；该步骤时间为21天，具体地，在前7天，溶剂与蒸汽的质量比例为2：1；在中间7天，溶剂与蒸汽的质量比例为1：1；在最后7天，溶剂与蒸汽的质量比例为1：2；注汽井注入压力从高于油层破裂压力0.4MPa逐渐下降到高于原始油藏压力0.4MPa；生产井排液压力从油层破裂压力逐渐下降到原始油藏压力；注采井间压差始终保持为0.4MPa。
(4)关闭电加热，向注汽井长油管和短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管和短油管同时排液，进入SAGD生产阶段。
与相邻SAGD井对采用常规注蒸汽循环预热启动方法相比，本实施例总体预热时间只需要30天，比常规预热启动方法少了2/3以上时间(常规方法150天)，从而大大提高了热能利用率，可实现SAGD快速预热启动，加快了SAGD上产速度；此外，通过溶剂快速扩容与超破裂压力注入，可建立均匀泄油通道，实现提高产量与采收率的目的。
实施例三
本实施例的井网结构与实施例一相同，其区别在于以下具体步骤：
(1)对注汽井和生产井进行大功率电加热，采用电阻加热，最高电阻功率为2000KW/单位水平段长度(m)，最高温度为该油层压力对应的饱和蒸汽温度，通过地面灵活调节控制功率，从而控制最高加热温度，加热时间为5天。
(2)向注汽井与生产井长油管和短油管内同时注入溶剂，溶剂类型为碳数20的烷烃溶剂，溶剂温度为该油层压力下的饱和蒸汽温度，通过高温粘度测试结果表明，所选溶剂为在油层压力以及该压力对应的饱和蒸汽温度下，在相同溶剂摩尔分数下，该溶剂对该原油降粘幅度最高；单井溶剂总注入速度为500吨/天，长油管与短油管注入速度为1：1，注入压力最高超过油层破裂压力0.5MPa，注入时间为1天。
(3)向注汽井长油管和短油管内同时注入溶剂与蒸汽的混合流体，单井总注入速度100吨/天，长油管与短油管注入比例为1：1；向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽的混合流体，注入速度为100吨/天，生产井短油管排液，排液速度为100吨/天。溶剂与蒸汽的质量比为三级并逐级下降；该步骤时间为30天，具体地，在前10天，溶剂与蒸汽的质量比例为2：1；在中间10天，溶剂与蒸汽的质量比例为1：1；在最后10天，溶剂与蒸汽的质量比例为1：2；注汽井注入压力从高于油层破裂压力0.5MPa逐渐下降到高于原始油藏压力0.5MPa；生产井排液压力从油层破裂压力逐渐下降到原始油藏压力；注采井间压差始终保持为0.5MPa。
(4)关闭电加热，向注汽井长油管和短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管和短油管同时排液，进入SAGD生产阶段。
与相邻SAGD井对采用常规注蒸汽循环预热启动方法相比，本实施例总体预热时间只需要36天，比常规预热启动方法少了2/3以上时间(常规方法150天)，从而大大提高了热能利用率，可实现SAGD快速预热启动，加快了SAGD上产速度；此外，通过溶剂快速扩容与超破裂压力注入，可建立均匀泄油通道，实现提高产量与采收率的目的。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，该方法至少包括以下步骤：
(1)注汽井与生产井电加热，最高温度为该油层压力对应的饱和蒸汽温度；
(2)向注汽井与生产井长油管与短油管内同时注入溶剂；溶剂类型为碳数从5－20的烷烃溶剂，溶剂温度为该油层压力下的饱和蒸汽温度；单井溶剂总注入速度为100－500吨/天；注入压力最高超过油层破裂压力0.3－0.5MPa；
(3)向注汽井长油管和短油管内同时注入溶剂与蒸汽的混合流体，向生产井长油管内注入溶剂与蒸汽的混合流体，生产井短油管排液；所述混合流体中的溶剂与蒸汽的质量比为三级，并随注入时间逐级下降；具体地，在前5－10天，溶剂与蒸汽质量比例为2：1；在中间5－10天，溶剂与蒸汽质量比例为1：1；在最后5－10天，溶剂与蒸汽质量比例为1：2；该步骤时间为15－30天；注汽井注入压力从高于油层破裂压力0.3－0.5MPa线性逐渐下降到高于原始油藏压力0.3－0.5MPa；
(4)关闭电加热，向注汽井长油管和短油管内同时注入纯蒸汽，生产井长油管和短油管同时排液。
2.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(1)实施前，注汽井与生产井井筒内均下入一根伸入至水平段脚尖的长油管，一根伸入至水平段脚跟且与长油管相互平行的短油管，一根电加热管，以及一根热电偶温度监测管。
3.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(1)中，采用电阻加热，每米水平段长度的最高电阻功率为1000－2000KW，通过地面灵活调节控制功率，从而控制最高加热温度。
4.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(1)中，采用电磁或微波加热。
5.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：步骤(1)中的加热时间为5－10天。
6.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(2)中，所选溶剂为在油层压力以及该压力对应的饱和蒸汽温度下，在相同溶剂摩尔分数下，对原油降粘幅度最高的溶剂。
7.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(2)中，长油管与短油管注入速度为1：1，注入时间为1－3天。
8.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(3)中，注汽井总注入速度100－200吨/天，长油管与短油管注入质量速度比例为1：1，生产井长油管注入速度为100吨/天，生产井短油管排液，短油管排液速度为100－200吨/天。
9.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(3)中，生产井排液压力从油层破裂压力线性逐渐下降到原始油藏压力；注采井间压差始终保持为0.3－0.5MPa。
10.如权利要求1所述的稠油油藏蒸汽辅助重力泄油快速启动方法，其特征在于：在步骤(4)中，对于SAGD生产阶段注入蒸汽的井底干度小于50％时，适时开启注汽井内电加热，原位加热并提高蒸汽干度。
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