CN106593379B - 一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置。所述方法包括：将两组水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置分别置于注汽井和生产井内；所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒的长度与所述注汽井的水平段长度相同，或与所述生产井的水平段长度相同；所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒执行加热操作；监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度，待所述注汽井和所述生产井之间的井间温度达到预设第一温度时，所述电加热棒停止执行加热操作。可以实现SAGD快速预热启动。
Description
技术领域
本申请涉及稠油油田采油技术领域，特别涉及一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD)开采技术是1978年加拿大巴特勒(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双水平井，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。
SAGD开采可以分为两个阶段：SAGD启动阶段和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。
在SAGD启动阶段，目前通常采用注蒸汽循环预热启动方法。该方法的主要原理是：使蒸汽在注汽井和生产井中循环，通过热传导的方式对注汽井附近的油层以及生产井附近的油层进行加热；注汽井和生产井之间形成井间压差，注汽井压力高于生产井，使两口井之间的原油往生产井流动，为转入完全SAGD生产阶段做准备。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于受到油层导热率、热扩散系数等热物性参数的影响，现有技术中所采用的纯蒸汽循环加热速度较慢，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。因此，在SAGD启动阶段将消耗大量蒸汽和热能，造成SAGD预热时间过长，初期开采成本居高不下，生产速度慢。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置，以实现SAGD快速预热启动。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置是这样实现的：
一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，包括：
将两组水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置分别置于注汽井和生产井；所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒的长度与所述注汽井的水平段长度相同，或与所述生产井的水平段长度相同；
所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒执行加热操作；
监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度，待所述注汽井和所述生产井之间的井间温度达到预设第一温度时，所述电加热棒停止执行加热操作。
优选方案中，通过地面供电装置对所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒供电，所述电加热棒通电后执行加热操作。
优选方案中，对于所述电加热棒，其每米所需电加热功率为10千瓦。
优选方案中，所述电加热棒执行加热操作的时间为20～30天。
优选方案中，在所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中的电加热棒执行加热操作时，对所述电加热棒的温度进行控制。
优选方案中，通过温度控制器将所述电加热棒的温度控制在预设第一温度。
优选方案中，所述预设第二温度为300～350摄氏度。
优选方案中，所述预设第一温度为100～120摄氏度。
优选方案中，所述注汽井和的水平段长度为200～350米；述生产井的水平段长度为200～350米。
一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置，所述装置包括：连续油管，所述连续油管内穿设有一根电加热棒，所述电加热棒的一端通过电缆与地面供电装置相连，其另一端与所述连续油管可拆卸连接，所述电加热棒与所述连续油管之间填充绝缘导热材料。
优选方案中，所述绝缘导热材料为氧化镁。
优选方案中，所述连续油管位于井口的一端密封连接有连续油管密封头。
优选方案中，所述电缆穿出井口的一端连接有电缆密封头。
本申请实施例提供了一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置，在SAGD启动阶段采用电加热方式对水平井的水平段进行均匀加热，该预热过程仅需要20～30天，可以有效缩短SAGD预热时间。因此，可以实现SAGD快速预热启动，可以加快SADG的生产速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置实施例的组成结构示意图；
图2是本申请一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法实施例的流程图；
图3是本申请实施例中采用本申请方法进行水平井蒸汽辅助重力泄油启动的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法及装置。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
现有技术采用的注蒸汽循环预热启动方法是将高干度蒸汽从水平井一端注入，另一端产出，从而对水平井的水平段进行加热。由于水平井的水平段较长，在循环预热过程中，可能存在热量损失，所以蒸汽温度可能不断降低，可能导致水平段温度分布不均匀。不仅如此，在现有技术中的注蒸汽循环预热启动方法实施过程中，蒸汽与地层直接接触，可能导致渗透率高的地层被渗入的蒸汽较多，加热较快，渗透率低的地层被渗入的蒸汽较少，加热较慢。从而也可能导致水平段循环预热不均匀。因此，该方法可能导致水平段的有效热连通不够充分，可能降低水平段的动用程度，可能影响后续SAGD生产阶段的原油产量。
图1是本申请水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置实施例的组成结构示意图。如图1所示，所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置可以包括：连续油管100，所述连续油管100内穿设有一根电加热棒200，所述电加热棒200的一端通过电缆300与地面供电装置相连，其另一端与所述连续油管100可拆卸连接，所述电加热棒200与所述连续油管100之间填充绝缘导热材料400。
具体地，所述连续油管100可以是圆柱筒形，其伸入所述注汽井或所述生产井内的一端可以是封闭的。所述连续油管100位于井口的一端可以通过所述连续油管密封头与井口之间密封设置。
所述电加热棒200的长度可以与所述注汽井或所述生产井的水平段的长度相同。从而可以实现所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒200分别覆盖所述注汽井和所述生产井的整个水平段。所述电加热棒200可以采用金属导电材料制成。所述金属导电材料可以包括：铜、铜合金和铁。所述电加热棒200的横截面半径小于所述连续油管100的横截面半径。进一步地，所述电加热棒200的横截面半径可以是所述连续油管100的横截面半径的一半。
所述电缆300穿出井口的一端与所述地面供电装置电性连接，其穿出井口的一端通过电缆密封头与所述连续油管100之间密封设置。
所述绝缘导热材料400填充在所述连续油管100与所述电加热棒200之间，其可以用于传导所述电加热棒200的热量。在一种实施方式中，所述绝缘导热材料400可以为氧化镁。
利用所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置进行蒸汽辅助重力泄油循环预热启动的具体过程可以按照下述方式进行。首先，可以将所述电加热棒200及与其相连的所述电缆300置于所述连续油管100内，并固定于所述连续油管100中。可以将所述电缆300与井口的所述地面供电装置电性连接。可以将所述连续油管100置于所述注汽井和所述生产井中的指定位置，也就是所述注汽井和所述生产井的水平段末端。其中，所述电缆300穿出进口的一端与所述连续油管100之间通过电缆密封头密封，所述连续油管100位于井口的一端与井口之间通过连续油管密封头密封连接。然后，通过所述地面供电装置向所述电缆300供电，所述电加热棒200执行加热操作，所述电加热棒200的热量通过所述绝缘导电材料500传递给所述连续油管100，进而对所述注汽井和所述生产井的水平段附近2.5米处的油层进行加热。最后，可以通过温度传感器监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度。所述温度传感器可以在所述地面供电装置内，也可以放置于所述注汽井或所述生产井内。待所述注汽井和所述生产井之间的井间温度达到100～120摄氏度时，所述地面供电装置可以停止对所述电缆300供电，从而所述电加热棒200停止执行加热操作。或者，可以通过温度传感器监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度，以及监控所述电加热棒200的温度；待所述井间温度与所述电加热棒200的温度之间的温度差值达到200～230摄氏度时，所述地面供电装置可以停止对所述电缆300通电，从而所述电加热棒200停止执行加热操作。可以取出所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置。
例如，采用本申请装置对新疆油田某区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动。该区块的储层孔隙度为27.3～35.1百分比，其平均孔隙度为31.5百分比。该区块的储层渗透率为455.1～4708毫达西，其平均渗透率为2437.1毫达西。该区块的储层含油饱和度为63.8～80.3百分比，其平均饱和度为73.2百分比。该区块的油层厚度为11.4～44.9米，其平均厚度为32.2米。该区块的注汽井和生产井的井深均为260米，其水平段长度为320米。采用本发明装置对该区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动时，电加热棒的总功率为3200千瓦。通电后，电加热棒的温度控制在320摄氏度，经过20天后，注汽井和生产井之间的井间温度达到110摄氏度。注汽井和生产井之间实现热连通。如果采用现有技术中纯蒸汽循环加热对该区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动，需要耗时约185天。不仅如此，采用蒸汽循环加热时，每天注蒸汽量约为120吨，而生产1吨蒸汽约为150元，最终总成本为3330000元。然而，采用本发明装置时，最终电加热总成本约为1536000元。由此可见，相比现有技术中蒸汽循环加热的方式，采用本申请装置进行SAGD预热启动可以节约成本达1794000元，可以大大减少循环预热的时间，可以实现快速启动的效果。同时可以减少蒸汽使用量，可以降低能耗。
利用所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置实施例，可以在SAGD启动阶段采用电加热方式对水平井的水平段进行均匀加热，该预热过程仅需要20～30天，可以有效缩短SAGD预热时间。同时，还可以大幅度减少蒸汽用量。因此，可以大大提高热能利用率，可以实现SAGD快速预热启动，可以加快SADG的生产速度。不仅如此，通过覆盖整个水平段的电加热棒执行加热操作，仅利用热传导的方式，可以实现整个水平段的温度分布均匀。因此，可以使整个水平段的有效热连通段达到百分之百，可以提高水平段的动用程度，进一步可以提高后续SAGD生产阶段的原油产量。
图2是本申请一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法实施例的流程图。如图2所示，所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，包括以下步骤。
步骤S101：将两组水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置分别置于注汽井和生产井内。
参照本申请提供的装置实施例，所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置可以包括：连续油管、电加热棒、电缆和绝缘导电材料。
可以分别将两组水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置置于注汽井和生产井。所述注汽井内水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒的长度可以与所述注汽井的水平段长度相同。所述生产井内水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒的长度可以与所述生产井的水平段长度相同。所述注汽井的水平段长度可以为200～350米。所述生产井的水平段长度可以为200～350米。
例如，图3是本申请实施例中采用本申请方法进行水平井蒸汽辅助重力泄油启动的示意图。如图3所示，可以分别将两组水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置置于注汽井和生产井。水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中的连续油管两端分别位于注汽井的井口和井末端位置处，以及分别位于生产井的井口和井末端位置处。水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置通过电缆与地面供电装置电性连接，电加热棒覆盖注汽井的整个水平段或生产井的整个水平段。
步骤S102：所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中的电加热棒执行加热操作。
具体地，通过地面供电装置对所述电加热棒供电，所述电加热棒通电后可以执行加热操作。所述电加热棒的热量通过所述绝缘导电材料传递给所述连续油管。可以利用热传导对所述注汽井和所述生产井之间的油层进行加热。进一步地，可以对所述注汽井附近2.5米处内的油层或所述生产井附近2.5米处内的油层进行加热。同时，所述电加热棒为直径均匀的加热棒，当所产生的热量传递至所述注汽井水平段位置处的连续油管，和所述生产井的水平段位置处的连续油管时，传递至水平段中不同位置处的连续油管的热量是均匀的。从而可以实现所述注汽井中整个水平段位置处的油层，以及所述生产井中整个水平段位置处的油层均匀加热。
在加热过程中，所述电加热棒的温度较高，例如350摄氏度以上，可能会导致水平段的油层受损。为此，在所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒执行加热操作时，可以对所述电加热棒的温度进行控制。通过温度控制器可以对所述电加热棒的温度进行控制。进一步地，可以通过温度控制器将所述电加热棒的温度控制在预设第一温度。所述预设第一温度可以为300～350摄氏度，既可以保证整个所述水平段均匀加热，也可以避免因加热温度过高导致水平段的油层受损。对于所述电加热棒，其每米所需电加热功率可以为10千瓦。
进一步地，所述通过温度控制器将所述电加热棒的温度控制在预设第一温度，可以包括：利用温度传感器可以监测所述电加热棒的温度；根据所述监测的电加热棒的温度，利用温度控制器调节所述地面供电装置的输出功率，可以将所述电加热棒的温度控制在预设第一温度。
在一种实施方式中，可以调节所述地面供电装置的输出功率至预设初始功率。可以利用温度传感器监测所述电加热棒的温度。待所述电加热棒的温度达到预设初始温度时，可以调节所述地面供电装置的输出功率至预设恒温功率，直到所述电加热棒的温度达到预设第一温度。所述预设初始功率可以为900～1500千瓦。所述预设恒温功率可以为2400～3600千瓦。所述预设初始温度可以为100～150摄氏度。
例如，针对新疆油田某区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动，该区块的注汽井和生产井的井深均为260米，其水平段长度为320米。该区块的储层孔隙度为27.3～35.1百分比，其平均孔隙度为31.5百分比。该区块的储层渗透率为455.1～4708毫达西，其平均渗透率为2437.1毫达西。该区块的储层含油饱和度为63.8～80.3百分比，其平均饱和度为73.2百分比。该区块的油层厚度为11.4～44.9米，其平均厚度为32.2米。可以将电加热棒与地面供电装置连通。可以调节地面供电装置的输出功率至1200千瓦。待电加热棒的温度达到120摄氏度时，可以调节地面供电装置的输出功率至3200千瓦，直到电加热棒的温度达到320摄氏度。
步骤S103：监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度，待所述注汽井和所述生产井之间的井间温度达到预设第二温度时，所述电加热棒停止执行加热操作。
具体地，可以通过温度传感器监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度。待所述注汽井和所述生产井之间的井间温度达到预设第二温度时，所述电加热棒可以停止执行加热操作。可以取出所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置。所述电加热棒执行加热操作的时间可以为20～30天。所述预设第二温度可以为100～120摄氏度。
例如，采用本申请方法对新疆油田某区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动。该区块的储层孔隙度为27.3～35.1百分比，其平均孔隙度为31.5百分比。该区块的储层渗透率为455.1～4708毫达西，其平均渗透率为2437.1毫达西。该区块的储层含油饱和度为63.8～80.3百分比，其平均饱和度为73.2百分比。该区块的油层厚度为11.4～44.9米，其平均厚度为32.2米。该区块的注汽井和生产井的井深均为260米，其水平段长度为320米。采用本发明方法对该区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动时，电加热棒的总功率为3200千瓦。通电后，电加热棒的温度控制在320摄氏度，经过20天后，注汽井和生产井之间的井间温度达到110摄氏度。注汽井和生产井之间实现热连通。如果采用现有技术中纯蒸汽循环加热对该区块的水平井进行蒸汽辅助重力泄油启动，需要耗时约185天。不仅如此，采用蒸汽循环加热时，每天注蒸汽量约为120吨，而生产1吨蒸汽约为150元，最终总成本为3330000元。然而，采用本发明方法时，最终电加热总成本约为1536000元。由此可见，相比现有技术中蒸汽循环加热的方法，本申请方法可以节约成本达1794000元，可以大大减少循环预热的时间，可以实现快速启动的效果。同时可以减少蒸汽使用量，可以降低能耗。
在另一种实施方式中，可以通过温度传感器监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度，以及监控所述电加热棒的温度。待所述井间温度与所述电加热棒的温度之间的温度差值减小到预设温度阈值时，所述电加热棒可以停止执行加热操作。可以取出所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置。所述预设温度阈值可以为200～230摄氏度。
所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法实施例，在SAGD启动阶段采用电加热方式对水平井的水平段进行均匀加热，该预热过程仅需要20～30天，可以有效缩短SAGD预热时间。同时，还可以大幅度减少蒸汽用量。因此，可以大大提高热能利用率，可以实现SAGD快速预热启动，可以加快SADG的上产速度。不仅如此，通过覆盖整个水平段的电加热棒执行加热操作，仅利用热传导的方式，可以实现整个水平段的温度分布均匀。因此，可以使整个水平段的有效热连通段达到百分之百，可以提高水平段的动用程度，进一步可以提高后续SAGD生产阶段的原油产量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，其特征在于，包括：
将两组水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置分别置于注汽井和生产井内；所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒的长度与所述注汽井的水平段长度相同，或与所述生产井的水平段长度相同；
所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中的电加热棒执行加热操作；在所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒执行加热操作时，通过温度控制器将所述电加热棒的温度控制在预设第二温度；其中，所述预设第二温度为300～350摄氏度；
监测所述注汽井和所述生产井之间的井间温度，待所述注汽井和所述生产井之间的井间温度达到预设第一温度时，所述电加热棒停止加热操作。
2.根据权利要求1所述的一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，其特征在于，通过地面供电装置对所述水平井蒸汽辅助重力泄油启动装置中电加热棒供电，所述电加热棒通电后执行加热操作。
3.根据权利要求1所述的一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，其特征在于，对于所述电加热棒，其每米所需电加热功率为10千瓦。
4.根据权利要求1所述的一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，其特征在于，所述电加热棒执行加热操作的时间为20～30天。
5.根据权利要求1所述的一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，其特征在于，所述预设第一温度为100～120摄氏度。
6.根据权利要求1所述的一种水平井蒸汽辅助重力泄油启动方法，其特征在于，所述注汽井的水平段长度为200～350米；所述生产井的水平段长度为200～350米。
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