CN112302598B - 一种超深层稠油油藏井下产生蒸汽的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超深层稠油油藏井下产生蒸汽的方法,涉及稠油开采技术领域。所述***包括,水平井,水平井水平段设于超深层稠油油层底部,所述水平井内设有注空气管;注入直井,所述注入直井设有多个,其内设有注燃料管,且注入直井的末端和所述水平井的水平段连接,所述注入直井末端还设有直燃式井下蒸汽发生器,在注入时,从注燃料管注入燃料,燃料管和套管之间的环空注水,空气从直井底端进入蒸汽发生器中共同产生蒸汽。本发明设计了水、燃料及空气三种介质的全新注入方式,显著提高了注入效率和井下每天能产生的蒸汽量;同时,本发明可根据不同超深层稠油油藏开发需要,调整水、燃料及空气注入量,实现蒸汽发生量的适时调控。
Description
技术领域
本发明涉及稠油开采技术领域,具体涉及一种超深层稠油油藏井下产生蒸汽的热采*** 及方法。
背景技术
超深层稠油油藏指的是埋藏深度超过2200米,地层条件下原油粘度大于50mPa·s的稠 油油藏。对于稠油油藏而言,由于稠油粘度高、流动性差,只有降低稠油粘度、提高稠油流 动性才能实现有效开采。
降低稠油粘度的方法有加热、掺稀油、化学降粘等,其中加热稠油,使稠油粘度降低的 热力采油方法应用最为广泛。目前,加热稠油的方法有井下电加热、地面注入高温蒸汽和井 下产生蒸汽等,几种方法的特点分别是:
(1)井下电加热技术是在井底将电能转换为热能,实现加热稠油的目的。该技术能耗高, 投入大,且很难加热远井地带稠油。
(2)地面注入高温蒸汽是在地面利用锅炉产生蒸汽,再将蒸汽注入油藏的一种热力采油 方法,包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和蒸汽辅助重力泄油等。地面注蒸汽开采稠油的方法已在浅层 稠油成功应用。目前该方法还不适用于超深层稠油开发,原因是高温蒸汽注入过程中存在较 大热损失,且井越深,热损失越大。地面高温蒸汽经注汽管线和井筒,注到超深层稠油油藏 中时热量已大量损耗,难以有效加热稠油并改善其流动性。
(3)井下产生蒸汽的方法是利用井下蒸汽发生器,在井底产生蒸汽,加热稠油实现降粘 开采。该方法解决了地面注入蒸汽面临的热损失问题,但需要通过油井狭窄的井筒通道,从 地面同时注入空气、燃料和水,供井下蒸汽发生器工作产生蒸汽。现有井下蒸汽发生器都是 在浅层中使用,并没有解决深层稠油开发问题。CN104747143提出一种利用同心连续串管, 向地层注入氧气、甲烷、和水。氧气和甲烷通过独立的管柱注入井底燃烧器进行燃烧,水通 过环空注入。这种由单井多管道注入多种介质的方式在浅井中可行,但对于超深层稠油的开 采,由于套管直径的限制,每根注入管道的直径也将受到限制,每种介质的日注入量也随之 减小,此外对于超深层稠油,由于埋藏深,注入介质也受到管道摩阻的影响更大,日注入量 更小。所以该技术在超深层稠油油藏中不适用。
此外,对于超深层稠油,现有井下蒸汽发生器产生蒸汽的方法还存在以下缺陷:一是每 天产生蒸汽的量有限,且效率低。原因是现有技术常采用单井注入燃料、水以及空气,由于 井筒的大小有限,井筒内注入燃料、水以及空气的管线内径较小,同时由于注入管柱长,注 入介质受到管道摩阻的影响更大,将减小蒸汽发生介质的日注入量,进而减少了蒸汽的日产 生量。每天产生的蒸汽量过低时,不能有效加热稠油,不利于稠油的高效开发。二是腐蚀等 安全风险高。原因是井筒中同时存在水和空气,容易对井筒及注入设备造成腐蚀,增加防腐 投入等生产成本,同时降低了生产的安全性。
发明内容
鉴于以上技术问题,本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供了一种超深层稠油油藏 井下产生蒸汽的热采***及方法,其在井下产生蒸汽的效率更高,同时降低了管柱被腐蚀的 风险。为达成上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种超深层稠油油藏井下产生蒸汽的***,包括
水平井,水平井水平段设于稠油油层底部,所述水平井内设有注空气管;
注入直井,所述注入直井设有多个,其内设有注燃料管,且注入直井的末端和所述水平 井的水平段连接,所述注入直井末端还设有直燃式井下蒸汽发生器,在注入时,从注燃料管 注入燃料,燃料管和套管之间的环空注水,空气从直井底端进入蒸汽发生器中共同产生蒸汽。
本发明的一种实施方式在于,所述水平井与所述注入直井的连接处设有偏心配注器,所 述偏心配注器上设有向所述注入直井注入空气的注气嘴。
本发明的一种实施方式在于,所述注入直井底部设有单流阀,所述单流阀使得空气从所 述水平井单向流入所述注入直井。
本发明的一种实施方式在于,所述水平井设有多个水平段。
本发明的一种实施方式在于,所述水平井井口连接有气源,所述注入直井井口连接有水 源及燃料罐。
本发明还公开了一种超深层稠油油藏井下产生蒸汽的方法,包括以下步骤:
S1、根据稠油油层的具体情况,钻一口具有适宜长度水平段的水平井,所述水平井穿过 储层,同时根据稠油油层的具体情况,设置多个连通水平段的注入直井,所述注入直井的末 端设有蒸汽发生器,在所述水平井内设置空气管柱;
S2、通过注入直井向蒸汽发生器内注入燃料和水,通过水平井向蒸汽发生器内注入空气, 通过点火装置点燃燃料,产生蒸汽,形成的蒸汽与燃烧后的尾气经出口一起注入储层。
本发明的有益效果主要有两点:
(1)本发明设计了水、燃料及空气三种介质的全新注入方式,显著提高了注入效率和井 下每天能产生的蒸汽量;同时,本发明可根据不同超深层稠油油藏开发需要,调整水、燃料 及空气注入量,实现蒸汽发生量的适时调控。
(2)本发明采用一口水平井集中注空气,供多口直井在井底产生蒸汽,形成了工厂化注 空气方式,极大节约了注空气成本和井筒的防腐成本;同时,燃烧后尾气与蒸汽一并注入储 层,提高了热利用率。
说明书附图
图1为实施例1的***结构示意图;
图2为实施例1的井下蒸汽发生器的结构示意图;
图3为实施例2的***结构示意图;
图中,1水平井,2注入直井,3注空气管,4燃料管,5气源,6燃料罐,7水源,8偏 心配注器,9单向阀,10井下蒸汽发生器,11井下封隔器,12燃烧室,13喷水嘴,14汽化 室,15空气入口,16水进口,17燃料进口。
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
如图1所示,在确认了超深层稠油储层的位置以及厚度后,钻一口水平段设于储层底部 的水平井1,在水平井1井口部分设置有空气压缩机作为气源5,其中,空气压缩机的型号以 及大小可根据实际所需的注入压力来选择;在水平井1内下注空气管3,可通过注空气管3 向水平井1内注入空气。
根据超深层稠油油藏的分布以及储层厚度,确定合适的注入点,并在这些注入点分别钻 一口注入直井2,且每一口注入直井2均和水平井1的水平段连接,在注入直井2的井口设 置有水源7和燃料罐6,在注入直井1内部设有燃料管4:在本实施例中,通过燃料管4注入 燃料,这些燃料可以选择液体燃料或者气体燃料,通过燃料管4和套管之间的环空向井下注 入水;在注入直井2的末端还安装有井下蒸汽发生器10,在本实施例中,井下蒸汽发生器10 采用的是美国EES公司生产制造的直燃式井下蒸汽发生器装置,同时配套使用井下封隔器11 是选用的Baker公司生产的C-2型耐热封隔器,下入到注入直井2底部,从而能够将井下蒸 汽发生器10固定在注入直井2的井筒底部,同时该设置可以使得注入直井2和水平井1不直 接连通,避免空气、水以及燃料的混合,造成管柱腐蚀甚至发生***。
为了使水平井1内的空气能够顺利的进入井下蒸汽发生器10中,在水平井1与注入直井 2连接的位置设置一个偏心配注器8,偏心配注器8朝向注入直井2的一端的出口上连接有注 气嘴,可通过注入直井2的实际需求调节注气嘴的大小,进而调节空气进入注入直井的量, 同时在注气嘴和井下蒸汽发生器10之间还设置有单流阀9,该单流阀9仅允许空气从水平井 1单向进入注入直井2,避免了空气甚至燃料、水的返排。
在安装井下蒸汽发生器10时,燃料管4连接井下蒸汽发生器10的燃料进口17,注入直 井2环空内的水通过水入口16进入蒸汽发生器10,空气通过设于蒸汽发生器10下部的空气 入口15进入。
如图2所示,介绍了应用于本实施例的井下蒸汽发生器10的具体结构,该井下蒸汽发生 器10通过井下封隔器11固定于注入直井2底部,井下蒸汽发生器10的上部设有水进口16 和燃料进口17,其中,燃料进口17和燃料管4连通,水进口16与环空连通,燃料进口17 下部为燃烧室12,燃料进口17通过管道连通燃烧室12,燃烧室12下部为汽化室14,水进 口16通过管道连通汽化室13。井下蒸汽发生器10的底部设有空气入口15,该空气入口15 的下部为单向阀9,空气入口15通过管道连通至燃烧室12。通过该井下蒸汽发生器10,能 够很好的适用于本发明的***及方法。
本领域技术人员应当知晓的是,本实施例中所举例的如设备井下蒸汽发生器装置10等, 是对本发明的应用作出解释,并不是对本发明的限定,在未改变本发明方法的条件下,采用 其他能够实现本发明功能的设备都在本发明的保护范围之内。
采用本发明的***在超深层稠油油藏的井下发生蒸汽,具体的操作步骤如下:
S1、根据超深层稠油油层的分布、储层厚度等情况,钻一口水平井,该水平井根据其位 置以及稠油油藏的分布范围,可设置多个分支水平段,且水平井的每一个水平段均设于储层 底部;同时根据超深层稠油油层的具体情况,设置多个连通水平段的注入直井,注入直井的 末端设有蒸汽发生器,设置的注入井能够保证其能够辐射周围的稠油油层,使得蒸汽驱能够 充分的发挥效果,在设置好注入直井后,在水平井内设置空气管柱,在水平段与注入直井连 接的位置,空气管柱设有相应的开口;
S2、通过注入直井向蒸汽发生器内注入燃料和水,通过水平井向蒸汽发生器内注入空气, 通过点火装置点燃燃料,产生蒸汽,形成的蒸汽与燃烧形成的尾气经出口一起注入储层。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于,水平井设有多个水平井段以覆盖整个超深层稠油油层, 其余与实施例1相同。
实例计算分析
与上述直燃式井下蒸汽发生器配套的有四组井下管柱,分别为:直径为23/8in(内径为 50.3mm,外径为60.3mm)的注空气管线、直径为11/4in(内径为32mm,外径为42.16mm)的注水管线、直径为1/2in(外径为12.7mm)燃料油输入管线和直径为1in(外径24.8mm)的 控制温度压力管线。设注入速度为v。
采用传统单井筒多根管柱注介质,其中一根管柱注水,根据该四种管线需要同时放进井 筒,所以井筒最小应该选择7in(内径为159.4mm)则从井口开始注入水的流量为:
而采用本专利提出的水平井注空气,直井单井筒单根管柱注燃料,油套环空注水,在采 用相同套管、燃料油管的情况下,则从井口开始注入水的流量为:
从上式可知,从理论计算,Q2>Q1,单位时间注水量比传统方法的单位时间注水量高达到百 倍,就算实际上由于注入量的提升,相应的燃料管道的尺寸也会扩大,考虑适宜的燃料和水 的配比,按照前述的水和燃料配比计算,其注入量相对于传统的注入方式也高达22倍。所以 在采用本设计的介质注入量要比传统单井筒多管柱介质注入量要多,更容易满足油田实际情 况下短时间内完成大量介质注入,节省成本。
本发明在上文已优选实施例公开,但是本领域的技术人员应理解的是,这些实施例仅用 于描述本发明,而不应理解为限制本发明的范围。在不脱离本发明原理的前提下,对本发明 的进一步改进也应视为在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种超深层稠油油藏井下产生蒸汽的***,其特征在于,包括
水平井,水平井水平段设于稠油油层底部,所述水平井内设有注空气管,通过注空气管向水平井内注入空气;
注入直井,所述注入直井设有多个,其内设有注燃料管,且注入直井的末端和所述水平井的水平段连接,所述注入直井末端还设有直燃式井下蒸汽发生器,通过燃料管注入燃料,通过燃料管和套管之间的环空向井下注入水;
所述井下蒸汽发生器的上部设有水进口和燃料进口,所述井下蒸汽发生器的底部设有空气入口;
利用所述水平井集中注空气,供多口所述注入直井在井底产生蒸汽。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述水平井与所述注入直井的连接处设有偏心配注器,所述偏心配注器上设有向所述注入直井注入空气的注气嘴。
3.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述注入直井底部设有单流阀,所述单流阀使得空气从所述水平井单向流入所述注入直井。
4.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述水平井设有多个水平段。
5.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述水平井井口连接有气源,所述注入直井井口连接有水源及燃料罐。
6.一种采用权利要求1-5任一所述的超深层稠油油藏井下产生蒸汽的***进行井下产生蒸汽的方法,其特征在于,
S1、根据稠油油层的具体情况,钻一口水平段长度适宜的水平井,所述水平井穿过储层,同时根据稠油油层的具体情况,设置多个连通水平段的注入直井,所述注入直井的末端设有蒸汽发生器,在所述水平井内设置空气管柱;
S2、通过注入直井向蒸汽发生器内注入燃料和水,通过水平井向蒸汽发生器内注入空气,通过点火装置点燃燃料,产生蒸汽,形成的蒸汽与燃烧形成的尾气经出口一起注入储层,实现对稠油的加热降粘。
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