CN113266327A - 一种油气井下多功能涡流加热装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气井下多功能涡流加热装置与方法。该装置主要包括采油树、连续油管、井下管道涡流加热器、封隔器、供电***、固定支架、蒸汽***以及氮气***。该方法主要通过安装在连续油管外部的管道涡流加热器加热连续油管，使得油管成为井下气体高温加热装置。在稠油开采中可以通过蒸汽***从井口向油管中加压注入约150℃‑200℃的低温蒸汽，蒸汽到达储层段油管将再次被加热成约370℃的高温蒸汽然后进入储层。在致密砂岩气的开采过程中可以通过氮气***向油管内加压注入氮气，氮气在油管高温区域被加热随后经射孔裂缝进入储层随后在储层区域沿着储层裂缝面进入储层深部加热储层里的水相，解除水相圈闭损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气井下多功能涡流加热装置与方法，可以辅助稠油开采、解除致密砂岩储层水相圈闭损害，提升油气采收率。
背景技术
我国油气资源量巨大，油气资源类型也十分丰富，不但有稠油、高凝油等常规石油资源也有致密油、致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规油气资源。近一个世纪以来我国不断地勘探出新的油气资源，日前在塔里木盆地又新发现探明储量为10亿吨级的超深大型油气田，可见我国油气资源的远景资源量不可估计。但是，随着油气资源的不断开发随之也带来了新的问题和挑战，例如，如何在只有一口井的情况下实现井下加热就是一大技术难题。在致密砂岩气、稠油等油气资源开采过程中出现的致密砂岩储层的水相圈闭损害，稠油黏度太高导致难以开采等问题都可以通过热能解决，所以急需一种高效、可靠、方便、兼容性强的井下加热装置和方法。
相较于中国专利号CN 110029976A公开的“一种热氮气辅助稠油油藏蒸汽吞吐采油***及方法”该***主要是利用热能辅助稠油开采，且在传统的蒸汽吞吐法基础上加入了一定比例的氮气来作为改进，与本发明装置与方法不同的是：1.该方法的热能都来自于地面加热的高温蒸汽并无加热技术上的创新而本装置与方法的热能主要来自于井下加热装置；2.该***仅能用于辅助稠油开采，本发明还可以用于解除致密砂岩储层水相圈闭损害；3.该***中的氮气是用于混合于热蒸汽中用于改进蒸汽吞吐法，本发明中的氮气是作为热能的载体将热能带入致密砂岩气的储层深部用于解除水相圈闭损害，二者从使用角度上不同。
相较于中国专利公开号CN 105134151 A公开的“一种热氮气增能降粘增产工艺”该工艺通过采用降粘剂以及高温氮气段塞注入，分四个段塞注入储层进而辅助稠油开采。与本发明装置与方法不同的是：1.该发明工艺中所用氮气是为了利用氮气携带热能对稠油进行降粘然后辅助开采，本发明中的氮气是用于致密砂岩气开采；2.该发明工艺并无加热装置上的创新且加热装置在地面，本发明针对不同油气井创新了一种兼容性强的井下加热装置；3.该发明工艺仅能用于段塞注入式稠油热采，本发明中的装置与方法不仅可以辅助稠油热采也可用于热激解除致密砂岩气水相圈闭损害。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种油气井下多功能涡流加热装置与方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过一种油气井下多功能涡流加热装置，该装置包括：采油树，连续油管、井下管道涡流加热器、封隔器、供电***、固定支架、蒸汽***、氮气***。
进一步的是：所述井下多功能涡流加热装置的核心部分是井下管道涡流加热器，由金属线圈和保护罩组成并且通过固定支架安装在连续油管储层段上部，保护罩的材质为耐高温绝缘材料(详见附图2)。
进一步的是：所述井下管道涡流加热器可以实现对储层段油管的加热使其温度可以达到200℃-700℃。
进一步的是：所述供电***包括地面电源，以及铠装电缆，电缆从套管环空走线对井下管道涡流加热器进行供电。
进一步的是：所述封隔器安装在储层段套管环空处，具***置为井下管道涡流加热器下方，用于在井下储层段形成密闭空间。
进一步的是：所述采油树安装在井口，采油树内部与连续油管相连。
进一步的是：所述蒸汽***在地面，包括蒸汽发生器、蒸汽增压泵以及采油树，三者之间通过高压防腐蚀管道相连，采用机械密封。
进一步的是：所述氮气***在地面，包括氮气储罐、氮气增压泵以及采油树，三者之间通过高压管道相连，采用机械密封。
本发明还提供了两种通过上述装置实现井下加热的方法。
进一步的是：当需要热激解除致密砂岩储层内部的水相圈闭损害时，首先使井下管道涡流加热器以中高功率运行，然后氮气***从井口通过采油树向油管加压注入氮气，氮气在井底通过油管的高温被加热成高温热氮气然后沿着储层裂缝面进入储层深部，将储层内部的水相加热成水蒸气。
进一步的是：当氮气增压泵的压力达到原始储层压力的1.1倍时，停止注入氮气并关闭井下管道涡流加热器，随后进入焖井阶段，持续时长为3-5天。
进一步的是：焖井结束后开始返排，由于此时已经撤除了井口相关密封措施所以储层压力将远大于井筒压力，所以混合气体(氮气，水蒸气，天然气)将随着储层—井筒—井口的途径返排出来，当返排结束即可认为水相圈闭损害解除。
进一步的是：当需要辅助稠油开采时，首先使井下管道涡流加热器以中功率运行，然后蒸汽***从井口通过采油树向油管加压注入约200℃的低温蒸汽，蒸汽到达储层段油管将再次被加热成约370℃的高温蒸汽然后进入储层，当蒸汽增压泵的压力达到原始储层压力时，停止注入蒸汽并关闭井下管道涡流加热器，随后开始焖井。
本发明优点及有益效果是：
1.本发明功能性强、兼容性好不但可以用于井下热激解除致密砂岩储层水相圈闭损害，同时还能利用高温致裂改善储层渗透性，此外本发明还可用于辅助稠油热采；
2.相较于其余传统电阻加热的井下加热装置，本发明中的装置，能效比高、经济性强；
3.相较于其他加热装置，本发明中的装置外形修长、体积小可以在已经安装了连续油管的井下狭小空间内安置使用；
4.相较于其他用于稠油热采的加热***，本发明里的热源直接来源于井下的加热装置，减少了热能损失，避免了对油层的冷伤害；
5.相较于其他用于致密砂岩热激解除水相圈闭损害的加热***，本发明中的装置原理简单、可靠性高，本发明中的井下加热方法操作简便、作业成本低。
附图说明
图1为本发明在井场施工过程流程图
图中：1.供电***，2.铠装电缆，3.封隔器，4.连续油管，5.套管，6.射孔裂缝，7.储层段，8.井下管道涡流加热器，9.采油树，10.固定支架，11.氮气***，12.蒸汽***。
图2为井下管道涡流加热器主体结构半剖示意图
图中：13.金属线圈，14.保护罩。
图3为氮气***和蒸汽***内部示意图
图中：15.氮气储罐，16.氮气增压泵，17.高压管道，18.蒸汽发生器，19蒸汽增压泵，20.高压防腐蚀管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参看图1图2图3。
当需要热激解除致密砂岩储层内部的水相圈闭损害时，首先将井下管道涡流加热器8通过固定支架10安装在连续油管4上，然后下放连续油管4至井下合适位置。将采油树9安装至井口，氮气***11通过高压管道17与采油树9连接，检查好密封以后，供电***1开始供电，调整功率使井下管道涡流加热器8以中高功率运行(即储层段连续油管发热温度维持在400℃-700℃)，随后氮气***11经高压管道17通过采油树9开始对连续油管4加压注入氮气，氮气在井下被加热成高温热氮气后进入储层。当氮气增压泵16的压力达到原始储层压力的1.1倍时停止注入氮气，关闭供电***1然后开始焖井3-5天，焖井结束后进入返排阶段，返排阶段首先撤除井口相关密封措施，由于储层压力将远大于井筒压力，所以混合气体(氮气，水蒸气，天然气)将随着储层—井筒—井口的途径返排出来，当返排结束即可认为水相圈闭损害解除。
当需要辅助稠油开采时，首先将井下管道涡流加热器8通过固定支架10安装在连续油管4上，然后下放连续油管4至井下合适位置。将采油树9安装至井口，蒸汽***12通过高压防腐蚀管道20与采油树9连接，检查好密封以后，供电***1开始供电，调整功率使井下管道涡流加热器8以中功率运行(即储层段连续油管发热温度维持在400℃-500℃)，随后蒸汽***11经高压防腐蚀管道20通过采油树9开始对连续油管4加压注入约150℃-200℃的低温蒸汽，蒸汽在井下被加热成约370℃的高温蒸汽后进入储层，当蒸汽增压泵19的压力达到原始储层压力后，停止注入蒸汽，关闭供电***1开始焖井，焖井结束后再次启动井下管道涡流加热器8并以最低功率运行(即储层段连续油管发热温度维持在200℃左右)然后进行稠油的开采。
Claims (5)
1.一种油气井下多功能涡流加热装置与方法，其特征在于，所述加热装置包括采油树，连续油管、井下管道涡流加热器、封隔器、供电***、固定支架、蒸汽***以及氮气***，所述井下管道涡流加热器由金属线圈和保护罩组成并且通过固定支架安装在连续油管储层段上部，所述保护罩由耐高温且绝缘材料制成，所述供电***包括地面电源以及铠装电缆，电缆从套管环空走线对井下管道涡流加热器进行供电，所述封隔器安装在储层段套管环空处，具***置为井下管道涡流加热器下方。
2.如权利要求1所述的一种油气井下多功能涡流加热装置，其特征在于，所述蒸汽***在地面，包括蒸汽发生器、蒸汽增压泵以及采油树，三者之间通过高压防腐蚀管道相连，采用机械密封。
3.如权利要求1所述的一种油气井下多功能涡流加热装置，其特征在于，所述氮气***在地面，包括氮气储罐、氮气增压泵以及采油树，三者之间通过高压管道相连，采用机械密封。
4.如权利要求1所述的一种油气井下多功能涡流加热方法，其特征在于，该方法使用权利要求1-3中任意一项所述的装置实施，井下管道涡流加热器可以实现对储层段油管的变功率加热使其温度可以在200℃-700℃之间变化，当需要解除致密砂岩储层内部的水相圈闭损害时，使井下管道涡流加热器以中高功率运行，然后氮气***从井口通过采油树向油管加压注入氮气，氮气在井底通过油管的高温被加热成高温热氮气然后沿着储层裂缝面进入储层深部，将储层内部的水相加热成水蒸气，当氮气注入压力达到原始储层压力的1.1倍时停止注气，关闭井下管道涡流加热器随后进行焖井3-5天，最后利用储层压力大于井筒压力的特点使氮气和水蒸气通过储层—井筒—井口的途径返排出来。
5.如权利要求1所述的一种油气井下多功能涡流加热方法，其特征在于，该方法使用权利要求1-3中任意一项所述的装置实施，当需要辅助稠油开采时，使井下管道涡流加热器以中功率运行，然后蒸汽***从井口通过采油树向油管加压注入约150℃-200℃的低温蒸汽，蒸汽到达储层段油管将再次被加热成约370℃的高温蒸汽然后进入储层，当蒸汽注入压力达到储层压力时停止注入蒸汽，关闭井下管道涡流加热器随后开始焖井，焖井结束后再次启动井下管道涡流加热器并以最低功率运行然后进行稠油的开采。
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