CN102124181A - 完井系统 - Google Patents

Abstract

非刚性运载件(34)将泵(40)和/或蒸汽生成器(30)输送通过生产管柱(20)的孔，以支持提高的石油采收运行。环形空间(26)将生产管柱(20)和与含碳氢化合物的地下地层相交的井孔的壁(27)分开。使用非刚性运载件(34)将蒸汽生成器(30)输送到井孔内且使蒸汽生成器(30)运行以将热气体通过套管内的穿孔(16)注射到地层内。然后，将蒸汽生成器(30)从套管井孔输送出，将泵(40)输送到套管井孔内且使泵(40)运行以将碳氢化合物泵送到地面。当泵(40)和/或蒸汽生成器(30)在套管井内上下输送时，例如生产管道的生产管柱(20)维持在井内。安装在套管井内的基部接纳泵(40)或蒸汽生成器(30)。

Description

完井系统

技术领域

本公开总体涉及用于使用蒸汽注射来提高碳氢化合物生产的系统和方法。

背景技术

一般称为提高石油采收率(EOR)的技术通常在天然驱动力在储油层内不足以产生充分的石油以使得采油经济上可行时使用。由于EOR技术在从含有相对轻的石油的储油层的成功使用，操作者已在具有更重的石油的油田内使用了EOR技术。一个技术涉及将具有蒸汽形式的热能引入到重储油地层内。蒸汽可通过单一的生产井注射，其中蒸汽的注射和石油的生产交替(吞吐)，或通过与生产井偏离的注射井来注射。热能增加了重油(heavy oil)的可运动性且允许重油更容易地流入到生产井内。

最初，称为蒸汽生成器的热激励位于地面上，使得蒸汽被注射到被处理的井内。然后开发了井下蒸汽生成器。井下蒸汽生成器构造为被降低到套管井的井孔内、部分套管井内或套管井内，以在井下穿孔附近生成蒸汽。传统上，井包括定位在井孔内的生产管柱。生成器与生产管柱一起在套管井孔内被降低，或在安装生产管柱前被降低且定位在被处理的地层水平处。在运行期间，生成器生成具有蒸汽或蒸汽和废气形式的热能，且将所述热能注射到地层内，这改进了重油的可运动性。在希望的焖井(soaking)时间长度之后，生产管柱被移除。然后，蒸汽生成器从钻孔被收回，且通过泵替换，所述泵在运行中将由蒸汽使之运动的石油泵送到地面。

与移除生产管柱相关的成本会是重要的。因此，需要更有效的系统和方法来布置蒸汽生成器和泵以支持蒸汽注射运行。

发明内容

在各方面中，本公开提供了从地下地层采收碳氢化合物的方法。如将要认识到的，所述方法不要求移除已经安装在与地层相交的井孔内的生产/完井管道。在一个实施例中，所述方法包括将生产管柱安装在井孔内，且在生产管柱安装前、安装期间或安装后将蒸汽生成器定位在井孔内。生产管柱可以是定位为使得环形空间将生产管柱和套管分开的生产管材。在安装在井内之后，蒸汽生成器运行以将蒸汽和/或其他热气注射到地层内。对于套管井或部分套管井，蒸汽生成器运行以将蒸汽和/或其他热气通过井的套管部分内的穿孔注射到地层内。可允许地层在热气内焖井希望的时间长度，所述希望的时间长度基于对于井和/或附近井的过去的经验。在希望的焖井阶段结束后，可打开井以用于生产。如果井在为生产而开启后产生流通蒸汽，则如果希望可将井关井以允许进行另外的焖井阶段。与热气相关的热能可增加地层内碳氢化合物的可运动性。为回收这些碳氢化合物，所述方法进一步包括将蒸汽生成器通过生产管柱的孔输送到地面；且将泵通过生产管柱的孔输送到井孔内。在安装之后，运行泵以允许碳氢化合物通过生产管柱的孔流到地面。

在循环蒸汽注射的一个实施例中，蒸汽生成器和泵在其中已安装套管的井内交替安装且运行。有利地，这样的安装也不要求移除已安装的生产管柱。例如，在运行希望的时间后，泵可通过生产管柱的孔收回到地面。然后，蒸汽生成器可通过生产管柱的孔返回到井中并运行规定的时间长度。一旦希望的热能的量已释放到井内，则蒸汽生成器再次通过生产管柱的孔收回，且泵通过生产管柱的孔返回到井孔中并运行。将蒸汽生成器和泵输送到井孔内和从井孔输送出的步骤可根据希望多次重复。泵和/或蒸汽生成器可沿井孔使用例如电缆或钢丝的非刚性运载件输送。

在实施例中，所述方法可利用安装在井孔内的基部。基部可沿生产管柱定位或定位在生产管柱以下的井的部分内。生产管柱以下的部分可以是带套管的部分、部分套管的部分或未套管的部分。基部也可以构造为将泵或蒸汽生成器收回。基部和泵/蒸汽生成器之间的连接可利用液压、气压、机械连接和/或机电设备。利用此基部的方法可包括将蒸汽生成器定位在基部上；收回蒸汽生成器；和在收回蒸汽生成器后将泵定位在基部上。

在各方面中，本公开也提供了用于从与地下地层相交的井孔采收碳氢化合物的系统。所述系统可包括生产管柱、蒸汽生成器和泵。生产管柱定位在井孔内，使得环形空间将生产管柱和井孔的壁分开。蒸汽生成器和泵构造为通过生产管柱的孔输送。在一个实施例中，所述系统可包括与生产管柱联合的基部，所述基部构造为接纳蒸汽生成器或泵。所述系统可进一步包括例如电缆或钢丝的非刚性运载件，以将泵和/或蒸汽生成器输送通过生产管柱的孔。在一个实施例中，所述系统可包括分布式温度传感器(DTS)，以测量地层温度分布，以调整蒸汽注射速度或蒸汽注射总量或调整二者。

应理解的是本公开的较重要的特征的示例已相当广泛地总结，以使得如下的对其详细的描述可更好地理解，且使得可认识到对于现有技术的贡献。当然，促在本公开的另外的特征，所述特征将在后文中描述且将形成所附的权利要求的主旨。

附图说明

本公开的优点和另外的方面将通过参考如下详细描述并结合考虑附图被本领域一般技术人员更好地理解，所述附图中相同的附图标号在数个附图中表示了相同的或类似的元件，且其中各图为：

图1是具有根据本公开的一个实施例的井下蒸汽生成器的井的示意性正视图，所述蒸汽生成器正在将蒸汽注入到地层内；

图2是井的示意性正视图，其中根据本公开的一个实施例，井下蒸汽生成器正在通过生产管柱的孔从井收回；

图3是井的示意性正视图，其中根据本公开的一个实施例，潜油泵正在通过生产管柱的孔被输送到井内；和

图4是井的示意性正视图，其中根据本公开的一个实施例，潜油泵将地层流体泵送到地面。

具体实施方式

本公开涉及用于配置与蒸汽注射运行相关的蒸汽生成器和泵的装置和方法。本公开具有不同形式的实施例。图中示出且在此详细描述本公开的具体实施例，其中应理解到本公开被考虑为公开的原理的示例而非意图于将本公开限制为在此的图示和描述。另外，虽然实施例可描述为具有一个或多个特征或两个或更多个特征的组合，但这样的特征或特征组合不应解释为基本的特征或特征组合，除非明确地陈述为是基本的特征或特征组合。

首先参考图1，图中示出了示例的井10，所述井10已钻井通过大地12且钻入到地层14内，希望从所述地层14生产碳氢化合物。地层14可以具有可运动性相对低的粘性石油。如在现有技术中已知，井10通过金属套管27来加套管，且许多穿孔16穿透且延伸到地层14内，使得生产流体可从地层14流入井孔10内。井孔10具有生产管20，所述生产管20从地面24处的井10的井口22向下延伸。生产管柱可以是单个管材或连结的管材的柱。生产装置28可用于在井10内分隔选择的区域。虽然井10示出为套管井，但应理解的是井可以是部分套管的井。另外，虽然井10示出为陆地井，但应理解的是本公开的教示可等同地应用于离岸运行。

在本发明的实施例中，碳氢化合物可以通过利用热激励从地层14采收。热激励可通过定位在井10内的蒸汽生成器30提供。蒸汽生成器30可通过合适的导管31接收燃料和水，所述燃料和水通过地面24处的源(未示出)供给。在一个布置中，蒸汽生成器30可与生产管柱20一起被输送以安装在井10内。在另一个布置中，将蒸汽生成器30安装在井10内，然后将生产管柱20安装在井内。在又一个布置中，生产管柱20可首先安装在井10内，且蒸汽生成器30可通过生产管柱20的孔32输送到井内。

在运行期间，蒸汽生成器30生成且注射具有共同以附图标记33表示的蒸汽和燃气形式的热气，所述热气通入含油地层内，使得储存的石油被加热且使其粘性降低。蒸汽生成器30的运行持续时间能够根据希望合适变化。例如，希望的时间长度可以例如从大约一个月到大约两个月，或直至注射了希望的蒸汽体积。

在特定应用中，在蒸汽生成已终止后，井10可关井以允许地层14经历焖井阶段，所述焖井阶段允许地层14内的蒸汽将热输送到在适当的位置处的粘性石油，然后打开井10以进行生产。焖井阶段可持续直至粘性石油被充分加热以更容易地通过地层14流到井10内。在本发明的另一个方面中，焖井阶段可持续直至打开井10以进行生产后从井不产生流通蒸汽。

现在参考图2，蒸汽生成器30可在蒸汽生成已停止后从井10收回。在一个实施例中，蒸汽生成器30可从井10通过生产管柱20的孔32收回。例如，连接到蒸汽生成器30的例如电缆或钢丝的非刚性运载件34可放入井10内且连接到蒸汽生成器30。在其他实施例中，例如盘管或结合的管材的刚性运载件(未示出)可用作输送装置。例如，在实施例中，非刚性运载件34可以设置有连接器元件36，所述连接器元件36选择地与蒸汽生成器30连接和分开。联接元件36可包括液压、气压、电气、机电或其他合适的连接设备。在联接元件36连接到蒸汽生成器30之后，非刚性运载件34可从井10起出，以收回蒸汽生成器30。在其他实施例中，当蒸汽生成器30处于井10内时，非刚性运载件34可维持附接到蒸汽生成器30。

现在参考图3，在蒸汽生成器30(图2)已从井10移除之后，将泵40联接到非刚性运载件34且输送到井10内。在实施例中，非刚性运载件34可以设置有与泵40选择地连接和分开的连接器元件42。连接器元件42可构造为与用于蒸汽生成器30(图2)的连接器元件36(图2)相同或不同。泵40可定位在与蒸汽生成器30(图1)相同或不同的位置处。在布置中，泵40可以是井下电动潜油泵(ESP)、井下电动螺杆泵，或构造为将地层流体通过生产管柱20的孔32输送到地面的一些其他类型的井下泵。在其他实施例中，泵40可利用不同的能量源，例如加压流体。现在参考图4，如先前所论述，在特定情形中，天然驱动力可足以使得碳氢化合物流入到井内，但不足以使得碳氢化合物流到地面。因此，泵40可运行为将地层流体41通过生产管柱20的孔32泵送到地面。如果泵40通电，则导体44可将电力从地面电源(未示出)供给到泵40。在其他实施例中，泵40可使用加压流体被液压致动。在此实施例中，导体44可通过将加压流体输送到泵40的液压软管或管道替换。

在一些时间之后，地层流体可由于地层14的相对低的温度而返回到更粘性的状态。为再次以蒸汽激励地层流体，泵40可能需要从井10收回。一般参考图3，在一个收回模式中，例如非刚性运载件34的输送装置被输送到井10内，且连接到泵40处的联接装置42。一旦连接，则泵40可通过生产管柱20的孔32从井10收回。现在参考图2，在泵40收回后，蒸汽生成器30可以也通过生产管柱20的孔32被输送到井10内，其方式很类似于当将蒸汽生成器30从井10拉出的情况。蒸汽生成器30可然后根据需要定位在井10内。蒸汽生成器30可然后运行以使用热能激励地层。此过程可根据希望重复。

应认识到的是蒸汽生成器30和泵40可配置在井10内和从井10收回，而不必移除生产管柱20。

在实施例中，蒸汽生成器30和/或泵40可使用多种布置安装在井10内。示例的布置可包括将这些装置附接到生产管柱，将装置从电源电缆或供给能量源(例如，电能或液压流体)的管道悬挂，使用井封隔器或桥塞来支承装置，或将这些装置锚定在井下坐放短节内。在实施例中，蒸汽生成器30和泵40可利用井10内的不同的附接基部。在其他实施例中，蒸汽生成器30和泵40可利用共同的基部50。基部50可定位在生产管柱20的底端52处，或定位在套管井或部分套管井10自身的孔内，即定位在生产管柱20外。基部50可构造为与蒸汽生成器30和泵40通过电气、机械、机电、气压或液压连接器连接。在特定实施例中，蒸汽生成器30和泵40可包括共同的连接器54，使得两个装置可互换地固定到基部50。虽然基部50可构造为蒸汽生成器30或泵40可定位在其上的座状构件，但基部50也可构造为蒸汽生成器30或泵40可从其悬垂或悬挂的装置或构件。

因此，应认识到的是在特定实施例中，蒸汽生成器30或泵40可使用相同的设备配置在井内。即，共同的连接器元件36可用于与蒸汽生成器30和泵40连接，且相同的基部50可用于在井10内接纳且固定蒸汽生成器30或泵40。

前述描述针对本公开的特定实施例，用于图示和解释目的。然而，对于本领域一般技术人员将显见的是对于以上所阐述的实施例的不偏离本发明的范围的许多修改和变化是可以的。

Claims (17)

1.一种用于将碳氢化合物从地下地层采收到地面的方法，包括：

(a)将蒸汽生成器定位在与地下地层相交的井孔内；

(b)在井孔内安装生产管柱；

(c)将蒸汽生成器通过所述生产管柱的孔输送到地面；和

(d)将泵通过所述生产管柱的所述孔输送到井孔内。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述井孔是至少部分套管的井孔。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将基部安装在井孔内；

将蒸汽生成器定位在基部上；和

在收回蒸汽生成器后将泵定位在基部上。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括将基部定位在生产管柱之外。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将泵通过所述生产管柱的所述孔输送到地面。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将蒸汽生成器通过所述生产管柱的所述孔输送到井孔内。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用非刚性运载件来输送以下二者之一：(i)蒸汽生成器，和(ii)泵。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用蒸汽生成器将蒸汽注射到地下地层内。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括以希望的时间长度使用蒸汽对地下地层进行焖井。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用蒸汽生成器将蒸汽和废气注射到地下地层内。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用泵将流体通过生产管柱泵送到地面。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

将泵通过所述生产管柱的所述孔输送到地面；

将蒸汽生成器通过所述生产管柱的所述孔输送到井孔内；

使用蒸汽生成器将蒸汽注射到地下地层内；

将蒸汽生成器通过所述生产管柱的所述孔输送到地面；

将泵通过所述生产管柱的所述孔输送到井孔内；和

使用泵将流体通过生产管柱泵送到地面。

13.一种用于从与地下地层相交的井孔采收碳氢化合物的系统，包括：

(a)生产管柱，所述生产管柱定位在与地下地层相交的井孔内，且有环形空间将所述生产管柱和井孔的壁分开，所述生产管柱具有构造为将流体输送到地面的孔；

(b)蒸汽生成器，构造为通过所述生产管柱的所述孔被输送；和

(c)泵，构造为通过所述生产管柱的所述孔被输送。

14.根据权利要求12所述的系统，进一步包括与生产管柱联合的基部，所述基部构造成接纳蒸汽生成器或泵。

15.根据权利要求12所述的系统，进一步包括构造成定位在井孔内的基部，所述基部构造成接纳蒸汽生成器或泵。

16.根据权利要求12所述的系统，进一步包括固结在井孔内的套管，其中井孔壁包括套管的内表面。

18.根据权利要求12所述的系统，进一步包括非刚性运载件，所述非刚性运载件构造成通过所述生产管柱的所述孔输送至少一个泵和至少一个蒸汽生成器。

Images