CN106337675A - 一种地层电涡流加热稠油开采系统及开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地层电涡流加热稠油开采系统和开采方法，包括根据油藏条件部署若干组电加热井或加热井排，电加热井油层部位采用导电金属套管。通过地面供电系统将交流电变压、变频到额定的电压和频率，通过电缆输送到各电加热井组的油层部位。在各组电加热井之间的地层中形成交变电磁场，利用地层水(底水或束缚水)或人工注入盐水的导电性而在地层中产生电涡流，直接加热地层流体，降低地层原油的粘度而增大其流动性，然后通过采油井进行采油。为了增大电涡流加热区的面积，电加热井可采用水平井。本申请具有设备简单，热效率高，维护方便，经济效益好的优点。由于采用的地面设备少、体积小，因此更适用于海上稠油开采。
Description
技术领域
本发明属于油田开发的稠油开采领域，涉及一种地层电涡流加热稠油开采系统及开采方法。
背景技术
稠油油藏占全世界石油储量的70％以上。中国稠油资源丰富，储量约266亿吨。主要分布在东部的渤海盆地和西部的准格尔盆地。由于稠油粘度大，难以流动，故开采难度大，采收率低。我国稠油的动用程度低，开采潜力巨大，是今后产量接替的重要对象。
稠油开采通常采用降粘来开采，目前应用最广泛的是注蒸汽吞吐、和蒸汽驱、和热力辅助中立驱油热水或水蒸汽技术，采用加热装置在地面产生热水或水蒸气，然后采用注入泵将热水或水蒸气注入到地层中。该方法需要的设备庞大，能效低。目前常用的稠油热菜技术包括：蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热力辅助重力驱油(SAGD)等。
蒸汽吞吐是将高温水蒸气间歇性地注入到地层中，当井筒周围地层原油加热到一定程度后，停止注蒸汽，依靠地层原油的体积膨胀而吐出原油。吞即注水蒸气，吐即为采油。按照一定周期交替进行采油的采油方式。蒸汽产生及注入设备庞大，投入大；不能连续采油。生产效率低。
蒸汽驱是将高温水蒸气注入到地层中，驱替地层原油从邻近的采油井中采出的一种采油方式。蒸汽产生及注入设备庞大，投入大、能耗大。
火烧油层是通过在井下点燃地层原油及天然气，依靠燃烧所释放的热量降低井筒周围地层原油粘度的稠油开采技术。缺点是地层点火难度大，热力作用范围小，效率低、效果差。
SAGD是将热力辅助重力驱油技术。在油藏靠近底部位置同时钻2口平行的水平井，向上部的水平井中连续注入蒸汽加热油层，依靠重力作用将原油驱至下部的水平井中采出的采油方式。出了蒸汽驱的缺点外，水平井数增加1倍，成产成本高，对于无法钻水平井的油藏不适用，局限性大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种地层电涡流加热稠油开采系统及开采方法，解决现有技术设备庞大，生产成本高的问题和热损耗大，地层热力作用范围小，效率不高的问题，及现有技术高温高压带来的安全问题。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种地层电涡流加热稠油开采方法，根据油藏条件部署若干组电加热井；电加热井的油层位置采用导电的金属套管，由地面供电系统将交流电经变压、变频到额定的电压和频率，采用电缆输送交变电流到各电加热井；电缆的一端通过接控制柜连接到供电系统，另一端通过电缆连接器与井下油层部位的金属套管相连接，给加热井组提供交变电流，在电加热井组间的地层中形成交变电磁场而产生电涡流，加热地层流，降低地层原油的粘度，通过采油井进行采油。
进一步地，如上所述的地层电涡流加热稠油开采方法，根据地层含水饱和度、电导率、储层厚度、孔隙度确定电加热井的井距及供电电压和频率。
进一步地，如上所述的地层电涡流加热稠油开采方法，依靠地层中的束缚水或底水的导电性，直接在地层中产生电涡流加热地层流体。
进一步地，如上所述的地层电涡流加热稠油开采方法，对于地层中不存在底水或束缚水饱和度较低的油藏，先进行人工注入盐水。
进一步地，如上所述的地层电涡流加热稠油开采方法，为了增大电涡流加热区的面积，电加热井可采用水平井。
一种地层电涡流加热稠油开采系统，包括：根据油藏条件部署的若干组电加热井，电加热井油层部位采用金属套管，由地面供电系统将交流电经变压、变频到额定的电压和频率，采用电缆输送交变电流到各电加热井；电缆的一端通过接控制柜连接到供电系统，另一端通过电缆连接器与井下油层部位的金属套管相连接，给加热井组提供交变电流，在电加热井组间的地层中形成交变电磁场而产生电涡流，加热地层流，降低地层原油的粘度，通过采油井进行采油。
进一步地，如上所述的地层电涡流加热稠油开采系统，所述金属套管在油层顶界位置采用不导电的绝缘套管短节，所述绝缘套管短节采用绝缘的玻璃钢制成；或者电加热井油层部位采用所述金属套管，油层上部套管采用绝缘的玻璃钢套管。
进一步地，如上所述的地层电涡流加热稠油开采系统，电加热井成排部署，在相邻两加热井排之间部署采油井。
本发明包括根据油藏条件部署的若干组电加热井，电加热井位于油层位置采用导电的金属套管；将交流电经变压、变频到指定的电压和频率，给油层部位的金属套管施加额定的供电电流，各组电加热井之间形成交变电磁场，在地层中建立交变电磁场而依靠电涡流原理加热地层流体。打开采油井进行采油；采用电涡流加热技术，在地层中靠电涡流直接加热地层原油。具有设备简单，热效率高，维护方便，经济效益好；由于该技术采用的地面设备少、体积小，因此更适用于海上稠油开采。
附图说明
图1本发明电涡流加热稠油开采工艺原理图；
图2本发明电涡流加热稠油开采井网平面示意图。
图中：1-供配电系统；2-控制箱；3-采油井；4-金属套管；5-绝缘管短节；6-电缆连接器；7-油区；8-底水区；9-涡流加热区。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，地层电涡流加热稠油开采系统包括根据油藏条件设计并部署电加热井，两口电加热井之间部署采油井3，电加热井油层位置采用导电的金属套管4。电加热井从下到上依次穿越地层中的底水区8和油区7，电加热井的油层位置采用导电的金属套管4。电加热井油层上部采用绝缘管套管，或者油层顶界以上采用金属套管4，在油层顶界位置采用绝缘管短节5，绝缘管短节5为玻璃钢材料，以防止油层顶部以上漏电；将交流电经变压、变频到指定的电压和频率，需要根据不同地层条件包括地层厚度、孔隙度、含水饱和度、地层水电导率等参数确定最优化的加热井距及最佳的供电频率和电压。一般可采用220V，50HZ；
电缆的一断通过控制箱2连接到供电系统1，另一端连接电缆连接器6后下入到电加热井的油层套管位置，实现与油层套管的可靠连接；供电后在各组电加热井之间形成交变电磁场，在地层中产生电涡流，形成涡流加热区9加热地层流，通过采油井进行采油。
地层电涡流加热稠油开采方法：将交流电经变压、变频到指定的电压和频率，给电加热井中的金属套管施加额定的供电电流，各组电加热井之间形成交变电磁场，在地层中产生电涡流加热地层流，降低地层原油的粘度，使原油易于流动，打开采油井进行采油。
如图2所示，当电加热井井距较小时，可成排部署电加热井，在相邻两加热井排之间部署采油井。如图2所示。
地层电涡流加热的原理：大块导体处在交变磁场中时，在导体内部会产生感应电流。感应电流在地层内的电流流线呈闭合的涡旋状，称为涡电流或涡流。涡流作用将电能转化为热能。由于地层岩石孔隙中含有地层水(一般以束缚水或者底水形式存在于地层岩石的孔隙中)。地层水由于溶解有大量的矿物盐，故具有导电性，相当于一个连续的大块导体。因此，只要在地层中任意两点之间建立一个交变的电磁场，即可在地层中产生电涡流从而加热地层流体，降低地层原油的粘度，易于流动而被采出。对于地层中不存在底水或束缚水饱和度较低的油藏，先采用人工注入盐水后再进行地层电涡流加热稠油开采。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种地层电涡流加热稠油开采方法，其特征在于：根据油藏条件部署若干组电加热井；电加热井的油层位置采用导电的金属套管(4)，金属套管(4)由地面供电系统(1)将交流电经变压、变频到额定的电压和频率，采用电缆输送交变电流到各电加热井；电缆的一端通过控制柜(2)连接到供电系统(1)，另一端通过电缆连接器(6)与井下油层部位的金属套管(4)相连接，给加热井组提供交变电流，在电加热井组间的地层中形成交变电磁场而产生电涡流，加热地层流，降低地层原油的粘度，通过采油井(3)进行采油。
2.根据权利要求1所述的地层电涡流加热稠油开采方法，其特征在于：根据地层含水饱和度、电导率、储层厚度、孔隙度确定电加热井的井距及供电电压和频率。
3.根据权利要求1所述的地层电涡流加热稠油开采方法，其特征在于：依靠地层中的束缚水或底水(8)的导电性，直接在地层中产生电涡流加热地层流体。
4.根据权利要求1所述的地层电涡流加热稠油开采方法，其特征在于：对于地层中不存在底水或束缚水饱和度较低的油藏，先进行人工注入盐水。
5.根据权利要求1所述的地层电涡流加热稠油开采方法，其特征在于：为了增大电涡流加热区的面积，电加热井可采用水平井。
6.一种地层电涡流加热稠油开采系统，其特征在于，包括：根据油藏条件部署的若干组电加热井，电加热井油层部位采用金属套管(4)，由地面供电系统(1)将交流电经变压、变频到额定的电压和频率，采用电缆输送交变电流到各电加热井；电缆的一端通过接控制柜(2)连接到供电系统(1)，另一端通过电缆连接器(6)与井下油层部位的金属套管(4)相连接，给加热井组提供交变电流，在电加热井组间的地层中形成交变电磁场而产生电涡流，加热地层流，降低地层原油的粘度，通过采油井进行采油。
7.根据权利要求6所述的地层电涡流加热稠油开采系统，其特征在于，所述金属套管在油层顶界位置采用不导电的绝缘套管短节(5)，所述绝缘套管短节采用绝缘的玻璃钢制成；或者电加热井油层部位采用所述金属套管，油层上部套管采用绝缘的玻璃钢套管。
8.根据权利要求6所述的地层电涡流加热稠油开采系统，其特征在于，电加热井成排部署，在相邻两加热井排之间部署采油井(3)。
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