CN106761558A - 电加热辅助双水平井循环预热管柱结构及其油层加热方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种电加热辅助双水平井循环预热管柱结构及其油层加热方法，该管柱结构中，每个水平井内安装有一个用于注汽的长油管和一个用于排汽的短油管，且在每个水平井的筛管内对应于低导热率的油层段的短油管上套有导热管；导热管上盘绕有加热电缆，以对低导热率的油层段进行辅助加热，从而有利于实现双水平井对应的整个水平油层的均匀加热，因此，本申请实施例可提高油层采收率。

Description

电加热辅助双水平井循环预热管柱结构及其油层加热方法
技术领域
本申请涉及油气开采技术领域，尤其是涉及一种电加热辅助双水平井循环预热管柱结构及其油层加热方法。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD)是一种稠油油藏开发方式。目前蒸汽辅助重力泄油常采用双水平井蒸汽辅助重力泄油。其中，双水平井蒸汽辅助重力泄油方式中，通常在上部水平井和下部水平井中均置入两根相互平行的油管，一根为其下端穿过封隔器延伸至水平井尾部的长油管，一根为其下端刚好穿过封隔器的短油管。在循环预热过程中，长油管用于注入蒸汽流体，短油管用于排出流体，从而依靠水平段筛管环空的蒸汽热传导加热双水平井SAGD的水平段之间的油层。
然而，由这种开发方式容易造成各水平段升温速率不一致，即造成水平段在预热一段时间后，各段之间存在较大的温度差异，在循环预热转入SAGD生产后，低温段蒸汽腔发育差，而高温段蒸汽腔优先发育，从而也容易出现油层采收率偏低的问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电加热辅助双水平井循环预热管柱结构及其油层加热方法，以实现油层的均匀加热，提高油层采收率。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种电加热辅助双水平井循环预热管柱结构，
包括上部水平井和下部水平井；所述上部水平井的第一筛管内安装有第一封隔器，所述下部水平井的第二筛管内安装有第二封隔器；所述第一封隔器和所述第二封隔器将双水平井对应油层封隔为第一油层和第二油层；其中，
所述上部水平井内安装有用于注汽的第一油管和用于排汽的第二油管；所述第一油管的下端向右伸出所述第一封隔器并延伸至所述第一筛管尾部，所述第二油管的下端向右伸出所述第一封隔器；位于所述第一筛管内对应于所述第一油层段的第二油管上套有第一导热管；所述第一导热管上盘绕有第一加热电缆；
所述下部水平井内安装有用于注汽的第三油管和用于排汽的第四油管；所述第三油管的下端向右伸出所述第二封隔器并延伸至所述第二筛管尾部，所述第四油管的下端向右伸出所述第二封隔器；位于所述第二筛管内对应于所述第一油层段的第三油管上套有第二导热管；所述第二导热管上盘绕有第二加热电缆。
本申请实施例的管柱结构，位于所述第一筛管内对应于第一油层段的第一油管上套有第一绝热环；位于所述第二筛管内对应于第一油层段的第四油管上套有第二绝热环。
本申请实施例的管柱结构，所述第一加热电缆对应的第一筛管部分内填充有导热液；所述第二加热电缆对应的第二筛管部分内填充有导热液。
本申请实施例的管柱结构，所述第一筛管的内壁底部敷设有第一磁化不锈钢贴片；所述第二筛管的内壁顶部敷设有第二磁化不锈钢贴片。
本申请实施例的管柱结构，所述第一磁化不锈钢贴片覆盖所述第一筛管内壁的二分之一面积，且其长度与所述第一导热管长度相等；所述第二磁化不锈钢贴片覆盖所述第二筛管内壁的二分之一面积，且其长度与所述第二导热管长度相等。
本申请实施例的管柱结构，所述第一导热管与所述第二油管之间的环形空间内填充有隔热材料；所述第二导热管与所述第三油管之间的环形空间内填充有隔热材料。
本申请实施例的管柱结构，所述隔热材料包括玻璃纤维、石棉和岩棉的任意一种或多种。
本申请实施例的管柱结构，所述导热液包括：水、轻质油和导热油中的任意一种。
另一方面，本申请实施例还提供了一种基于上述管柱结构的油层加热方法，包括以下步骤：
同时启动上部水平井和下部水平井的电加热，使所述第一加热电缆及所述第二加热电缆之间的油层段以预设升温速度升温度；
当所述油层段中部温度升温至热开裂温度时，继续以所述升温速度加热预定时间；
分别向第一油管和第三油管注入热蒸汽，并分别通过第二油管、第四油管对应将第一筛管、第二筛管内的蒸汽排出；
当监测到所述油层段中部温度上升至设定温度时，停止对所述油层段的加热，以转入蒸汽辅助重力泄油生产阶段。
本申请实施例的油层加热方法，所述预设升温速度包括5℃/天。
本申请实施例的油层加热方法，所述预定时间的取值范围包括5～10天。
本申请实施例的油层加热方法，所述设定温度包括150℃。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例中，每个水平井内安装有一个用于注汽的长油管和一个用于排汽的短油管，且在每个水平井的筛管内对应于低导热率的油层段的短油管上套有导热管；导热管上盘绕有加热电缆，以对低导热率的油层段进行辅助加热，从而有利于实现双水平井对应的整个水平油层的均匀加热，因此，本申请实施例可提高油层采收率。本申请实施例对于因注采井之间局部水平段存在夹层，或者不同水平段油层岩性差异导致的热物性参数不同的情况，尤其适用。
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。在附图中：
图1为本申请一实施例的电加热辅助双水平井循环预热管柱结构的结构示意图；
图2为图1所示管柱结构中上水平井的断面放大示意图；
图3为图1所示管柱结构中下水平井的断面放大示意图；
图4为本申请一实施例基于图1所示管柱结构的油层加热方法的流程图。
具体实施方式
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。
参考图1至图3所示，本申请实施例的电加热辅助双水平井循环预热管柱结构包括上部水平井和下部水平井。
本申请实施例中，所述上部水平井包括安装于第一井口11内的第一套管组件和通过第一筛管悬挂器213与所述第一套管组件相连的第一筛管214。所述第一套管组件包括第一技术套管212和套于所述第一技术套管212上端的第一表层套管211。所述上部水平井内安装有第一油管312和第二油管311。所述第一筛管214内安装有第一封隔器314。所述第一油管312的下端向右伸出所述第一封隔器314并延伸至所述第一筛管214尾部(穿过所述第一封隔器314后的延伸长度，大于第一导热管413 5～20米)，所述第二油管311的下端向右伸出所述第一封隔器314。位于所述第一筛管214内对应于第一油层段511的第一油管312、第二油管311上，分别对应套有第一绝热环313、第一导热管413；所述第一导热管413上盘绕有第一加热电缆412；所述第一加热电缆412通过传输电缆411供电。所述第一加热电缆412对应的第一筛管214部分内填充有导热液(图中未示出)。
本申请实施例中，所述下部水平井包括安装于第二井口12内的第二套管组件和通过第二筛管悬挂器223与所述第二套管组件相连的第二筛管224。所述第二套管组件包括第二技术套管222和套于所述第二技术套管222上端的第二层套管221。所述下部水平井内安装有第三油管322和第四油管321。所述第二筛管224内安装有第二封隔器324。所述第三油管322的下端向右伸出所述第二封隔器324并延伸至所述第二筛管224尾部(穿过所述第二封隔器324后的延伸长度，大于第二导热管4235～20米)，所述第四油管321的下端向右伸出所述第二封隔器324。位于所述第二筛管224内对应于第一油层段511的第三油管322、第四油管321上，分别对应套有第二导热管423、第二绝热环323；所述第二导热管423上盘绕有第二加热电缆422；所述第二加热电缆422通过传输电缆421供电；所述第二加热电缆422对应的第二筛管224部分内填充有导热液(图中未示出)。
本申请实施例中，通过第一封隔器314和第二封隔器324可将上部水平井及下部水平井对应的整个水平油层封隔成两个油层段，即第一油层段511和第二油层段512。其中，第一油层段511为低导热率油层段，第二油层段512为高导热率油层段。本申请实施例中，所述的低导热率和高导热率是相对而言的。由于注采井之间局部水平段存在夹层，或者不同水平段油层岩性差异，往往导致油层的热物性参数不同的情况，从而导致整个水平段油层的平均导热率不同，因此，本申请实施例为了实现均匀加热，将整个水平段油层的低导热率部分和高导热率部分通过封隔器封隔开来，以便于对于低导热率部分单独进行电加热预热。
本申请实施例中，所述第一筛管214的内壁底部敷设有第一磁化不锈钢贴片215；所述第二筛管224的内壁顶部敷设有第二磁化不锈钢贴片225。所述第一磁化不锈钢贴片215覆盖所述第一筛管214内壁的二分之一面积，且其长度与所述第一导热管413长度相等；所述第二磁化不锈钢贴片225覆盖所述第二筛管224内壁的二分之一面积，且其长度与所述第二导热管423长度相等。
在磁力作用下，所述第一导热管413与所述第一磁化不锈钢贴片215之间相互紧贴配合，且所述第一导热管413在盘绕第一加热电缆412后的外径略小于第一磁化不锈钢贴片215的内径0.0～0.05米；所述第二导热管423与所述第一磁化不锈钢贴片225之间相互紧贴配合，且所述第二导热管423在盘绕第二加热电缆422后的外径略小于第二磁化不锈钢贴片225的内径0.0～0.05米；从通过热传导，实现对所述第一加热电缆412及所述第二加热电缆422之间的油层段进行定向加热，有效提高定向导热效率和油层升温效果。
本申请实施例的管柱结构，本申请实施例的管柱结构，所述第一导热管413与所述第二油管311之间的环形空间内填充有隔热材料；所述第二导热管423与所述第三油管322之间的环形空间内填充有隔热材料。在本申请示例性实施例中，所述隔热材料例如可以包括玻璃纤维、石棉和岩棉的任意一种或多种。
在本申请示例性实施例中，上述导热液例如可以包括：水、轻质油和导热油中的任意一种。这样有利于将热能高效均衡的传输到油层；且由于注入体积为加热电缆对应的筛管部分的筛管环空体积，因此导热液的液面在对应筛管悬挂器以下，不会对应对筛管悬挂器上方的非油层段进行传热和加热。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例在双水平井的每个水平井内安装有一个用于注汽的长油管和一个用于排汽的短油管，且在每个水平井的筛管内对应于低导热率的油层段的长油管和短油管上，分别对应套有绝热环、导热管；导热管上盘绕有加热电缆，以对低导热率的油层段进行辅助加热，从而有利于实现双水平井对应的整个水平油层的均匀加热，并且，每个水平井的加热电缆对应的筛管部分内填充有导热液，从而进一步提高了整个水平油层的均匀加热效果，因此，本申请实施例提高了油层采收率。本申请实施例对于因注采井之间局部水平段存在夹层，或者不同水平段油层岩性差异导致的热物性参数不同的情况，尤其适用。
参考图4所示，本申请实施例基于管柱结构的油层加热方法，其包括以下步骤：
S401、同时启动上部水平井和下部水平井的电加热，使所述第一加热电缆及所述第二加热电缆之间的油层段以预设升温速度升温度。
本申请实施例中，根据具体情况，电加热功率优选为5000～100000瓦/米。在本申请示例性实施例中，所述预设升温速度例如可以包括5℃/天。
S402、当所述油层段中部温度升温至热开裂温度时，继续以所述升温速度加热预定时间。
本申请实施例中，鉴于油层岩石在缓慢升温过程中，难以发生热开裂，本申请实施例通过在导热管上盘绕电加热电缆的方式，可有效弥补单纯电加热电缆单位长度发热功率不足而导致升温缓慢的问题，大大提高水平段单位长度的加热功率至5～10倍以上，从而实现快速升温并热开裂油层的目的。
此外，由于电加热升温，使所述第一加热电缆及所述第二加热电缆之间的油层段，因矿物组分差异热膨胀产生剪应力而导致热开裂，从而提高该油层段的渗透率、孔隙度等储层物性，使得在转入SAGD生产后，该段油层段的渗流能力大大提高，弥补因导热率低而导致的蒸汽腔发育缓慢等不足，通过提高渗流能力，加快该油层段蒸汽腔发育和扩展速率。
在本申请示例性实施例中，所述预定时间例如可以包括的取值范围5～10天。
S403、分别向第一油管和第三油管注入热蒸汽，并分别通过第二油管、第四油管对应将第一筛管、第二筛管内的蒸汽排出。
本申请实施例中，对于上部水平井而言，注入第一油管内的热蒸汽对上部水平井对应的第二油层段进行加热；因加热第二油层段而被冷却的蒸汽通过第二油管被排出井口。对于下部水平井而言，注入第三油管内的热蒸汽对下部水平井对应的第二油层段进行加热，因加热第二油层段而被冷却的蒸汽通过第四油管被排出井口。
本申请实施例在电加热段监测到油层发生热开裂后，开始注蒸汽循环预热并适时降低电加热器的功率，有利于逐步降低电加热段温度，逐步缩短蒸汽循环段油层温度差，最终实现整个水平段油层(即第一油层段和第二油层段)的均匀升温。
本申请实施例中，将第一油管和第三油管延伸至水平井尾部，并长于导热管5～20米，可以在注蒸汽循环预热过程中，有效排出注入的蒸汽，避免水平井尾部积液。此外，第一绝热环和第二绝热环的引入，可避免蒸汽进入水平井并与电加热段而发生电加热与水蒸汽二次换热，以至于无法有效加热油层的情况，可以大大提高电加热效率。
S404、当监测到所述油层段中部温度上升至设定温度时，停止对所述油层段的加热，以转入蒸汽辅助重力泄油生产阶段。
本申请实施例中，所述设定温度例如可以包括150℃。
在本申请实施例中，在步骤S403之后，还可以根据情况适时调整加热电缆的功率；使整个水平段油层的高温段温度逐渐下降，低温段温度逐渐上升，最终整个水平段油层的各点温度差保持在5℃以内；实现均衡加热。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例在双水平井的每个水平井内安装有一个用于注汽的长油管和一个用于排汽的短油管，且在每个水平井的筛管内对应于低导热率的油层段的长油管和短油管上，分别对应套有绝热环、导热管；导热管上盘绕有加热电缆，以对低导热率的油层段进行辅助加热，从而有利于实现双水平井对应的整个水平油层的均匀加热，并且，每个水平井的加热电缆对应的筛管部分内填充有导热液，从而进一步提高了整个水平油层的均匀加热效果，因此，本申请实施例提高了油层采收率。本申请实施例对于因注采井之间局部水平段存在夹层，或者不同水平段油层岩性差异导致的热物性参数不同的情况，尤其适用。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种电加热辅助双水平井循环预热管柱结构，其特征在于，包括上部水平井和下部水平井；所述上部水平井的第一筛管内安装有第一封隔器，所述下部水平井的第二筛管内安装有第二封隔器；所述第一封隔器和所述第二封隔器将双水平井对应油层封隔为第一油层和第二油层；其中，
所述上部水平井内安装有用于注汽的第一油管和用于排汽的第二油管；所述第一油管的下端向右伸出所述第一封隔器并延伸至所述第一筛管尾部，所述第二油管的下端向右伸出所述第一封隔器；位于所述第一筛管内对应于所述第一油层段的第二油管上套有第一导热管；所述第一导热管上盘绕有第一加热电缆；
所述下部水平井内安装有用于注汽的第三油管和用于排汽的第四油管；所述第三油管的下端向右伸出所述第二封隔器并延伸至所述第二筛管尾部，所述第四油管的下端向右伸出所述第二封隔器；位于所述第二筛管内对应于所述第一油层段的第三油管上套有第二导热管；所述第二导热管上盘绕有第二加热电缆。
2.根据权利要求1所述的管柱结构，其特征在于，位于所述第一筛管内对应于第一油层段的第一油管上套有第一绝热环；位于所述第二筛管内对应于第一油层段的第四油管上套有第二绝热环。
3.根据权利要求1所述的管柱结构，其特征在于，所述第一加热电缆对应的第一筛管部分内填充有导热液；所述第二加热电缆对应的第二筛管部分内填充有导热液。
4.根据权利要求1所述的管柱结构，其特征在于，所述第一筛管的内壁底部敷设有第一磁化不锈钢贴片；所述第二筛管的内壁顶部敷设有第二磁化不锈钢贴片。
5.根据权利要求4所述的热管柱结构，其特征在于，所述第一磁化不锈钢贴片覆盖所述第一筛管内壁的二分之一面积，且其长度与所述第一导热管长度相等；所述第二磁化不锈钢贴片覆盖所述第二筛管内壁的二分之一面积，且其长度与所述第二导热管长度相等。
6.根据权利要求1所述的管柱结构，其特征在于，所述第一导热管与所述第二油管之间的环形空间内填充有隔热材料；所述第二导热管与所述第三油管之间的环形空间内填充有隔热材料。
7.根据权利要求6所述的管柱结构，其特征在于，所述隔热材料包括玻璃纤维、石棉和岩棉的任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的管柱结构，其特征在于，所述导热液包括：水、轻质油和导热油中的任意一种。
9.一种基于权利要求1所述管柱结构的油层加热方法，其特征在于，包括以下步骤：
同时启动上部水平井和下部水平井的电加热，使所述第一加热电缆及所述第二加热电缆之间的油层段以预设升温速度升温度；
当所述油层段中部温度升温至热开裂温度时，继续以所述升温速度加热预定时间；
分别向第一油管和第三油管注入热蒸汽，并分别通过第二油管、第四油管对应将第一筛管、第二筛管内的蒸汽排出；
当监测到所述油层段中部温度上升至设定温度时，停止对所述油层段的加热，以转入蒸汽辅助重力泄油生产阶段。
10.根据权利要求9所述的油层加热方法，其特征在于，所述预设升温速度包括5℃/天。
11.根据权利要求9所述的油层加热方法，其特征在于，所述预定时间的取值范围包括5～10天。
12.根据权利要求9所述的油层加热方法，其特征在于，所述设定温度包括150℃。
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