CN107420079B - 一种双水平井sagd稠油的开采机构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双水平井SAGD稠油的开采机构，包括上层井和下层井，上层井和下层井均包括竖直段和水平段，上层井的水平段的外侧的上、下表面位置设置有多个微波加热磁控机构段A且在下表面还设置有多个微波反射装置A，微波加热磁控机构段A和微波反射装置A间隔设置，下层井的水平段的外侧上表面位置设置有多个微波加热磁控机构段B和多个微波反射装置B，微波加热磁控机构段B和微波反射装置B间隔设置；其中，微波加热磁控机构段A与微波反射装置B上下相对设置，微波反射装置A与微波加热磁控机构段B上下相对设置，形成微波腔；还公开了一种双水平井SAGD稠油的开采方法。本发明的有益效果是：预热快、能耗低、效率高。

Description

一种双水平井SAGD稠油的开采机构及方法
技术领域
本发明涉及稠油油田开采技术领域，特别是一种双水平井SAGD稠油的开采机构及方法。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油（Steam Assisted Gravity Drainage），简称SAGD，一般应用于稠油或超稠油的开采，在我国辽河油田、新疆油田等地的稠油油藏得到了成功应用。其中，针对SAGD开发的一种布井方式为双水平井。双水平井SAGD原理是：在同一油层中，部署上下叠置的两口水平井，上方的井称为注汽井，下方的称为生产井，首先从注汽井、生产井同时注入高干度蒸汽，高干度蒸汽与两井间冷油区接触释放汽化潜热加热原油。随后在两水平井间保持一个下部水平井压力较低的微压差环境，被加热的原油粘度降低，和蒸汽冷凝水一起在重力和微压差作用下向下流动，从水平生产井中采出。
即开采时分为两个阶段：循环预热阶段和生产阶段。循环预热阶段向注汽井、生产井中一起注入高干度蒸汽，进行预热，注汽井注入高干度蒸汽，蒸汽密度远远小于原油而向上超覆在地层中形成蒸汽腔，随着蒸汽的不断注入，蒸汽腔不断向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换后，粘度被降低的原油流到下方生产井中。生产阶段，将注汽井和生产井之间打通并使两者相连通，此时只向注汽井中注入高干度蒸汽，而不会向生产井注入高干度蒸汽，并从生产井中开采出原油粘度降低的原油。
但是由于在粘稠油层中，油层的导热效率低、热扩散系数小，还受到其他热物性参数的影响，现有技术中所采用的蒸汽辅助重力泄油技术在循环预热阶段速度慢，通常需要100~300天，而且蒸汽消耗量巨大，不仅价格高而且环保效果不好，整个生产效率低。
现在有利用微波进行开采稠油的装备，将微波能力辐射到油层中，微波才油层中传播时由于骨架对微波的损耗较小，大部分能量被最靠近微波源处油层岩石孔隙中的油和束缚水吸收，油温和水温升高，油的粘度降低，由于束缚水对微波的吸收远大于稠油，束缚水很快蒸发，增加了地层的压力（束缚水迅速汽化，加热原油），便于稠油的开采，随着这部分被加热的稠油的开采，这一加热区域的介电损耗逐渐减小，微波能逐渐向更远的地层传播。因此微波开采稠油的方式优于蒸汽开采。
但是，虽然微波开采速度快，但是在传递过程中，有一部分微波传递到其他未开采位置，不能集中对开采区域进行加热，开采效率不高，而其他未开采位置经过一段时候后稠油又恢复原状，浪费能源。且常见的微波加热稠油的方式，只加速了预热通道，能量利用率低。
常见的电加热稠油的方式，能量利用率较低且多针对快速预热阶段，后续转入正常SAGD生产，正常SAGD开采阶段依靠蒸汽增温来降低油的粘度，速度较慢且成本较高。
本发明提供一种双水平井SAGD稠油的开采机构及方法，比较实用、完美和方便地解决了上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种预热快、能耗低、效率高的双水平井SAGD稠油的开采机构及方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种双水平井SAGD稠油的开采机构，包括上层井和下层井，上层井和下层井均包括竖直段和水平段，所述的上层井的水平段的外侧下表面位置设置有多个微波加热磁控机构段A和多个微波反射装置A，微波加热磁控机构段A和微波反射装置A间隔设置，所述的下层井的水平段的外侧上表面位置设置有多个微波加热磁控机构段B和多个微波反射装置B，微波加热磁控机构段B和微波反射装置B间隔设置；
其中，微波加热磁控机构段A与微波反射装置B上下相对设置，微波反射装置A与微波加热磁控机构段B上下相对设置，形成微波腔；
微波加热磁控机构段A和微波加热磁控机构段B均通过电缆与地面控制柜相连；
上层井和下层井之间还设置有空间检测装置。
所述的微波反射装置A和微波反射装置B中均设置有角度调节机构，角度调整机构与地面控制柜相连。
所述的上层井的水平段的外侧上表面的其他位置同样设置有多个微波加热磁控机构段A。
所述的下层井外设置有绝缘套管，下层井内设置有绝缘油管。
所述的上层井的水平段和生产段连接处设置有封隔器，下层井的水平段和竖直段连接处同样设置有封隔器。
所述的地面控制住柜内设置有电机调节设备。
一种双水平井SAGD稠油的开采方法，开采步骤为：
S1、预调节，先通过空间检测装置测得上层井和下层井之间正对的空间大小，通过地面控制柜，开启上层井水平段外侧下表面的微波加热磁控机构段A，开启微波加热磁控机构段B，使微波加热磁控机构段A和微波加热磁控机构段B产生微波，该微波传递给上下方向与之正对的微波反射装置A或微波反射装置B上，通过角度调节机构，调节微波反射装置A和微波反射装置B的角度，使微波能从微波反射装置A反射到微波反射装置B上然后再反射到另外一个微波反射装置A上，即微波反射的路线呈波浪状的折线，即形成微波腔；
S2、加热及抽取，当角度调整完毕后，通过加大微波加热磁控机构段A和微波加热磁控机构段B微波发生的功率，该微波对上层井和下层井之间的稠油进行加热，从而让稠油粘度降低，粘度降低的油在下层井聚集，且在上层井和下层井之间形成开采通道，通过下层井将粘度降低的油抽取出，此时上层井水平段外侧上表面的微波加热磁控机构段A同样开始工作，在上层井水平段上表面形成初步的上层腔；
S3、注蒸汽，稠油被加热降低粘度时，上层井和下层井之间会形成开采通道，通过空间检测装置，检测开采通道的空间，当开采通道的空间占上层井和下层井正对的空间的80%时，向上层井中注入蒸汽，加速上层井水平段上表面上层腔的成型，且上层腔的空间体积远大于开采通道，从而使上层腔和开采通道一起呈漏斗状，加速稠油开采。
本发明具有以下优点：上层井上微波加热磁控机构段A、微波反射装置A间隔设置，下层井上微波加热磁控机构段B、微波反射装置B间隔设置方式，使得上层井和下层井之间的微波呈波浪折线反射，从而形成加热腔，该加热腔中微波不易逸散浪费，集中对开采区进行加热，加热效率高，稠油粘度降低速度块，开采效率高，能耗低；先采用微波加热后，利用上层井和下层井形成的通孔，再采用蒸汽加热，进一步提高了加热效率。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为上层腔和开采通道连通的侧视图；
图中，1—上层井，2—下层井，3—微波加热磁控机构段A，4—微波反射装置A，5—微波加热磁控机构段B，6—微波反射装置B，7—地面控制柜，8—封隔器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1和图2所示，一种双水平井SAGD稠油的开采机构，包括上层井1和下层井2，上层井1和下层井2均包括竖直段和水平段，所述的上层井1的水平段的外侧下表面位置设置有多个微波加热磁控机构段A3和多个微波反射装置A4，微波加热磁控机构段A3和微波反射装置A4间隔设置，所述的下层井2的水平段的外侧上表面位置设置有多个微波加热磁控机构段B5和多个微波反射装置B6，微波加热磁控机构段B5和微波反射装置B6间隔设置；
其中，微波加热磁控机构段A3与微波反射装置B6上下相对设置，微波反射装置A4与微波加热磁控机构段B5上下相对设置，形成微波腔，同时调整上层井1外侧上表面的微波加热机构段A3，达到预设角度，使上层井1外侧上表面的微波加热机构段A3沿横向的加热面更大；
微波加热磁控机构段A3和微波加热磁控机构段B5均通过电缆与地面控制柜7相连；
上层井1和下层井2之间还设置有空间检测装置。
进一步地，所述的微波反射装置A4和微波反射装置B6中均设置有角度调节机构，角度调整机构与地面控制柜7相连。
进一步地，所述的上层井1的水平段的外侧上表面的其他位置同样设置有多个微波加热磁控机构段A3。在开采后期，需要蒸汽加热时，通过这些微波加热磁控机构段A3快速形成蒸汽腔。
优选地，所述的下层井2外设置有绝缘套管，下层井2内设置有绝缘油管。
优选地，所述的上层井1的水平段和生产段连接处设置有封隔器8，下层井2的水平段和竖直段连接处同样设置有封隔器8。
本实施例中，所述的地面控制住柜7内设置有电机调节设备。
一种双水平井SAGD稠油的开采方法，开采步骤为：
S1、预调节，先通过空间检测装置测得上层井1和下层井2之间正对的空间大小，通过地面控制柜7，开启上层井1水平段外侧下表面的微波加热磁控机构段A3，开启微波加热磁控机构段B5，使微波加热磁控机构段A3和微波加热磁控机构段B5产生微波，该微波传递给上下方向与之正对的微波反射装置A4或微波反射装置B5上，通过角度调节机构，调节微波反射装置A4和微波反射装置B6的角度，使微波能从微波反射装置A4反射到微波反射装置B6上然后再反射到另外一个微波反射装置A4上，即微波反射的路线呈波浪状的折线，即形成微波腔；
S2、加热及抽取，当角度调整完毕后，通过加大微波加热磁控机构段A3和微波加热磁控机构段B5微波发生的功率，该微波对上层井1和下层井2之间的稠油进行加热，从而让稠油粘度降低，粘度降低的油在下层井2聚集，且在上层井1和下层井2之间形成开采通道，通过下层井2将粘度降低的油抽取出，此时上层井1水平段外侧上表面的微波加热磁控机构段A3同样开始工作，在上层井1水平段上表面形成初步的上层腔，这是因为地层中的束缚水会被迅速加热成气态；
S3、注蒸汽，稠油被加热降低粘度时，上层井1和下层井2之间会形成开采通道，通过空间检测装置，检测开采通道的空间，当开采通道的空间占上层井1和下层井2正对的空间的80%时，向上层井1中注入蒸汽，加速上层井1水平段上表面上层腔的成型，且上层腔的空间体积远大于开采通道，从而使上层腔和开采通道一起呈漏斗状，加速稠油开采。
所述的步骤S3中，注入蒸汽时应考虑地层的压力，这是因为在利用微波加热磁控机构段A3或微波加热磁控机构段B5时，这是因为地层中的束缚水已经被气化形成蒸汽。因此开采时，压力过大就排气，不足就注汽，始终保持地层能承受的最大压力状态。且步骤S3中，不仅仅是通过下层井2开采油，还可以通过上层井1开采油。
本申请中，首先采用微波加热，上层井与下层井之间快速形成开采通道，然后上层井的上方通过微波加热磁控机构段A3和蒸汽共同作用形成上层腔，且上层腔内的微波加热磁控机构段A3和注入蒸汽一起来调节上层腔内的压力，此时的压力来自两部分，一部分是注入蒸汽本身的压力，一部分是微波加热磁控机构段A3加热束缚水形成蒸汽的压力，并且蒸汽如果液化又会在微波作用下迅速气化继续充当热传递介质，提高了热传递的效率，从而提高了加热效率。
本实施例中，所述的上层井1与下层井2之间正对空间的大小范围是：长度为上层井1与下层井2之间水平段正对的长度，宽度为上层井1和下层井2正对的直径，高度为上层井1下表面与下层井2上表面的平均高度。
本实施例中，所述的开采通道，是上层井1和下层井2之间的稠油在微波加热时，粘度降低后流动至下层井2，从而产生开采通道。
进一步地，所述的上层井1外侧上表面的微波加热磁控机构段A3的功率大于其下表面的微波加热磁控机构段A3。
本实施例中，由于是先进行微波加热的，然后再注入的蒸汽，相比于传统的直接注入蒸汽的做法，更能防止窜汽。
本实施例中，稠油开采层，优选地层深处100m~1000m范围内，连续油层应在大于15m范围内，油层渗透率及非均质性应满足kh大于200md，kv/kh大于0.2范围内，孔隙度大于15%，原始含油饱和度大于50%，原油粘度大于10000mPa·s。
本实施例中，电力调节设备用来控制电力输出功率，所使用的电源电压为480V，电流频率范围为50Hz~60Hz，输出功率范围为100kW~120kW。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种双水平井SAGD稠油的开采机构，包括上层井（1）和下层井（2），上层井（1）和下层井（2）均包括竖直段和水平段，其特征在于：所述的上层井（1）的水平段的外侧下表面位置设置有多个微波加热磁控机构段A（3）和多个微波反射装置A（4），微波加热磁控机构段A（3）和微波反射装置A（4）间隔设置，所述的下层井（2）的水平段的外侧上表面位置设置有多个微波加热磁控机构段B（5）和多个微波反射装置B（6），微波加热磁控机构段B（5）和微波反射装置B（6）间隔设置；所述的微波反射装置A（4）和微波反射装置B（6）中均设置有角度调节机构，角度调整机构与地面控制柜（7）相连；
其中，微波加热磁控机构段A（3）与微波反射装置B（6）上下相对设置，微波反射装置A（4）与微波加热磁控机构段B（5）上下相对设置，形成微波腔；
微波加热磁控机构段A（3）和微波加热磁控机构段B（5）均通过电缆与地面控制柜（7）相连；
上层井（1）和下层井（2）之间还设置有空间检测装置；
通过空间检测装置测得上层井（1）和下层井（2）之间正对的空间大小，通过地面控制柜（7），开启上层井（1）水平段外侧下表面的微波加热磁控机构段A（3），开启微波加热磁控机构段B（5），使微波加热磁控机构段A（3）和微波加热磁控机构段B（5）产生微波，该微波传递给上下方向与之正对的微波反射装置A（4）或微波反射装置B（6）上，通过角度调节机构，调节微波反射装置A（4）和微波反射装置B（6）的角度，使微波能从微波反射装置A（4）反射到微波反射装置B（6）上然后再反射到另外一个微波反射装置A（4）上，即微波反射的路线呈波浪状的折线，即形成微波腔。
2.根据权利要求1所述的一种双水平井SAGD稠油的开采机构，其特征在于：所述的上层井（1）的水平段的外侧上表面的其他位置同样设置有多个微波加热磁控机构段A（3）。
3.根据权利要求1所述的一种双水平井SAGD稠油的开采机构，其特征在于：所述的下层井（2）外设置有绝缘套管，下层井（2）内设置有绝缘油管。
4.根据权利要求1所述的一种双水平井SAGD稠油的开采机构，其特征在于：所述的上层井（1）的水平段和生产段连接处设置有封隔器（8），下层井（2）的水平段和竖直段连接处同样设置有封隔器（8）。
5.根据权利要求1所述的一种双水平井SAGD稠油的开采机构，其特征在于：所述的地面控制柜（7）内设置有电机调节设备。
6.一种双水平井SAGD稠油的开采方法，其特征在于：开采步骤为：
S1、预调节，先通过空间检测装置测得上层井（1）和下层井（2）之间正对的空间大小，通过地面控制柜（7），开启上层井（1）水平段外侧下表面的微波加热磁控机构段A（3），下层井（2）的水平段的外侧上表面位置设置有多个微波加热磁控机构段B（5）和多个微波反射装置B（6），开启微波加热磁控机构段B（5），使微波加热磁控机构段A（3）和微波加热磁控机构段B（5）产生微波，该微波传递给上下方向与之正对的微波反射装置A（4）或微波反射装置B（6）上，通过角度调节机构，调节微波反射装置A（4）和微波反射装置B（6）的角度，使微波能从微波反射装置A（4）反射到微波反射装置B（6）上然后再反射到另外一个微波反射装置A（4）上，即微波反射的路线呈波浪状的折线，即形成微波腔；
S2、加热及抽取，当角度调整完毕后，通过加大微波加热磁控机构段A（3）和微波加热磁控机构段B（5）微波发生的功率，该微波对上层井（1）和下层井（2）之间的稠油进行加热，从而让稠油粘度降低，粘度降低的油在下层井（2）聚集，且在上层井（1）和下层井（2）之间形成开采通道，通过下层井（2）将粘度降低的油抽取出，此时上层井（1）水平段外侧上表面的微波加热磁控机构段A（3）同样开始工作，在上层井（1）水平段上表面形成初步的上层腔；
S3、注蒸汽，稠油被加热降低粘度时，上层井（1）和下层井（2）之间会形成开采通道，通过空间检测装置，检测开采通道的空间，当开采通道的空间占上层井（1）和下层井（2）正对的空间的80%时，向上层井（1）中注入蒸汽，加速上层井（1）水平段上表面上层腔的成型，且上层腔的空间体积远大于开采通道，从而使上层腔和开采通道一起呈漏斗状，加速稠油开采。
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