CN107869341B - 一种重油采油系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重油采油系统及方法，所述系统包括：管柱装置、注水调节阀和温度控制器；管柱装置中包括：用于设置在水平井段中的筛管，以及设置在筛管中的注水管、短管和温度测试管；其中，筛管上设置有筛孔；温度测试管内设置有多个热电偶，热电偶用于监测水平井段的温度；注水调节阀设置在地面上，用于调节注水管的注水量；温度控制器设置在地面上，温度控制器与热电偶连接，当水平井段的温度在预设温度范围外时，温度控制器控制注水调节阀的调节度，以调节注水管的注水量，以使得水平井段的温度在预设温度范围内。本发明提供的技术方案，能够在火驱燃烧过程中，实现控制稳定燃烧，防止出现水平井火驱过程中火线窜通，氧气突破的问题。
Description
技术领域
本申请涉及重油油田采油技术领域，特别涉及一种重油采油系统及方法。
背景技术
重油油田开采的主要难点在于原油的高粘度、高密度及低流动性。针对重油油田，通常采用火驱技术进行升温降粘开发。火驱技术是一种利用电点火、化学点火等方法使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气使油层原油持续燃烧的采油方法。该方法具有热效率高，最终采收率高、节能减排等优势。
利用火驱技术进行重油开发时，需要向地层连续不断注入空气，点燃油层，使原油经生产井采出。目前针对成功点燃油层后的火腔初期培育阶段，需要保证火驱过程稳定燃烧。然而，在目前开发过程中，高温可动油经水平井产出会使水平井段所处条带的温度升高。当该处温度升高到一定程度后，一旦空气突破结焦带的封堵直接进入水平井筒引起高温燃烧，会造成水平井产出液温度和产出气体中氧气含量急剧升高，严重时甚至会烧毁水平井筒。所以，在火驱燃烧过程中，如何控制稳定燃烧是关键点。
但是，目前还没有一种有效的火驱采油技术，能够较佳地控制空气流动稳定泄油，稳定燃烧。因此，有必要提出一种新的重油采油技术，以在火驱燃烧过程中，实现控制稳定燃烧，防止出现水平井火驱过程中火线窜通，氧气突破的问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种重油采油系统及方法，在火驱燃烧过程中，能够实现控制稳定燃烧，防止出现水平井火驱过程中火线窜通，氧气突破的问题。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种重油采油系统及方法是这样实现的：
一种重油采油系统，包括：管柱装置、注水调节阀和温度控制器；
所述管柱装置中包括：用于设置在水平井段中的筛管，以及设置在所述筛管中的注水管、短管和温度测试管；其中，所述筛管上设置有筛孔；所述短管用于抽取所述水平井段中的水和油；所述温度测试管内设置有多个热电偶，所述热电偶用于监测所述水平井段的温度；
所述注水调节阀设置在地面上，用于调节所述注水管的注水量；
所述温度控制器设置在地面上，所述温度控制器与所述热电偶连接，当所述水平井段的温度在预设温度范围外时，所述温度控制器控制所述注水调节阀的调节度，以调节所述注水管的注水量，以使得所述水平井段的温度在所述预设温度范围内。
优选方案中，所述预设温度范围为140摄氏度至160摄氏度。
优选方案中，所述多个热电偶中相邻两个热电偶间隔预定距离。
优选方案中，所述预定距离为50米至100米。
优选方案中，所述注水管和所述温度监测管分别从生产井的井口伸至所述生产井的水平段的趾端。
一种重油采油方法，包括：
在生产井水平井筒的筛管内下入注水管、短管和温度测试管，以及在所述温度测试管内下入多个热电偶，将热电偶与温度控制器相连接；
通过所述热电偶进行实时温度监测，当所述热电偶监测到的温度在预设温度范围外时，通过温度控制器控制所述注水调节阀的调节度，以调节所述注水管的注水量，以使得所述热电偶监测到的温度在所述预设温度范围内。
优选方案中，所述预设温度范围为140摄氏度至160摄氏度。
优选方案中，所述多个热电偶中相邻两个热电偶间隔预定距离。
优选方案中，所述预定距离为50米至100米。
优选方案中，所述注水管和所述温度监测管分别从生产井的井口伸至所述生产井的水平段的趾端。
本申请实施例提供了一种重油采油系统及方法，通过在生产井水平井筒的筛管内下入注水管、短管和温度测试管，以及在所述温度测试管内下入多个热电偶，并将热电偶与温度控制器相连接，当燃烧腔推进到水平井筒时，此时所述热电偶监测到的水平井筒的温度超过160摄氏度时，通过温度控制器控制所述注水调节阀的调节度，以加大所述注水管的冷水的注水量，以使得所述热电偶监测到的温度降低至160摄氏度以内，待监测温度小于140摄氏度，通过温度控制器控制所述注水调节阀的调节度，以减小所述注水管的冷水的注水量，以使得所述热电偶监测到的温度调整到140摄氏度至160摄氏度内，此时水平井筒附近发生低温氧化反应，使得在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，避免火线窜入井筒。空气沿着上部油藏超覆到达火烧前缘，形成向前倾斜的稳定燃烧前缘，实现分段切割稳定重力泄油开发模式，从而避免空气直接进入水平井井筒，保证火驱前缘稳定燃烧，具有良好的安全性和良好的经济效益。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
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。
图1是火驱初期燃烧前缘附近的示意图；
图2是本申请实施方式中重油采油系统的组成结构示意图；
图3是本申请实施方式中一种重油采油方法的流程图。
附图标记说明：
注气井-1；生产井-2；趾端-21；跟端-22；筛管-3；筛孔-30；注水管-4；短管-5；温度测试管-6；热电偶-7；注水调节阀-8；温度控制器-9。
具体实施方式
本申请实施例提供一种重油采油系统及方法。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1所示，对于重油开采而言，其井网结构包括用于注气的注气井1和用于采油的生产井2。其中，生产井2为水平井，具有位于油层底部的水平井段。在火驱前期，注气井1至生产井2之间依次包括：燃烧前缘、结焦带、泄油带、冷油带。在开发过程中，高温可动油经水平井产出会使水平井段所处条带的温度升高。当该处温度升高到一定程度后，一旦空气突破结焦带的封堵直接进入水平井筒引起高温燃烧，会造成水平井产出液温度和产出气体中氧气含量急剧升高，严重时甚至会烧毁水平井筒。
本发明提供一种重油采油系统及方法，在火驱燃烧过程中，能够较佳地控制空气流动稳定泄油，实现控制稳定燃烧，防止出现水平井火驱过程中火线窜通，氧气突破的问题。
请参阅图2，本申请实施方式提供一种重油采油系统，所述重油采油系统可以包括：管柱装置、注水调节阀8和温度控制器9。所述管柱装置中可以包括：用于设置在水平井段中的筛管3，以及设置在所述筛管3中的注水管4、短管5和温度测试管6；其中，所述筛管3上设置有筛孔30；所述短管5用于抽取所述水平井段中的水和油；所述温度测试管6内设置有多个热电偶7，所述热电偶7用于监测所述水平井段的温度；所述注水调节阀8设置在地面上，用于调节所述注水管4的注水量；所述温度控制器9设置在地面上，所述温度控制器9与所述热电偶7连接，当所述水平井段的温度在预设温度范围外时，所述温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以调节所述注水管4的注水量，以使得所述水平井段的温度在所述预设温度范围内。
本申请实施方式中提供的重油采油系统，通过在生产井水平井筒的筛管3内下入注水管4、短管5和温度测试管6，以及在所述温度测试管6内下入多个热电偶7，并将热电偶7与温度控制器9相连接，当燃烧腔推进到水平井筒时，此时所述热电偶7监测到的水平井筒的温度超过160摄氏度时，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以加大所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度降低至160摄氏度以内，待监测温度小于140摄氏度，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以减小所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度调整到140摄氏度至160摄氏度内，此时水平井筒附近发生低温氧化反应，使得在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，避免火线窜入井筒。空气沿着上部油藏超覆到达火烧前缘，形成向前倾斜的稳定燃烧前缘，实现分段切割稳定重力泄油开发模式，从而避免空气直接进入水平井井筒，保证火驱前缘稳定燃烧，具有良好的安全性和良好的经济效益。
在本实施方式中，所述筛管3位于所述生产井2的水平井段中的。具体地，所述生产井2的水平段具有相对的趾端21和跟端22，所述筛管3自所述趾端21至所述跟端22纵长延伸。所述筛管3上设置有筛孔30。自泄油带泄下的油可以通过筛管3流入水平井段中。
在本实施方式中，所述注水管4设置在所述筛管3内。所述注水管可以用于向生产井2的水平井筒内注入冷水。
在本实施方式中，所述注水管4可以从所述生产井2的井口伸至所述生产井2的水平段的趾端21。如此，当水平井筒的温度高于160摄氏度时，通过所述注水管4注入的冷水可以在所述短管5抽取水和油的循环流动作用下，从所述趾端21流动至所述跟端22，以对整个水平井筒进行充分降温。
在本实施方式中，所述短管5可以从所述生产井2的井口伸至所述生产井2的水平段的跟端22。以便在抽取水和油时，与所述注水管4配合形成注入的冷水循环流动。
在本实施方式中，所述温度监测管6可以从生产井2的井口伸至所述生产井2的水平段的趾端21。以便，设置在所述温度监测管6内的热电偶7可以均匀分布在所述生产井2的整个水平段中。
在本实施方式中，所述热电偶7的个数可以为多个。具体地，所述热电偶7的个数可以根据水平井段的长度而定。当水平井段的长度较长时，相应的，热电偶7的个数适应性增多。当然，本申请也不排除在某些极端情况下，例如，水平井段的长度较短，只需要使用一个热电偶7的情形。
在本实施方式中，所述多个热电偶中相邻两个热电偶7之间的预定距离可以为50米至100米。
在本实施方式中，所述热电偶7可以通过电缆与所述温度控制器9进行电性连接，以便所述温度控制器9获取所述热电偶7监测到的水平井筒的温度，并通过所述热电偶7监测到的温度，控制所述注水调节阀8的调节度。
在本实施方式中，所述预设温度范围可以为140摄氏度至160摄氏度，以便水平井筒附近发生低温氧化反应，使得在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，避免火线窜入井筒。
在本实施方式中，所述注水调节阀8具有注水量调节功能。具体地，所述注水调节阀8可以在所述温度控制器9的控制作用下，当所述多个热电偶中任意一个热电偶7监测到的水平井筒的温度在预设温度范围外时，改变与注水量相关联的调节度，以调节所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度在所述预设温度范围内，此时水平井筒附近发生低温氧化反应，使得在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，使得空气沿着上部油藏超覆到达火烧前缘，形成向前倾斜的稳定燃烧前缘，而不会从该井段窜入井筒中，从而能够避免出现水平井火驱过程中火线窜通，氧气突破的问题。
在本实施方式中，所述温度控制器9可以用于根据所述热电偶7监测到的水平井筒的温度信号控制所述注水调节阀8的调节度，以调节所述注水管4的注水量，以使得所述水平井段的温度在所述预设温度范围内。当燃烧腔推进到水平井筒时，此时所述多个热电偶中任意一个热电偶7监测到的水平井筒的温度超过160摄氏度时，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以加大所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度降低至160摄氏度以内，待监测温度小于140摄氏度，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以减小所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度调整到140摄氏度至160摄氏度内，此时水平井筒附近发生低温氧化反应，使得在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，避免火线窜入井筒。
请参阅图3，本申请还提供了一种重油采油方法，所述重油采油方法可以包括以下步骤。
步骤S101：在生产井2水平井筒的筛管3内下入注水管4、短管5和温度测试管6，以及在所述温度测试管6内下入多个热电偶7，将热电偶7与温度控制器9相连接。
步骤S102：通过所述热电偶7进行实时温度监测，当所述热电偶监7测到的温度在预设温度范围外时，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以调节所述注水管4的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度在所述预设温度范围内。
首先，在生产井2水平井筒的筛管3内下入注水管4、短管5和温度测试管6。如图2所示，可以每隔50～100米下入在所述温度测试管6内下入热电偶7，并将热电偶7与温度控制器9相连接。所述注水管4和所述温度监测管5分别从生产井2的井口伸至所述生产井2的水平段的趾端21。
在水平井火驱生产过程中，燃烧腔燃烧到生产井2水平井段时，所述温度控制器9显示该段热电偶7监测到的水平井筒的温度超过160摄氏度，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以加大所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度降低至160摄氏度以内，待监测温度小于140摄氏度，通过温度控制器9控制所述注水调节阀8的调节度，以减小所述注水管4的冷水的注水量，以使得所述热电偶7监测到的温度调整到140摄氏度至160摄氏度内，此时水平井筒附近发生低温氧化反应，使得在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，空气向前流入燃烧前缘，保持火驱过程稳定燃烧。
在一个具体的应用场景中，例如，新疆油田某区块具有以下特点：
①隙度展布：该区储层孔隙度介于27.3％～35.1％之间，平均为31.5％。
②渗透率展布：该区储层渗透率介于455.1mD～4708mD之间，平均值2437.1mD，与孔隙度相关性较强。
③含油饱和度展布：该区储层含油饱和度介于63.8％～80.3％之间，平均值为73.2％，含油饱和度呈现出北高南低的局面。
④油层厚度展布：该区油层厚度介于11.4～44.9m之间，平均值为32.2m，在工区北部和南部边缘油层厚度较低。
该区块某井组，注气直井射孔底界与水平井垂直距离10.99米，水平生产井2上方油层厚度为11m，注气直井在水平井侧面3m距离之内。利用本申请所提供的重油采油系统及方法进行火驱后，能够达到如下效果：日注气4410m3/d，日产油约4.5t/d，燃烧过程稳定，没有发生氧气窜入水平井。
综上可见，本申请提供的重油采油系统及方法，是一种能够控制火烧前缘稳定推进的技术方法，在火驱进行一段时期，通过实时根据井筒段的监测温度，调整注水调节阀8的调节度，以调节所述注水管4的冷水的注水量，使得井筒附近发生低温氧化反应，并在水平井筒上方形成2米至3米的结焦带，通过该结焦带的封堵作用产生的附加压力差，使得空气到达燃烧前缘，保证火驱过程稳定进行，避免火驱过程到水平井筒发生氧气窜通，具有良好的经济效益。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种重油采油系统，其特征在于，包括：管柱装置、注水调节阀和温度控制器；
所述管柱装置中包括：用于设置在水平井段中的筛管，以及设置在所述筛管中的注水管、短管和温度测试管；其中，所述筛管上设置有筛孔；所述短管用于抽取所述水平井段中的水和油；所述温度测试管内设置有多个热电偶，所述热电偶用于监测所述水平井段的温度；所述注水管用于向水平井筒注入冷水；
所述注水调节阀设置在地面上，用于调节所述注水管的注水量；
所述温度控制器设置在地面上，所述温度控制器与所述热电偶连接，当所述水平井段的温度在预设温度范围外时，所述温度控制器控制所述注水调节阀的调节度，以调节所述注水管的注水量，以使得所述水平井段的温度在所述预设温度范围内，所述预设温度范围为140摄氏度至160摄氏度，以使得在水平井上方形成结焦带，并利用所述结焦带的封堵作用产生的附加压力差，避免火线窜入所述水平井段；所述结焦带用于形成向前倾斜的稳定燃烧前缘。
2.根据权利要求1所述的一种重油采油系统，其特征在于，所述多个热电偶中相邻两个热电偶间隔预定距离。
3.根据权利要求2所述的一种重油采油系统，其特征在于，所述预定距离为50米至100米。
4.根据权利要求1所述的一种重油采油系统，其特征在于，所述注水管和所述温度测试管分别从生产井的井口伸至所述生产井的水平段的趾端。
5.一种基于权利要求1所述重油采油系统的重油采油方法，其特征在于，包括：
在生产井水平井筒的筛管内下入注水管、短管和温度测试管，以及在所述温度测试管内下入多个热电偶，将热电偶与温度控制器相连接；所述注水管用于向所述水平井筒注入冷水；
通过所述热电偶进行实时温度监测，当所述热电偶监测到的温度在预设温度范围外时，通过温度控制器控制所述注水调节阀的调节度，以调节所述注水管的注水量，以使得所述热电偶监测到的温度在所述预设温度范围内，所述预设温度范围为140摄氏度至160摄氏度，以使得在水平井上方形成结焦带，并利用所述结焦带的封堵作用产生的附加压力差，避免火线窜入所述水平井段；所述结焦带用于形成向前倾斜的稳定燃烧前缘。
6.根据权利要求5所述的一种重油采油方法，其特征在于，所述多个热电偶中相邻两个热电偶间隔预定距离。
7.根据权利要求6所述的一种重油采油方法，其特征在于，所述预定距离为50米至100米。
8.根据权利要求5所述的一种重油采油方法，其特征在于，所述注水管和所述温度测试管分别从生产井的井口伸至所述生产井的水平段的趾端。
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