CN111322045A - 一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，包括：（1）地面锅炉产生的蒸汽，经汽液分离装置分离后，通过管线输送到注入井井口；（2）注入井井筒内的生产套管末端通过悬挂器连接油层筛管，生产套管中安装隔热油管；（3）在注汽油管内安装连续油管，连续油管内设置输送电缆，输送电缆前缘连接发热电阻；（4）将井口的蒸汽通过注汽油管注入到井筒中，通过调节发热电阻的输入电功率，对井底周围聚集的冷凝水进行二次加热，使其蒸发为饱和蒸汽，提高注入井底的蒸汽干度。本发明原理可靠，操作简便，极大地提高了深井稠油SAGD和蒸汽驱的开采效率，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及稠油开发领域中一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）依靠高干度蒸汽作为热载体，蒸汽中的汽化潜热部分转递给油藏加热，粘度降低后的原油，主要依靠重力驱动力沿汽液界面泄到生产井而采出。SAGD适用条件为油层厚度大于20m，埋深小于1000m，水平渗透率大于500mD，垂直与水平渗透率比大于0.3，不存在连续夹层。SAGD开采方式可以应用于不同粘度的稠油，包括超稠油。
SAGD和蒸汽驱的采收率较高，通常超过50%，但对于深层稠油油藏，地面注入蒸汽在井筒中的热损失较高，难以达到SAGD和蒸汽驱所需要的井底蒸汽干度，限制了该技术的有效运用。如在目前的隔热油管技术条件下，当井深超过1200米以上后，即使采用隔热油管，由于井筒沿程的热损失而导致井底的蒸汽干度较低，一般井下干度<50%，使得注入到井下的蒸汽难以达到SAGD或者蒸汽驱所需要的干度，大大降低了油藏的驱油效率和开发效果。
尤其是在较低注入速率下，井底蒸汽干度更低。由于进入油藏的蒸汽干度低，并同时带入大量的蒸汽冷凝水，限制了SAGD和蒸汽驱油藏中的蒸汽腔的扩展，导致开发效果差，难以取得稠油开采的经济效益。
鉴于此，本发明提出利用井下电加热对注入的蒸汽进行二次加热，通过井底注入蒸汽干度的改善，在油藏中建立SAGD和蒸汽驱汽腔所需要的干度和汽化潜热量，从而在不增加地面处理水资源和不对周围环境产生污染的条件下，提高油藏采收率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，该方法原理可靠，操作简便，在井下利用电加热对注入蒸汽进行二次加热，大幅度提高井下蒸汽干度，由电功率转化的热量完全用于油藏加热，热效率高，极大地提高了深井稠油SAGD和蒸汽驱的开采效率，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
目前从地面通过井口向隔热油管内注入蒸汽，蒸汽沿井筒向下流动过程中，由于井筒内蒸汽温度远高于井筒周围地层温度，向外换热过程中发生热损失，降低蒸汽的干度。注入井越深，井筒热损失越大，注入到井底的蒸汽干度越低。本发明通过在注汽管柱内下入加热电缆，通过向井下输入电功率，利用电加热增加注入蒸汽的热焓值，达到提高蒸汽干度的目的。井下蒸汽温度和干度可以通过注入压力和输入电功率来进行控制。
一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，依次包括以下步骤：
（1）通过地面单独或者集中安装的大型锅炉产生的蒸汽，出口干度一般为75%左右，经汽液分离装置进行分离后的蒸汽干度达到95-100%，然后通过管线输送到注入井井口；
（2）注入井井筒内的生产套管末端通过悬挂器连接油层筛管，生产套管中安装隔热油管，以减少注汽油管在注汽过程中井筒的热损失；
（3）在注汽油管内安装连续油管，连续油管内设置输送电缆，输送电缆前缘连接发热电阻，电缆内安装多条热电偶和前缘连接发热电阻的交流电导线，其余空隙用矿物绝缘材料填充；
（4）将井口的蒸汽通过注汽油管注入到井筒中，通过调节发热电阻的输入电功率，对井底周围聚集的冷凝水进行二次加热，使其蒸发为饱和蒸汽，提高注入井底的蒸汽干度。
所述步骤（1）中的注入井是专门注蒸汽的注入井，井筒用隔热油管，有保温作用。注入井可以为直井，也可以为水平井。注入井和生产井共同作用稠油油藏，利用蒸汽辅助重力泄油原理进行稠油开采。
所述步骤（3）中的电缆外层的连续油管的外径为30mm左右，能够耐受350℃高温和20MPa压力，电缆需要具有良好的绝缘性能，在高电压下送电不会被击穿，寿命长。
所述步骤（3）中的发热电阻安装在连续油管中，利用电缆顺利下入井底，有助于电加热装置的维护和保养，实现其高效利用。对于垂直井，电缆可以下到靠近井底的井段；对于水平井，可以将电缆下到水平段。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过在注入相同的冷水当量下，通过增加加热装置对注入蒸汽在井底进行二次加热，使注入油藏的蒸汽热焓值更高，提高加热地层效率，并显著降低注入油藏的无效凝结水体积，降低采出液中的含水率，降低地面水处理体积；
（2）本发明通过提高整个开发过程的热效率、驱油效率和举升效率，降低开采成本，使蒸汽辅助重力泄油或者蒸汽驱等开采方式在深井稠油油藏中的有效应用成为可能，拓展热采开发的深度范围。
附图说明
图1为水平井电加热注汽工艺流程示意图。
图2为连续油管铠装的剖面结构示意图。
图3为垂直注汽井结构示意图。
图中：1变压器电源；2信息采集控制器；3地面；4表层套管；5生产套管；6悬挂器；7注汽油管；8地面注汽管线；9锅炉系统；10注汽隔热油管；11连续油管；12油层；13油层筛管；14蒸汽出口花管；15蒸汽腔；16连续油管铠装；17热电偶；18交流电导线；19发热电阻；20矿物绝缘材料。
具体实施方式
下面根据附图和实施例进一步说明本发明。
蒸汽锅炉热效率为85%，注入速度200t/d（冷水当量），锅炉距井口500m，地面的锅炉系统的蒸汽出口干度75%，经地面汽水分离器分离后的蒸汽干度为95%，通过地面注汽管线注入，注入速率为157.9t/d。注汽压力4MPa，注汽温度250℃。
参见图1、图3。
位于地面3的锅炉系统9产生的蒸汽通过地面注汽管线8注入，表层套管4内的生产套管5下部用悬挂器6连接位于油层12中的油层筛管13，油层有蒸汽腔15和蒸汽出口花管14；在生产套管5内下入注汽油管7，生产套管中安装隔热油管10，以减少注汽油管的热损失；在注汽油管7内下入连续油管11。
参见图2。
连续油管11内设置输送电缆，输送电缆前缘通过连续油管铠装16连接发热电阻19，电缆内安装多条热电偶17和前缘连接发热电阻的交流电导线18，其余空隙用矿物绝缘材料20填充。通过在地面的变压器电源1和信息采集控制器2，调节发热电阻的输入电功率，利用发热电阻为井下的冷凝水进行二次加热，使其蒸发为饱和蒸汽，提高注入井底的蒸汽干度。
在该井下入400米发热电阻，连续油管铠装16中的电缆中的矿物绝缘材料20中分布热电偶17和前缘连接发热电阻的交流电导线18。由于井筒的总热损失是固定的，电加热的热量全部转化为蒸汽的热焓值。假定热效率为95%的条件下，通过计算，若将蒸汽在井底的干度从原来的45.5%提升到70%，采用发热电阻的输入功率为824KW-h。在目前电价（0.7元/kW-h）下，利用电加热增加蒸汽干度的成本低于利用地面锅炉产生蒸汽的燃料成本。
可以看出，采用井下电加热对地面注入的蒸汽进行二次加热，可以实现深层稠油油藏（例如1500m垂直深度）SAGD开采技术的要求，井底蒸汽干度达到70%以上。虽然井下电加热产生蒸汽的效率较高，但是受井下电加热装置的功率所限，完全采用电加热在井下产生蒸汽的速率有限，因此结合地面锅炉和井下电加热装置共同作用产生高干度蒸汽，可以实现深井稠油油藏的SAGD开采或者蒸汽驱对高蒸汽干度的要求。
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。本领域的普通技术人员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，并不脱离本发明技术方案的精神和实质，依然处于本发明的权利保护范围内。
Claims (4)
1.一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，依次包括以下步骤：
（1）地面锅炉产生的蒸汽，经汽液分离装置进行分离后，通过管线输送到注入井井口；
（2）注入井井筒内的生产套管末端通过悬挂器连接油层筛管，生产套管中安装隔热油管，以减少注汽油管在注汽过程中井筒的热损失；
（3）在注汽油管内安装连续油管，连续油管内设置输送电缆，输送电缆前缘连接发热电阻，电缆内安装多条热电偶和前缘连接发热电阻的交流电导线，其余空隙用矿物绝缘材料填充；
（4）将井口的蒸汽通过注汽油管注入到井筒中，通过调节发热电阻的输入电功率，对井底周围聚集的冷凝水进行二次加热，使其蒸发为饱和蒸汽，提高注入井底的蒸汽干度。
2.如权利要求1所述的一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的注入井是专门注蒸汽的注入井，为直井或水平井，注入井和生产井共同作用稠油油藏，利用蒸汽辅助重力泄油原理进行稠油开采。
3.如权利要求1所述的一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的电缆外层的连续油管外径为30mm，能够耐受350℃高温和20MPa压力。
4.如权利要求1所述的一种利用电加热提高深井稠油井底蒸汽干度的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的发热电阻安装在连续油管中，利用电缆下入井底，对于垂直井，电缆下到靠近井底的井段，对于水平井，将电缆下到水平段。
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