CN210033395U

CN210033395U - 利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置

Info

Publication number: CN210033395U
Application number: CN201920752050.3U
Authority: CN
Inventors: 蒋琪; 官志锐; 蒋冠辰; 郑南方
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2029-05-23

Abstract

本实用新型公开了利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置，包括双管注采井口、井下蒸汽发生注汽系统和采油举升系统；所述注汽系统由连续油管通道6、水罐16、燃料罐20、助燃剂罐19、预热器12、点火器13、蒸汽发生器14、电源18、测试信号接收器17组成，所述连续油管通道通过注采井口1下入到水平井中，其在地面分别连接水罐16、燃料罐20、助燃剂罐19，其在井下依次连接预热器12、点火器13、蒸汽发生器14；连续油管通道还连接位于地面的电源18和测试信号接收器17；所述采油举升系统包括油管4以及采油泵5。本实用新型原理可靠，操作简便，在同一口水平井中实现注汽与采油举升协同工作，节约生产成本。

Description

利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置

技术领域

本实用新型属于油田采油技术领域，涉及一种提高油井产量和原油采收率的装置，特别是涉及一种利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置。

背景技术

蒸汽辅助重力泄油是目前稠油开采的先进技术，是靠注入蒸汽的汽化潜热加热油层达到降低原油粘度和增加流动性，以重力作用为主的采油方法。在重力泄油开采过程中，将蒸汽从位于油藏底部附近水平生产井上方的一口水平注汽井或若干口垂直注汽井注入油藏，被加热的原油和蒸汽冷凝液从油藏底部的水平生产井采出，这种方法可以大幅度提高稠油的产量和采收率。为节省钻井投资，也曾采用一口水平井替代双水平井进行SAGD开采，但由于在同一口井上注汽和采油，会造成注汽管柱的高温流体对产出液二次加热，导致产出液闪蒸，严重干扰采油泵的正常运行和生产，实际上只有半口水平井在正常工作，操作难度大，不易控制，没有达到节省投资的目的。存在的根本问题是蒸汽是从地面沿井筒注入到地下，必然带来井筒内的高温和对产出流体的二次加热，容易导致入泵处流体闪蒸，工作效率低。本实用新型提出利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置，在井底产生高温蒸汽，油层的加热效率高，沿上部井筒注入的低温水与采出流体进行热交换，入泵处流体的温度可以控制到大大低于蒸汽的饱和温度，提高采油泵的工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置，该装置原理可靠，操作简便，在同一口水平井中实现注汽与采油举升协同工作，节约生产成本，有利于稠油油藏的高效开采。

为达到以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。

在一口水平井中放置由多条连续油管制成的连续油管通道，将助燃剂、燃料和水输送到井下，在井下预热点火，产生连续不断的超临界水和二氧化碳，经出口控制进入油井，形成需要的水蒸汽和二氧化碳气体，蒸汽在近井地带向上运移，形成蒸汽腔，蒸汽腔加热的原油向下流动，蒸汽冷凝成水也向下运移，依靠重力作用泄到水平井的液体连续不断地流向采油泵，被举升到地面。通过对注入与采出的液量以及加热功率的控制，调控蒸汽腔压力。由于本实用新型在井底产生蒸汽，热效率高，可以应用到深度较大的稠油油藏。

利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置，包括耐高温的水平井双管注采井口，以及通过该井口分别下入的井下蒸汽发生注汽系统和采油举升系统。

所述注汽系统由连续油管通道、水罐、燃料罐、助燃剂罐、预热器、点火器、蒸汽发生器、电源、测试信号接收器组成，所述连续油管通道包括分别输送助燃剂、燃料、水的通路以及输送电力和接收测试信号的通路；该连续油管通道通过注采井口下入到水平井中，其在地面分别通过泵连接水罐、燃料罐、助燃剂罐，其在井下依次连接预热器、点火器、蒸汽发生器；该连续油管通道还连接位于地面的电源和测试信号接收器。

所述采油举升系统包括油管以及采油泵，所述采油泵可以是有杆泵，也可以是电潜泵等无杆泵，视井况需要而定。

利用上述装置进行单水平井重力泄油开采的方法，过程如下：将连续油管通道通过注采井口下入到水平井中，助燃剂、燃料和水分别加压后通过连续油管通道的相应通路送入井下，经过井下的预热器被加热到水的超临界状态，经点火器混合引燃，在蒸汽发生器中持续燃烧，连续产生水蒸汽和二氧化碳，蒸汽通过蒸汽发生器出口注入油层，形成蒸汽腔，被加热的原油和蒸汽冷凝水向下进入水平井，通过连续不断地流入采油泵而被举升到地面；井下的温度压力等信号通过连续油管通道传送到地面的测试信号接收器，通过地面调控实现井下蒸汽发生器的连续运行和采油过程技术参数的控制，在同一口水平井中注汽与采油举升协同工作。

本实用新型中，所述蒸汽是通过有机燃料在水的超临界条件下与氧气产生剧烈的化学反应，燃烧时生成二氧化碳和水，并伴有大量的热释放，不断进入的燃料使得超临界状态持续存在，新进入的水会持续转化为蒸汽，从而达到连续产生高温蒸汽的物理和化学过程。

本实用新型中，蒸汽通过蒸汽发生器出口注入油层，蒸汽的流动，首先是由水平段的前端向其根部流动，在此过程中蒸汽的汽相部分不断向上进入油层，与周围地层换热，在到达根部之前时蒸汽汽相部分已经消耗尽了，只留下凝结水，向上进入油层的蒸汽汽相形成蒸汽腔，被加热的原油和蒸汽冷凝水向下进入水平井，并连续不断地流入采油泵而被举升到地面。

本实用新型中，所述通过地面调控实现井下蒸汽发生器的连续运行和采油过程技术参数的控制，是指注入与采出过程按照井下蒸汽辅助重力泄油要求的温压控制规律进行调控，达到在同一口井全水平井段实现注汽与采油同时进行的开采方式。

本实用新型可精确控制产出液体的量，也可以精确控制注入的蒸汽量，所以能控制蒸汽腔的压力。本实用新型可以用于1000-3000米的井深，甚至应用到深度超过3000米的油藏。

本实用新型通过对注入流体和产出流体速率、蒸汽发生器运行程序的控制，可根据需要开展间歇式注入的采油方式。

所述助燃剂、燃料、氧气和注入水按照一定的比例混合后注入到井下，燃烧后可以得到不同比例的氮气和二氧化碳，满足不同开发阶段对改善开发效果的需要。

本实用新型利用上述注入的几种冷介质与采出的高温液体进行热交换，降低采出液的温度，保证采出液在入泵前有较大的过冷度，使采油泵在抽吸过程中不会闪蒸，可实时精确控制采出液体的温度和泵效率；同时使注入介质升温，大量的热能不被带到地面而损失，增加井下蒸汽发生器进口处流体温度，进一步提高了蒸汽发生器的热效率。

本实用新型中，井下蒸汽发生系统和采油举升系统均下入同一口水平井中，并同步协调工作。不同于传统的双水井SAGD，需要两口平行的水平井；也不同于传统的单水平井SAGD方式，其蒸汽由地面产生再注入油层，井下蒸汽干度难以控制，采油效率低；不同于传统的蒸汽产生方式，蒸汽中不含有CO2等有利于改善驱油效率的气体介质。

与现有的地面注蒸汽热采方法相比，本实用新型所述装置及方法具有以下有益效果：

（1）不受油层埋深的限制，可以用于1000-3000米深层，甚至更深的稠油油藏的注蒸汽开发；

（2）与双水平井SAGD相比节省一半的钻井费用，也省去循环预热这个生产环节，更加节能和环保；

（3）燃烧过程中产生的CO2进入油藏，有助于汽腔的发育和扩展，提供额外的驱油能量；

（4）利用冷介质注入提供一个降温过程，不仅注入蒸汽与产出液体的流动得到很好的控制，同时也控制了产出水闪蒸和蒸汽窜入采油举升系统而影响泵的正常工作，从而使整个水平段蒸汽均匀分布，油层动用均匀，水平段利用率高。

附图说明

图1是利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置结构示意图。

图中：

1-双管注采井口；2-套管；3-动液面；4-油管；5-采油泵；6-连续油管通道；7-悬挂器；8-产出液流方向；9-注入蒸汽方向；10-蒸汽腔；11-油层筛管；12-预热器；13-点火器；14-蒸汽发生器；15-蒸汽出口；16-水罐；17-测试信号接收器；18-电源；19-助燃剂罐；20-燃料罐；21-泵。

具体实施方式

下面根据附图和实例进一步说明本实用新型，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型。但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，均在保护之列。

参看图1。

所述注汽系统由连续油管通道6、水罐16、燃料罐20、助燃剂罐19、预热器12、点火器13、蒸汽发生器14、电源18、测试信号接收器17组成，所述连续油管通道6包括分别输送助燃剂、燃料、水的通路以及输送电力和接收测试信号的通路；连续油管通道通过注采井口1下入到水平井中，其在地面分别通过泵21连接水罐16、燃料罐20、助燃剂罐19，其在井下筛管（由悬挂器7固定）内，依次连接预热器12、点火器13、蒸汽发生器14；连续油管通道还连接位于地面的电源18和测试信号接收器17。

所述采油举升系统包括油管4以及采油泵5，所述采油泵可以是有杆泵，也可以是电潜泵等无杆泵，视井况需要而定。

将连续油管通道通过注采井口1、套管2下入到水平井中，助燃剂、燃料和水分别加压后通过连续油管通道的相应通路送入井下，经过井下的预热器12被加热到水的超临界状态，经点火器13混合引燃，并在蒸汽发生器14中持续燃烧，连续产生水蒸汽和二氧化碳，蒸汽通过蒸汽发生器的蒸汽出口15、再经过油层筛管11注入油层（见图1中注入蒸汽方向9），形成蒸汽腔10，被加热的原油和蒸汽冷凝水向下进入水平井（见图1中产出液流方向8），通过连续不断地流入采油泵5，在保持一定动液面3的条件下，被举升到地面。

实施例

油层埋藏深度为1500米，水平段长度为400米，斜深为1850米，渗透率为1达西，孔隙度为25%，50^oC脱气原油粘度度40000mPas，含油饱和度为60%。地层压力为15MPa。

加工一个通径分别为140mm和70mm的双管井口。选用70 mm、25mm两条连续油管，加工一条25mm的内置电缆和电加热器，同时含有测试用传感器的连续油管。下部有转换连接器、预热器、点火器、蒸汽发生器、蒸汽出口控制器。选择一台与油井产量相适应的采油泵。选择工作压力35MPa的低温介质柱塞泵（分别适应三种介质），以及配套的地面工艺流程、电源、几种物料储罐以及相应的控制系统。根据油藏工程设计确定相应工程参数，先下入注汽系统，然后下入采油系统，需要连续油管作业车配合完成。

Claims

1.利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置，包括耐高温的水平井双管注采井口，以及通过该井口分别下入的井下蒸汽发生注汽系统和采油举升系统，其特征在于，所述注汽系统由连续油管通道（6）、水罐（16）、燃料罐（20）、助燃剂罐（19）、预热器（12）、点火器（13）、蒸汽发生器（14）、电源（18）、测试信号接收器（17）组成，所述连续油管通道（6）包括分别输送助燃剂、燃料、水的通路以及输送电力和接收测试信号的通路；连续油管通道通过注采井口（1）下入到水平井中，其在地面分别连接水罐（16）、燃料罐（20）、助燃剂罐（19），其在井下筛管内依次连接预热器（12）、点火器（13）、蒸汽发生器（14）；连续油管通道还连接位于地面的电源（18）和测试信号接收器（17）；所述采油举升系统包括油管（4）以及采油泵（5）。

2.如权利要求1所述的利用井下蒸汽发生的单水平井重力泄油开采装置，其特征在于，所述采油泵为有杆泵或电潜泵。