專利名稱：一種改進的蒸汽吞吐采油方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種蒸汽吞吐生產(chǎn)原油的方法，提高油藏的采收率和開發(fā)效果。
背景技術(shù)：
常規(guī)的蒸汽吞吐技術(shù)是向稠油油藏注蒸汽，利用蒸汽所攜帶的熱量，加熱稠油。稠油在受熱后粘度大幅度下降，在地層壓力下從油層流向井筒的流量大幅度提高，從而提高產(chǎn)量。具體操作方案是向油層注入定量的蒸汽，然后關(guān)井一段時間，使蒸汽攜帶的熱量向油藏擴散，關(guān)井過程稱之為燜井。燜井結(jié)束后即開井放噴。油井自噴停止后，利用抽油泵繼續(xù)采油生產(chǎn)。
中國專利授權(quán)公告號CN 1074502C，提供了一種“稠油熱空氣-蒸汽混合吞吐開采方法”。在注汽稠油井作業(yè)時，將耐高溫封隔器、平衡閥、隔熱油管組成的注汽管柱下入井筒內(nèi)，待封隔器坐封后，安裝好井口采油樹；采用蒸汽鍋爐制備飽和蒸汽，蒸汽鍋爐連接采油樹油管出口；空氣壓縮機連接采油樹套管出口。打開采油樹油管閥門向井下正擠注入高壓蒸氣。打開套管閥門，啟動空氣壓縮機從油、套管的環(huán)型空間注入壓縮空氣。壓縮空氣通過注汽管柱上的平衡閥與蒸汽在井底混合，并一起進入地層。注入時蒸汽、空氣的排量比為7∶3。當蒸汽和壓縮空氣總注入量達到設(shè)計量后停注。按照蒸汽吞吐井同樣程序，燜井一定時間后，開井生產(chǎn)。這是目前常規(guī)的蒸汽吞吐采油方法。
目前常規(guī)的蒸汽吞吐采油存在問題是，由于注入的飽和蒸汽溫度高，井下近井眼地帶的巖石同時被加熱到高溫。在采油生產(chǎn)時尤其是放噴時壓力降低，地層中的水發(fā)生強烈的閃蒸。稠油中含有大量的瀝青和膠質(zhì)，它們降低了原油的表面張力，并在高溫下發(fā)生閃蒸會產(chǎn)生乳化液。另外，由于注飽和蒸汽熱采過程的溫度高，稠油內(nèi)部會產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳以及原油中的甲烷氣體與乳化液在閃蒸的作用下會形成及其穩(wěn)定的泡沫油，與形成乳化一樣，大量的瀝青和膠質(zhì)促成泡沫油的生成。形成極其強烈的假敏效應。泡沫油最終堵塞地層，形成泡沫油對地層的傷害，也叫熱傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的蒸汽吞吐采油方法，實現(xiàn)飽和蒸汽注入井下，并且避免開井生產(chǎn)時井下發(fā)生閃蒸現(xiàn)象，達到降低泡沫油的生成量和堵塞作用，提高稠油油田油井產(chǎn)量和采收率。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是改進的蒸汽吞吐采油方法是按以下步驟進行的A、準備工作將耐高溫封隔器、隔熱油管組成的注汽管柱下入井筒內(nèi)，待封隔器坐封后，安裝好井口采油樹；采用蒸汽鍋爐制備飽和蒸汽，蒸汽鍋爐連接采油樹油管出口；高壓注水泵連接采油樹套管出口。
B、注蒸汽往油井中注入飽和蒸汽，每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米之間，井底干度在40-80％，注入速度120-400噸/天，最高注入飽和蒸汽的壓力低于或等于17兆帕，并且最高注入飽和蒸汽的壓力低于或等于地層破裂壓力；達到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽鍋爐制備所需溫度的熱水，或者利用其他設(shè)備制備所需溫度的熱水，不做停頓開始地往井中注水。
C、計算注蒸汽后的溫度場確定注水量和注入水溫度之前要了解注飽和蒸汽之后的溫度場分布形式，注飽和蒸汽之后的溫度場分布形式通過數(shù)值模擬技術(shù)計算出來，或者按照以下方法簡單計算出來。
Q=13πDHC(R12+R1R2+R22)]]>
式中Q表示的是地層累積的注入熱量，單位為J(焦耳)。地層累積的注入熱量，如果是第一次注蒸汽，累積的注入熱量就是這次注入的熱量。如果已進行多次注飽和蒸汽，累積的注入熱量包括最后一次注入的熱量，還包括剩余熱量，即以前注入的熱量減去在產(chǎn)出流體中所攜帶的熱量與向油藏的頂?shù)咨w層散失的熱量后的剩余熱量。一般剩余熱量定為注入熱量的20-30％之間。
式中D為油層的厚度，單位為米。
式中H為注入蒸汽溫度與油藏原始溫度之差，單位為℃。
式中C為油藏巖石含水狀態(tài)下單位體積的熱容，單位為J/(℃×m3)。
R1(單位米)表示在注入飽和蒸汽后，距井筒半徑R1米范圍內(nèi)油藏溫度為注入飽和蒸汽溫度，其值取0.5至2米之間，累積的注入熱量大則取值大一些，累積的注入熱量小取值小一些；通過以上方程可以求出與R2(單位米)。距井筒半徑R2范圍之外油藏溫度為原始地層溫度，在R1與R2之間油藏溫度由注入飽和蒸汽溫度線性變化到原始地層溫度。得出簡化的注飽和蒸汽之后的溫度場分布。
D、注水達到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽鍋爐制備所需溫度的熱水，或者利用其他設(shè)備制備所需溫度的熱水，不做停頓開始地往井中注入溫度為1-150℃的水。注入水重量為注入飽和蒸汽重量的10％-50％，注入速度在50-400噸/天之間。注入水重量和注入溫度要經(jīng)過計算，保證使油井周圍油藏最高溫度低于200℃。注水總重量和注入水溫度的計算①、在計算出油井附近油藏的溫度場的基礎(chǔ)上，計算出200℃以上部分油藏中的熱量，可以采用以下方法以油井為中心，以距油井垂直距離為半徑，以半徑依次相差0.5米劃分一系列同心圓，以這些同心圓將油層劃分為寬度為0.5米，高度為油層厚度的一系列同心圓筒，如某個圓筒所處溫度大于200℃，將此圓筒所處溫度減去200℃，以此溫度差乘以此圓筒體積乘以油藏單位體積熱容，得出此圓筒的轉(zhuǎn)移熱，②、將所有的溫度處于大于200℃的圓筒的轉(zhuǎn)移熱疊加到一起得出總轉(zhuǎn)移熱。③、以每噸水200℃時所含有的熱量減去在注入水溫度時所含有的熱量，求出每噸水轉(zhuǎn)移熱量。④、以第②步計算出的總轉(zhuǎn)移熱量除以第③步計算的熱量，得到注入水量。⑤、如果注入水量大于注入飽和蒸汽量的四分之一，減少注入水溫度，重新進行第③步和第④步計算直到注入水量小于注入飽和蒸汽量的四分之一。⑥、在注入水溫度計算中，計算出的注入溫度已低于50℃，則停止降低注入水溫度。注入50℃的水，注入水量等于注入飽和蒸汽量的四分之一。
E、燜井注水后燜井時間2-10天。
F、維持井底流壓生產(chǎn)燜井后開井進行采油。測試油井動液面，測取井底流壓，調(diào)整抽油機采出井液的排量，使油井井底流壓保持在1.5-4兆帕之間。
所述的測試油井動液面、測取井底流壓和調(diào)整抽油機采出井液的排量保持井底流壓的工藝過程，屬于公知技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能完成，不再進行詳細敘述。
本發(fā)明的有益效果由于在油井內(nèi)注入飽和蒸汽后，又往油井內(nèi)注入1-150℃的水，使井下油藏最高溫度低于200℃的閃蒸點，避免了開井采油時，井下發(fā)生閃蒸現(xiàn)象，達到降低了井下泡沫油的生成量，減少泡沫油堵塞井下地層作用，從而提高油田的產(chǎn)量和采收率。


圖1是本發(fā)明改進的蒸汽吞吐采油施工過程注入飽和蒸汽時，油井剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明改進的蒸汽吞吐采油施工過程注水時，油井剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明改進的蒸汽吞吐采油施工過程燜井時，油井剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明改進的蒸汽吞吐采油施工過程限量生產(chǎn)時，油井剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1以一口油井進行改進的蒸汽吞吐采油為例進行說明。
某油井，油層深度在1000米，地層原始溫度50℃，油層厚度20米的稠油井，進行第一輪蒸汽吞吐生產(chǎn)。
A、準備工作將耐高溫封隔器、隔熱油管組成的注汽管柱下入井筒內(nèi)，待封隔器坐封后，安裝好井口采油樹；采用蒸汽鍋爐制備飽和蒸汽，蒸汽鍋爐連接采油樹油管出口；B、注蒸汽參閱附圖1。往油井中注入飽和蒸汽，每米厚度油藏注入蒸汽量100立方米，井底干度在50％，注入速度400噸/天，最高注入飽和蒸汽的壓力17兆帕，共向油井注入2000噸的飽和蒸汽量。
C、計算注蒸汽后的溫度場注完蒸汽后，確定注水量和注入水溫度之前要了解注飽和蒸汽之后的溫度場分布形式，注飽和蒸汽之后的溫度場分布形式通過數(shù)值模擬技術(shù)計算出來。
Q=13πDHC(R12+R1R2+R22)]]>式中Q表示的是地層累積的注入熱量，單位為J(焦耳)。地層累積的注入熱量，如果是第一次注飽和蒸汽，累積的注入熱量就是這次注入的熱量。如果已進行多次注飽和蒸汽，累積的注入熱量包括最后一次注入的熱量，還包括剩余熱量，即以前注入的熱量減去在產(chǎn)出流體中所攜帶的熱量與向油藏的頂?shù)咨w層散失的熱量后的剩余熱量。一般剩余熱量定為注入熱量的20-30％之間。
式中D為油層的厚度，單位為米。π為圓周率。
式中H為注入飽和蒸汽溫度與油藏原始溫度之差，單位為℃。
式中C為油藏巖石含水狀態(tài)下單位體積的熱容，單位為J/(℃×m3)。
R1(單位米)表示在注入飽和蒸汽后，距井筒半徑R1米范圍內(nèi)油藏溫度為注入飽和蒸汽溫度，其值取0.5至2米之間，累積的注入熱量大則取值大一些，累積的注入熱量小取值小一些；通過以上方程可以求出與R2(單位米)。距井筒半徑R2范圍之外油藏溫度為原始地層溫度，在R1與R2之間油藏溫度由注入飽和蒸汽溫度線性變化到原始地層溫度。得出簡化的注飽和蒸汽之后的溫度場分布。
根據(jù)以下基本數(shù)據(jù)計算溫度場分布油層厚度20米的稠油井，地層原始溫度50℃，進行第一輪蒸汽吞吐生產(chǎn)。共向油井注入2000噸的飽和蒸汽量。井底干度在50％，注入飽和蒸汽的壓力16.5兆帕，蒸汽溫度350℃，R1取值0.5米。
計算溫度場分布為距井筒半徑0.5米范圍內(nèi)油藏溫度為注入飽和蒸汽溫度350℃，距井筒半徑10.5米范圍之外油藏溫度為原始地層溫度50℃，距井筒半徑0.5米與10.5米之間油藏溫度由注入飽和蒸汽溫度350℃線性變化到原始地層溫度50℃。得出簡化的注飽和蒸汽之后的溫度場分布。
D、注水參閱附圖2。達到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽鍋爐制備所需溫度的熱水，或者利用其他設(shè)備制備所需溫度的熱水，以注蒸汽相同的管路，不做停頓開始地往井中注入溫度為1-150℃的水。注入水重量為注入飽和蒸汽重量的10％-50％，注入速度在50-400噸/天之間。注入水重量和注入溫度要經(jīng)過計算，保證使油井周圍油藏最高溫度低于200℃。注水總重量和注入水溫度的計算①、在計算出油井附近油藏的溫度場的基礎(chǔ)上，計算出200℃以上部分油藏中的熱量，可以采用以下方法以油井為中心，以距油井垂直距離為半徑，以半徑依次相差0.5米劃分一系列同心圓，以這些同心圓將油層劃分為寬度為0.5米，高度為油層厚度的一系列同心圓筒，如某個圓筒所處溫度大于200℃，將此圓筒所處溫度減去200℃，以此溫度差乘以此圓筒體積乘以油藏單位體積熱容，得出此圓筒的轉(zhuǎn)移熱，②、將所有的溫度處于大于200℃的圓筒的轉(zhuǎn)移熱疊加到一起得出總轉(zhuǎn)移熱。③、以每噸水200℃時所含有的熱量減去在注入水溫度時所含有的熱量，求出每噸水轉(zhuǎn)移熱量。④、以第②步計算出的總轉(zhuǎn)移熱量除以第③步計算的熱量，得到注入水量。⑤、如果注入水量大于注入飽和蒸汽量的四分之一，減少注入水溫度，重新進行第③步和第④步計算直到注入水量小于注入飽和蒸汽量的四分之一。⑥、在注入水溫度計算中，計算出的注入溫度已低于50℃，則停止降低注入水溫度。注入50℃的水，注入水量等于注入飽和蒸汽量的四分之一。
根據(jù)計算出的溫度場，利用以上注水量計算方法，計算出向油井再注入401噸100℃的熱水。
E、燜井參閱附圖3。注水后關(guān)閉油井進行燜井過程，燜井時間5天。
F、維持井底流壓生產(chǎn)參閱附圖4。燜井后開井進行采油。測試油井動液面，測取井底流壓，調(diào)整抽油機采出井液的排量，使油井井底流壓保持在1.5-4兆帕之間。
開始生產(chǎn)時通過對動液面的控制對井底流動壓力進行控制。使其高于能夠發(fā)生閃蒸的壓力?？刂频囊罁?jù)是注入500噸100℃的熱水后，近井地帶溫度100℃，油藏內(nèi)部最高溫度可能在230℃左右，230℃下水的飽和蒸汽壓力是2.7兆帕左右，因此控制井底流壓在3兆帕即可。在生產(chǎn)100天后，由于冷原油不斷使高溫區(qū)域降溫，井底流壓控制在1.5兆帕即可，在200天以后，由于溫度進一步降低，井底流壓的控制主要以滿足抽油泵需要為主，可以不考慮閃蒸問題。直到第二次注蒸汽飽和蒸汽開始。
權(quán)利要求
1.一種改進的蒸汽吞吐采油方法，其特征是A、準備工作將耐高溫封隔器、隔熱油管組成的注汽管柱下入井筒內(nèi)，待封隔器坐封后，安裝好井口采油樹；采用蒸汽鍋爐制備飽和蒸汽，蒸汽鍋爐連接采油樹油管出口；B、注蒸汽往油井中注入飽和蒸汽，每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米之間，井底干度在40-80％，注入速度120-400噸/天，最高注入飽和蒸汽的壓力低于或等于17兆帕，并且最高注入飽和蒸汽的壓力低于地層破裂壓力；達到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米；C、計算注蒸汽后的溫度場確定注水量和注入水溫度之前要了解注飽和蒸汽之后的溫度場分布形式，注飽和蒸汽之后的溫度場分布形式通過數(shù)值模擬技術(shù)計算出來，或者按照以下方法計算出來，Q=13πDHC(R12+R1R2+R22)]]>式中Q表示的是地層累積的注入熱量，單位為J(焦耳)，如果是第一次注飽和蒸汽，地層累積的注入熱量就是這次注入的熱量；如果已進行多次注汽，累積的注入熱量包括最后一次注入的熱量，還包括剩余熱量，即以前注入的熱量減去在產(chǎn)出流體中所攜帶的熱量與向油藏的頂?shù)咨w層散失的熱量后的剩余熱量，一般剩余熱量定為注入熱量的20-30％之間，式中D為油層的厚度，單位為米，式中H為注入飽和蒸汽溫度與油藏原始溫度之差，單位為℃，式中C為油藏巖石含水狀態(tài)下單位體積的熱容，單位為J/(℃×m3)，R1的單位為米，表示在注入飽和蒸汽后，距井筒半徑R1米范圍內(nèi)油藏溫度為注入飽和蒸汽溫度，其值取0.5至2米之間，累積的注入熱量大則取值大一些，累積的注入熱量小取值小一些；通過以上方程可以求出R2，距井筒半徑R2范圍之外油藏溫度為原始地層溫度，在R1與R2之間油藏溫度由注入飽和蒸汽溫度線性變化到原始地層溫度，得出簡化的注飽和蒸汽之后的溫度場分布；D、注水達到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽鍋爐制備所需溫度的熱水，或者利用其他設(shè)備制備所需溫度的熱水，不做停頓開始地往井中注入溫度為1-150℃的水；注入水重量為注入飽和蒸汽重量的10％-50％，注入速度在50-400噸/天之間，注入水重量和注入溫度要經(jīng)過計算，保證使油井周圍油藏最高溫度低于200℃；注水總重量和注入水溫度的計算①、在計算出油井附近油藏的溫度場的基礎(chǔ)上，計算出200℃以上部分油藏中的熱量，可以采用以下方法以油井為中心，以距油井垂直距離為半徑，以半徑依次相差0.5米劃分一系列同心圓，以這些同心圓將油層劃分為寬度為0.5米，高度為油層厚度的一系列同心圓筒，如某個圓筒所處溫度大于200℃，將此圓筒所處溫度減去200℃，以此溫度差乘以此圓筒體積乘以油藏單位體積熱容，得出此圓筒的轉(zhuǎn)移熱，②、將所有的溫度處于大于200℃的圓筒的轉(zhuǎn)移熱疊加到一起得出總轉(zhuǎn)移熱，③、以每噸水200℃時所含有的熱量減去在注入水溫度時所含有的熱量，求出每噸水轉(zhuǎn)移熱量，④、以第②步計算出的總轉(zhuǎn)移熱量除以第③步計算的熱量，得到注入水量，⑤、如果注入水量大于注入飽和蒸汽量的四分之一，減少注入水溫度，重新進行第③步和第④步計算直到注入水量小于注入飽和蒸汽量的四分之一，⑥、在注入水溫度計算中，計算出的注入溫度已低于50℃，則停止降低注入水溫度，注入50℃的水，注入水量等于注入飽和蒸汽量的四分之一；E、燜井注水后燜井時間2-10天；F、維持井底流壓生產(chǎn)燜井后開井進行采油，測試油井動液面，測取井底流壓，調(diào)整抽油機采出井液的排量，使油井井底流壓保持在1.5-4兆帕之間。
全文摘要
一種改進的蒸汽吞吐采油方法，應用于油田采油技術(shù)領(lǐng)域，提高油藏的采收率和開發(fā)效果。特征是注蒸汽往油井中注入足夠的蒸汽量；注水根據(jù)具體油藏條件，繼續(xù)注入1℃至150℃的水；燜井；限量生產(chǎn)；效果是采用改進的蒸汽吞吐采油方法，能避免井下閃蒸現(xiàn)象發(fā)生，降低了泡沫油的生成量，減少泡沫油堵塞井下地層作用，從而提高油田的產(chǎn)量和采收率。
文檔編號E21B43/24GK101089362SQ20071011873
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者陳亞平, 羅治斌, 鐘太賢, 張義堂, 馬德勝, 劉尚奇, 王春雨, 李松林, 吳淑紅, 關(guān)文龍, 韓靜, 張云輝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司