一種改進(jìn)的稠油熱采方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的稠油熱采裝置，包括抽油桿，抽油桿上設(shè)置有至少兩套獨立的注氣裝置，注氣裝置包括注氣管道、輔助注入管道和采樣管道，注氣管道頂端設(shè)置有蒸汽注入閥門和出油閥門，輔助注入管道頂端設(shè)置有止回閥，采樣管道內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器探頭、溫度傳感器探頭和干度傳感器探頭。本發(fā)明還公開了一種使用上述稠油熱采裝置的稠油開采方法，將蒸汽吞吐與蒸汽驅(qū)兩種方式進(jìn)行有機(jī)的組合，并循環(huán)使用。本發(fā)明能夠改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高了整個稠油開采過程的出油率并降低了開采成本。
【專利說明】一種改進(jìn)的稠油熱采方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種改進(jìn)的稠油熱采方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 稠油是21世紀(jì)重要的石油資源，世界稠油、超稠油和天然浙青的儲量約為 1000X108噸，占世界石油剩余可采儲量的53%，主要分布在加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國、中國 等國家和地區(qū)。我國石油剩余可采儲量中稠油占40%，其中的中深層稠油占70%。
[0003] 稠油開采的方式主要是采取措施提高原油流動性、提高油水流度比增加原油驅(qū)替 效率。目前，稠油開采主要以熱力采油為主，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和火燒油層。
[0004] 火燒油層是將空氣注到油層內(nèi)發(fā)生高溫氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱量以降低原油粘度，由于 實施工藝復(fù)雜，需要在地下點火并維持高的注氣量，地下燃燒不易控制，現(xiàn)場成功率不高。
[0005] 蒸汽吞吐開發(fā)是周期性地向油井中注入一定量的濕飽和蒸汽，燜井一段時間后， 將油層一定范圍內(nèi)的原油加熱降粘后回采的生產(chǎn)過程。蒸汽吞吐是消耗地層能量的一種開 發(fā)方式，米收率低，一般為5 %?36. 5%。
[0006] 蒸汽驅(qū)是蒸汽吞吐的一種有效接替技術(shù)，蒸汽驅(qū)是按照一定的注采井網(wǎng)，從注汽 井連續(xù)注入濕飽和蒸汽將原油驅(qū)替到生產(chǎn)井中的熱力采油方式。蒸汽驅(qū)與蒸汽吞吐相比可 提高采收率20%以上，但在開發(fā)中后期易存在汽竄和熱利用率低問題，影響開發(fā)效果。
[0007] 中國發(fā)明專利申請CN103775045A和CN102242626A分別公開了一種蒸汽吞吐和 蒸汽驅(qū)的稠油熱采技術(shù)，并取得了一定的技術(shù)效果。但是，在整個稠油開采過程中，現(xiàn)有技 術(shù)的先使用蒸汽吞吐后使用蒸汽驅(qū)的開采方式并沒有得到根本的改進(jìn)，這就使得蒸汽吞吐 過程中采收率低，蒸汽驅(qū)過程出現(xiàn)汽竄的問題沒有得到根本解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的稠油熱采方法及裝置，能夠解決現(xiàn)有 技術(shù)的不足，提高了整個稠油開采過程的出油率并降低了開采成本。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0010] 一種改進(jìn)的稠油熱采裝置，包括抽油桿，抽油桿上設(shè)置有至少兩套獨立的注氣裝 置，注氣裝置包括注氣管道、輔助注入管道和采樣管道，注氣管道頂端設(shè)置有蒸汽注入閥門 和出油閥門，輔助注入管道頂端設(shè)置有止回閥，采樣管道內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器探頭、溫度傳 感器探頭和干度傳感器探頭。
[0011] 作為優(yōu)選，所述注氣管道的長度大于輔助注入管道和采樣管道，注氣管道的末端 設(shè)置有與注氣管道內(nèi)部相連通的錐形通道，錐形通道在堅直方向均勻設(shè)置有若干個通孔。
[0012] 一種使用上述稠油熱采裝置的稠油熱采方法，包括以下步驟： A、 在開采區(qū)域設(shè)置若干個油井，使得每個油井均貫穿開采區(qū)域的每個油層，將所述稠 油熱采裝置下放入油井中，每個油層內(nèi)設(shè)置一個注氣裝置； B、 使用注氣管道向各油層注入蒸汽，注入壓力為3?5MPa，蒸汽干度為20%?40%，蒸 汽溫度為250°C?400°C，注入速度為1500?3000m3/h，注入時長為24?36h; C、 蒸汽注入完畢后，進(jìn)行第一次燜井，燜井時間24?48h; D、 在第一次燜井結(jié)束后，向各油層進(jìn)行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后進(jìn)行二次燜井， 并重復(fù)此步驟若干次，直至燜井期間井內(nèi)壓力下降速率小于O.OlP/h，且井內(nèi)溫度下降速 率小于0. 05T/h，其中P為煙井開始時的井內(nèi)壓力，T為煙井開始時的井內(nèi)溫度； E、 打開出油閥門，對油井進(jìn)行采油作業(yè)，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，關(guān)閉出油閥門，采油作業(yè)結(jié)束； F、 將每個油層中任意兩個注氣裝置分為一組，在每組注氣裝置中選擇任意一個注氣 裝置進(jìn)行蒸汽注入，注入壓力為8?12MPa，蒸汽干度為70?90 %，蒸汽溫度為500°C? 650°C，注入速度為2000?5000m3/h，注入時長為12?24h，與此同時另一個同組的注氣裝 置的出油閥門打開，進(jìn)行采油作業(yè)；當(dāng)蒸汽注入結(jié)束后，將同組的注氣裝置進(jìn)行互換，使用 本步驟中所述的蒸汽注入?yún)?shù)進(jìn)行反向注氣。并同時使用另一個出油閥門進(jìn)行采油作業(yè)； G、 重復(fù)步驟F的作業(yè)循環(huán)3?5次； H、 重復(fù)上述步驟B?步驟G。
[0013] 作為優(yōu)選，步驟D中，在每次進(jìn)行二次蒸汽注入前，使用輔助注入管道向油層內(nèi)注 入熱水。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟F中，在蒸汽注入的同時，使用輔助注入管道向油層內(nèi)注入催化 劑。
[0015] 作為優(yōu)選，步驟F中，在每次進(jìn)行反向注氣前，進(jìn)行燜井8?12h。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)稠油開采使用的工藝過程，將蒸汽吞 吐和蒸汽驅(qū)兩種開采工藝有機(jī)的結(jié)合在一起，利用蒸汽驅(qū)對于油層死區(qū)的驅(qū)動作用使稠油 逐漸流向油井的開采區(qū)，然后通過蒸汽吞吐進(jìn)行開采。這就有效地提高蒸汽吞吐開采過程 中的采油率，同時由于每次蒸汽吞吐的開采周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的開采周期，使得油井之間 以及油層之間壓力差較小，而且開采區(qū)由于沒有經(jīng)過長周期開采，其含油量較高，這就使得 在蒸汽驅(qū)的作業(yè)過程中，無需大量的蒸汽注入，并減少汽竄的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的稠油熱采裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖中：1、抽油桿；2、注氣管道；3、輔助注入管道；4、采樣管道；5、蒸汽注入閥門； 6、出油閥門；7、壓力傳感器探頭；8、溫度傳感器探頭；9、干度傳感器探頭；10、止回閥；11、 錐形通道；12、通孔。

【具體實施方式】
[0019] 參照圖1，一種改進(jìn)的稠油熱采裝置，包括抽油桿1，抽油桿1上設(shè)置有兩套獨立的 注氣裝置（此處僅以兩個油層舉例說明，多個油層與此結(jié)構(gòu)一樣，僅僅是數(shù)量的改變，不再 詳述），注氣裝置包括注氣管道2、輔助注入管道3和采樣管道4,注氣管道2頂端設(shè)置有蒸 汽注入閥門5和出油閥門6,輔助注入管道3頂端設(shè)置有止回閥10,采樣管道4內(nèi)設(shè)置有壓 力傳感器探頭7、溫度傳感器探頭8和干度傳感器探頭9。注氣管道2的長度大于輔助注入 管道3和采樣管道4,注氣管道2的末端設(shè)置有與注氣管道2內(nèi)部相連通的錐形通道11，錐 形通道11在堅直方向均勻設(shè)置有若干個通孔12。
[0020] 稠油熱采方法實施例1 一種使用上述稠油熱采裝置的方法，包括以下步驟： A、 在開采區(qū)域設(shè)置若干個油井，使得每個油井均貫穿開采區(qū)域的每個油層，將所述稠 油熱采裝置下放入油井中，每個油層內(nèi)設(shè)置一個注氣裝置； B、 使用注氣管道2向各油層注入蒸汽，注入壓力為3. 7MPa，蒸汽干度為25%，蒸汽溫度 為300°C，注入速度為1700m3/h，注入時長為30h; C、 蒸汽注入完畢后，進(jìn)行第一次燜井，燜井時間40h; D、 在第一次燜井結(jié)束后，向各油層進(jìn)行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后進(jìn)行二次燜井， 并重復(fù)此步驟若干次，直至燜井期間井內(nèi)壓力下降速率小于O.OlP/h，且井內(nèi)溫度下降速 率小于0. 05T/h，其中P為燜井開始時的井內(nèi)壓力，T為燜井開始時的井內(nèi)溫度；每次二次蒸 汽注入的注入壓力大于前一次蒸汽注入壓力0. 2MPa，蒸汽溫度和注入速度與前一次蒸汽注 入相同，注入時間短于前一次蒸汽注入時間I. 5h; E、 打開出油閥門6,對油井進(jìn)行采油作業(yè)，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，關(guān)閉出油閥門6,采油作業(yè)結(jié)束； F、 將每個油層中任意兩個注氣裝置分為一組，在每組注氣裝置中選擇任意一個注氣 裝置進(jìn)行蒸汽注入，注入壓力為lOMPa，蒸汽干度為85%，蒸汽溫度為550°C，注入速度為 4000m3/h，注入時長為15h，與此同時另一個同組的注氣裝置的出油閥門6打開，進(jìn)行采油作 業(yè)；當(dāng)蒸汽注入結(jié)束后，將同組的注氣裝置進(jìn)行互換，使用本步驟中所述的蒸汽注入?yún)?shù)進(jìn) 行反向注氣。并同時使用另一個出油閥門6進(jìn)行采油作業(yè)； G、 重復(fù)步驟F的作業(yè)循環(huán)3次； H、 重復(fù)上述步驟B?步驟G。
[0021] 其中，步驟D中，在每次進(jìn)行二次蒸汽注入前，使用輔助注入管道3向油層內(nèi)注入 熱水，熱水溫度為70°C，注入流量為120m3/h，注入壓力與前一次蒸汽注入的壓力相同，注入 時間為2h。
[0022] 步驟F中，在蒸汽注入的同時，使用輔助注入管道3向油層內(nèi)注入催化劑。催化劑 的組分包括：（以下組分為重量份數(shù)比） 70份的三氧化二鐵、5份的3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、5份的1-溴-5- (4-甲氧 苯基）戊烷、10份的丙二酸甲酯酰氯和3份的丙二酸甲酯酰氯。
[0023] 每次的注入量為20噸。
[0024] 步驟F中，在每次進(jìn)行反向注氣前，進(jìn)行燜井9h。
[0025] 通過注水，可以利用水與蒸汽的溫差，對油層中的稠油產(chǎn)生熱脹冷縮的效應(yīng)，降低 稠油的附著度，此外注入的熱水可以稀釋稠油中的固態(tài)物質(zhì)。催化劑可以有效降低稠油的 粘性，三氧化二鐵可以加快稠油的裂解，3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和1-溴-5- (4-甲 氧苯基）戊烷作為乳化劑，可以提高稠油裂解后的融合度，丙二酸甲酯酰氯和丙二酸甲酯 酰氯作為氧化劑，可以加快稠油內(nèi)固態(tài)物質(zhì)的氧化分解。由于蒸汽吞吐與蒸汽驅(qū)交替使用， 故在蒸汽吞吐過程中無需使用飽和蒸汽，在蒸汽驅(qū)的過程中也可以降低蒸汽使用量，節(jié)約 了開采成本。
[0026] 稠油熱采方法實施例2 一種使用上述稠油熱采裝置的方法，包括以下步驟： A、 在開采區(qū)域設(shè)置若干個油井，使得每個油井均貫穿開采區(qū)域的每個油層，將所述稠 油熱采裝置下放入油井中，每個油層內(nèi)設(shè)置一個注氣裝置； B、 使用注氣管道2向各油層注入蒸汽，注入壓力為4. 3MPa，蒸汽干度為30%，蒸汽溫度 為260°C，注入速度為2200m3/h，注入時長為25h; C、 蒸汽注入完畢后，進(jìn)行第一次燜井，燜井時間40h; D、 在第一次燜井結(jié)束后，向各油層進(jìn)行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后進(jìn)行二次燜井， 并重復(fù)此步驟若干次，直至燜井期間井內(nèi)壓力下降速率小于O.OlP/h，且井內(nèi)溫度下降速 率小于0. 05T/h，其中P為燜井開始時的井內(nèi)壓力，T為燜井開始時的井內(nèi)溫度；每次二次蒸 汽注入的注入壓力大于前一次蒸汽注入壓力0. 2MPa，蒸汽溫度和注入速度與前一次蒸汽注 入相同，注入時間短于前一次蒸汽注入時間I. 5h; E、 打開出油閥門6,對油井進(jìn)行采油作業(yè)，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，關(guān)閉出油閥門6,采油作業(yè)結(jié)束； F、 將每個油層中任意兩個注氣裝置分為一組，在每組注氣裝置中選擇任意一個注氣 裝置進(jìn)行蒸汽注入，注入壓力為9MPa，蒸汽干度為75%，蒸汽溫度為530°C，注入速度為 3300m3/h，注入時長為18h，與此同時另一個同組的注氣裝置的出油閥門6打開，進(jìn)行采油作 業(yè)；當(dāng)蒸汽注入結(jié)束后，將同組的注氣裝置進(jìn)行互換，使用本步驟中所述的蒸汽注入?yún)?shù)進(jìn) 行反向注氣。并同時使用另一個出油閥門6進(jìn)行采油作業(yè)； G、 重復(fù)步驟F的作業(yè)循環(huán)4次； H、 重復(fù)上述步驟B?步驟G。
[0027] 其中，其中，步驟D中，在每次進(jìn)行二次蒸汽注入前，使用輔助注入管道3向油層內(nèi) 注入熱水，熱水溫度為85°C，注入流量為150m3/h，注入壓力與前一次蒸汽注入的壓力相同， 注入時間為1.5h。同時在熱水中加入2. 5%的氧化亞銅、0.3%的2-氨基-2'-硝基二苯硫 醚、0、9%的1，3-丙二胺四乙酸（以上百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），可以提高稠油與蒸汽和熱 水的融合反應(yīng)效果。
[0028] 步驟F中，在蒸汽注入的同時，使用輔助注入管道3向油層內(nèi)注入催化劑。催化劑 的組分包括：（以下組分為重量份數(shù)比） 60份的三氧化二鐵、5份的3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、10份的1_(三甲基硅氧 基）環(huán)戊烯、15份的3, 4, 5-三氟苯甲醇和3份的丙二酸甲酯酰氯。相比于實施例1，本實 施例根據(jù)在蒸汽吞吐過程中加入的催化劑改進(jìn)了蒸汽驅(qū)過程中催化劑的配方，加強(qiáng)了催化 劑的氧化性，進(jìn)而降低了在蒸汽吞吐時加入的催化劑殘留對蒸汽驅(qū)過程中的中合作用。
[0029] 每次的注入量為35噸。
[0030] 步驟F中，在每次進(jìn)行反向注氣前，進(jìn)行燜井10h。
[0031] 稠油熱采方法實施例3 本實施例與實施例2基本相同，在此不再詳述，其區(qū)別在于：步驟D中，每一次二次燜井 結(jié)束后，首先打開止回閥10,使用輔助注入管道3對油層內(nèi)的原油進(jìn)行預(yù)抽取，每次預(yù)抽取 量控制在0. 3?0. 4噸，隨著燜井次數(shù)的增加，每次預(yù)抽取量逐漸降低。在燜井后進(jìn)行預(yù)抽 取，可以減少蒸汽在油層內(nèi)的氣阻，提高稠油在油層中的流動性，提高蒸汽、熱水以及隨熱 水一起注入的催化劑與稠油的反應(yīng)，從而提高出油量。
[0032] 經(jīng)過試驗對比，使用現(xiàn)有技術(shù)（初期蒸汽吞吐開采，后期蒸汽驅(qū)開采）的平均日采 油量進(jìn)而平均日消耗蒸汽量的對比如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種改進(jìn)的稠油熱采裝置，其特征在于：包括抽油桿（1)，抽油桿（1)上設(shè)置有至少 兩套獨立的注氣裝置，注氣裝置包括注氣管道（2)、輔助注入管道（3)和采樣管道（4)，注氣 管道（2)頂端設(shè)置有蒸汽注入閥門（5)和出油閥門（6)，輔助注入管道（3)頂端設(shè)置有止回 閥（10)，采樣管道（4)內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器探頭（7)、溫度傳感器探頭（8)和干度傳感器探 頭（9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的稠油熱采裝置，其特征在于：所述注氣管道（2)的長 度大于輔助注入管道（3)和采樣管道（4)，注氣管道（2)的末端設(shè)置有與注氣管道（2)內(nèi)部 相連通的錐形通道（11)，錐形通道（11)在堅直方向均勻設(shè)置有若干個通孔（12)。
3. -種使用權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的稠油熱采裝置的稠油熱采方法，其特征在于包括 以下步驟： A、 在開采區(qū)域設(shè)置若干個油井，使得每個油井均貫穿開采區(qū)域的每個油層，將所述稠 油熱采裝置下放入油井中，每個油層內(nèi)設(shè)置一個注氣裝置； B、 使用注氣管道（2)向各油層注入蒸汽，注入壓力為3?5MPa，蒸汽干度為20%? 40%，蒸汽溫度為2501：?4001：，注入速度為1500?30001113/11，注入時長為24?3611 ; C、 蒸汽注入完畢后，進(jìn)行第一次燜井，燜井時間24?48h ; D、 在第一次燜井結(jié)束后，向各油層進(jìn)行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后進(jìn)行二次燜井， 并重復(fù)此步驟若干次，直至燜井期間井內(nèi)壓力下降速率小于O.OlP/h，且井內(nèi)溫度下降速 率小于0. 05T/h，其中P為煙井開始時的井內(nèi)壓力，T為煙井開始時的井內(nèi)溫度； E、 打開出油閥門（6)，對油井進(jìn)行采油作業(yè)，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，關(guān)閉出油閥門（6)，采油作業(yè)結(jié)束； F、 將每個油層中任意兩個注氣裝置分為一組，在每組注氣裝置中選擇任意一個注氣 裝置進(jìn)行蒸汽注入，注入壓力為8?12MPa，蒸汽干度為70?90%，蒸汽溫度為500°C? 650°C，注入速度為2000?5000m3/h，注入時長為12?24h，與此同時另一個同組的注氣裝 置的出油閥門（6)打開，進(jìn)行采油作業(yè)；當(dāng)蒸汽注入結(jié)束后，將同組的注氣裝置進(jìn)行互換， 使用本步驟中所述的蒸汽注入?yún)?shù)進(jìn)行反向注氣，并同時使用另一個出油閥門（6)進(jìn)行采 油作業(yè)； G、 重復(fù)步驟F的作業(yè)循環(huán)3?5次； H、 重復(fù)上述步驟B?步驟G。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述改進(jìn)的稠油熱采方法，其特征在于：步驟D中，在每次進(jìn)行二次 蒸汽注入前，使用輔助注入管道（3)向油層內(nèi)注入熱水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述改進(jìn)的稠油熱采方法，其特征在于：步驟F中，在蒸汽注入的同 時，使用輔助注入管道（3)向油層內(nèi)注入催化劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述改進(jìn)的稠油熱采方法，其特征在于：步驟F中，在每次進(jìn)行反向 注氣前，進(jìn)行燜井8?12h。
【文檔編號】E21B43/24GK104405354SQ201410571952
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】張茂林, 董越, 王彥升, 竇雪鋒, 紀(jì)成, 段明付, 明德富, 王懷龍, 郭沙沙, 溫志平, 蔡珺君, 陳杜鵑 申請人:西南石油大學(xué)