本申請涉及油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)及其油層加熱方法。

背景技術(shù)：

目前對于稠油油藏的水平井開發(fā)，主要是應(yīng)用水平井進(jìn)行蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)以及蒸汽輔助重力泄油(SAGD)。然而由于注蒸汽能耗較高，碳排放量大，能耗過高，因此需要開發(fā)新的稠油開采加熱技術(shù)。目前諸如稠油開采電加熱等技術(shù)已經(jīng)興起，并有可能成為未來稠油開發(fā)最具潛力的開發(fā)技術(shù)之一。

例如對于雙水平井SAGD開發(fā)方式，在油層內(nèi)部署一對上下疊置的水平井對，上部水平井的水平段距離下部水平井的水平段通常為5米。在生產(chǎn)初期，需要首先開展預(yù)熱啟動(dòng)，其原理是上下水平井同時(shí)注入蒸汽并采出，依靠蒸汽循環(huán)來預(yù)熱井筒，通過熱傳導(dǎo)加熱注采井間油層，當(dāng)溫度上升到150℃左右，而使原油具有較好流動(dòng)能力時(shí)，再改為上部井注汽，下部井生產(chǎn)的開采方式。

對于注蒸汽循環(huán)預(yù)熱啟動(dòng)，由于注蒸汽能耗較高，碳排放量大，初期投入成本過高。同時(shí)，注蒸汽循環(huán)預(yù)熱存在蒸汽出口溫度高、油層升溫高，離出口很遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端蒸汽干度低溫度低，油層升溫效果差，導(dǎo)致水平段不同部位油層升溫效果不一致，難以均勻有效預(yù)熱油層的問題。

此外，對于注采井間存在夾層或者不同水平段油層巖心巖性差異導(dǎo)致的熱物性參數(shù)不同的情況，單純的注蒸汽容易造成各水平段升溫速率不一致，即造成水平段在預(yù)熱一段時(shí)間后，各段之間存在較大的溫度差異，在循環(huán)預(yù)熱轉(zhuǎn)入SAGD生產(chǎn)后，低溫段蒸汽腔發(fā)育差，而高溫段蒸汽腔優(yōu)先發(fā)育，從而也容易出現(xiàn)油層采收率偏低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請實(shí)施例的目的在于提供一種井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)及其油層加熱方法，以提高油層受熱的均勻度，油藏采收率。

為達(dá)到上述目的，一方面，本申請實(shí)施例提供了一種井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，包括套管組件；所述套管組件的水平段內(nèi)安裝有導(dǎo)熱管，所述導(dǎo)熱管上纏繞有加熱電纜；按照所處油層的平均導(dǎo)熱率的不同，所述套管組件的水平段被劃分為若干個(gè)分段；每個(gè)所述分段對應(yīng)的導(dǎo)熱管上所纏繞的加熱電纜的纏繞密度，與該分段所對應(yīng)的油層的平均導(dǎo)熱率負(fù)相關(guān)。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述套管組件包括技術(shù)導(dǎo)管，所述技術(shù)導(dǎo)管的水平段下端安裝有水平篩管，所述導(dǎo)熱管位于所述水平篩管內(nèi)。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述水平篩管的內(nèi)壁上安裝有用以實(shí)現(xiàn)定向?qū)岬拇呕讳P鋼貼片。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述磁化不銹鋼貼片覆蓋所述水平篩管的內(nèi)壁二分之一面積。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述加熱電纜為礦物絕緣加熱電纜。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述礦物絕緣加熱電纜材質(zhì)為：

第一金屬材料與黃銅按照1:1質(zhì)量比例組成的合金材料，所述第一金屬材料包括鐵、鈷、鎳中的一種或多種。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述水平篩管與所述導(dǎo)熱管之間的空隙內(nèi)填充有導(dǎo)熱粉體。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱粉體包括氧化鎂粉體和/或氧化鋁粉體。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱粉體的粒度為0.01～1mm。

本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，所述加熱電纜的加熱功率可控。

另一方面，本申請實(shí)施例提供了一種上述井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)的油層加熱方法，包括以下步驟：

向水平井井底注入由導(dǎo)熱粉體和攜砂液組成的第一流體，直至井底油層壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，并在停注設(shè)定時(shí)間后，將井底內(nèi)液體回采，直至井底壓力下降恢復(fù)至原始油層壓力；

向所述水平井注入預(yù)定量的由導(dǎo)熱粉體和攜砂液組成的第二流體；

根據(jù)套管組件的水平段所處油層的平均導(dǎo)熱率，確定套管組件的水平段的分段，及各分段對應(yīng)導(dǎo)熱管的加熱電纜的纏繞密度；

對各分段對應(yīng)的油層進(jìn)行加熱，直至各個(gè)分段均達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。

本申請實(shí)施例的油層加熱方法，所述第一流體中導(dǎo)熱粉體與攜砂液的質(zhì)量比例為0.1:1～1:1。

本申請實(shí)施例的油層加熱方法，所述第二流體中導(dǎo)熱粉體與攜砂液的質(zhì)量比例為1:1～3:1。

本申請實(shí)施例的油層加熱方法，所述的注入量為套管組件的水平段容積的2/3～1。

本申請實(shí)施例的油層加熱方法，所述的預(yù)設(shè)壓力為：低于油層破裂壓力0.1～0.5MPa。

本申請實(shí)施例的油層加熱方法，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為0.1～1天。

由以上本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，本申請實(shí)施例的套管組件的水平段內(nèi)安裝有導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管上纏繞有加熱電纜；按照所處油層的平均導(dǎo)熱率的不同，套管組件的水平段被劃分為若干個(gè)分段；每個(gè)分段對應(yīng)的導(dǎo)熱管上所纏繞的加熱電纜的纏繞密度，與該分段所對應(yīng)的油層的平均導(dǎo)熱率負(fù)相關(guān)，導(dǎo)熱率越高的油層位置，加熱電纜的纏繞密度越低，反之，導(dǎo)熱率越低的油層位置，加熱電纜的纏繞密度越高，從而實(shí)現(xiàn)了油層的均勻加熱。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1為本申請一實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為圖1所示的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)的剖視放大視圖。

圖3為本申請一實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)的油層加熱方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。

參考圖1所示，為本申請實(shí)施例的井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)，其包括套管組件，所述套管組件包括技術(shù)套管31和表層套管21。所述表層套管21套于所述技術(shù)套管31上，使用時(shí)所述技術(shù)套管31的上端可位于井口11處。所述技術(shù)套管31下端通過篩管懸掛器41安裝有水平篩管51，所述水平篩管51構(gòu)成套管組件的水平段。所述水平篩管51內(nèi)安裝有導(dǎo)熱管62，所述導(dǎo)熱管62上纏繞有加熱電纜63；所述加熱電纜63通過導(dǎo)線61供電。按照所處油層的平均導(dǎo)熱率的不同，所述水平篩管51被劃分為若干個(gè)分段(例如可以劃分為2～5個(gè)分段)；每個(gè)所述分段對應(yīng)的導(dǎo)熱管62上所纏繞的加熱電纜63的纏繞密度，與該分段所對應(yīng)的油層的平均導(dǎo)熱率負(fù)相關(guān)，即導(dǎo)熱率越高的油層位置，加熱電纜63的纏繞密度越低，反之，導(dǎo)熱率越低的油層位置，加熱電纜63的纏繞密度越高。

也就是說，本申請實(shí)施例考慮了油層巖心巖性和熱物性參數(shù)的差異對升溫的影響，即根據(jù)油層巖心巖性和熱物性參數(shù)(例如比熱、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散系數(shù))確定水平篩管51對應(yīng)油層的平均導(dǎo)熱率，然后將水平篩管51根據(jù)油層的平均導(dǎo)熱率進(jìn)行分段，并據(jù)此設(shè)置導(dǎo)熱管62上加熱電纜63的纏繞密度，即低導(dǎo)熱段設(shè)置高纏繞密度，高導(dǎo)熱段設(shè)置低纏繞密度，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)水平篩管51所對應(yīng)油層的均勻升溫加熱。本申請實(shí)施例中，電纜纏繞密度可以為0.1圈/米～5圈/米，即值最大相差50倍。

結(jié)合圖2所示，所述水平篩管51的內(nèi)壁上安裝有用以實(shí)現(xiàn)定向?qū)岬拇呕讳P鋼貼片52。在本申請的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述磁化不銹鋼貼片52可覆蓋所述水平篩管51的內(nèi)壁二分之一面積。這樣，有利于將導(dǎo)熱管62與加熱電纜63牢牢吸附在水平篩管51的內(nèi)壁上，實(shí)現(xiàn)油層的定向加熱。

在本申請的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述加熱電纜63可以為礦物絕緣加熱電纜。其中，所述礦物絕緣加熱電纜材質(zhì)可以為：第一金屬材料與黃銅按照1:1質(zhì)量比例組成的合金材料，所述第一金屬材料包括鐵、鈷、鎳中的一種或多種。

繼續(xù)結(jié)合圖2所示，在本申請的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述水平篩管51與所述導(dǎo)熱管62之間的空隙內(nèi)可填充有導(dǎo)熱粉體70，用于進(jìn)一步增加導(dǎo)熱管62與水平篩管51之間的導(dǎo)熱密封性，增強(qiáng)導(dǎo)熱效果。其中，所述導(dǎo)熱粉體70可以包括氧化鎂粉體和/或氧化鋁粉體，且其導(dǎo)熱粉體70的粒度可以為0.01～1mm。

此外，為了便于控制熱加效果，所述加熱電纜63的加熱功率可控。例如通過調(diào)整電流、電壓的大小實(shí)現(xiàn)。

本申請實(shí)施例的套管組件的水平段內(nèi)安裝有導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管上纏繞有加熱電纜；按照所處油層的平均導(dǎo)熱率的不同，套管組件的水平段被劃分為若干個(gè)分段；每個(gè)分段對應(yīng)的導(dǎo)熱管上所纏繞的加熱電纜的纏繞密度，與該分段所對應(yīng)的油層的平均導(dǎo)熱率負(fù)相關(guān)，導(dǎo)熱率越高的油層位置，加熱電纜的纏繞密度越低，反之，導(dǎo)熱率越低的油層位置，加熱電纜的纏繞密度越高，從而實(shí)現(xiàn)了油層的均勻加熱。

參考圖3所示，為井下電加熱水平井管柱結(jié)構(gòu)的油層加熱方法，其包括以下步驟：

S301、向水平井井底注入由導(dǎo)熱粉體和攜砂液組成的第一流體，直至井底油層壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，并在停注設(shè)定時(shí)間后，將井底內(nèi)液體回采，直至井底壓力下降恢復(fù)至原始油層壓力。

本申請實(shí)施例中，所述第一流體中導(dǎo)熱粉體與攜砂液的質(zhì)量比例可以為0.1:1～1:1之間任意值。所述的預(yù)設(shè)壓力為：低于油層破裂壓力0.1～0.5MPa。這種近破裂壓力注入可使水平篩管附近油層內(nèi)產(chǎn)生微裂縫，以將導(dǎo)熱粉體作為支撐劑廣泛充填在微裂縫中，從而在加熱過程中進(jìn)一步增加油層的導(dǎo)熱能力。

本申請實(shí)施例中，停注設(shè)定時(shí)間的目的在于使得導(dǎo)熱粉體可充分沉淀，從而有利于導(dǎo)熱粉體廣泛充填在微裂縫中。具體的，停注設(shè)定時(shí)間可根據(jù)需要設(shè)定，例如設(shè)定為0.1～1天。

本申請實(shí)施例中除用于微壓裂外，攜砂液還可以作為液體起到攜帶導(dǎo)熱粉體的作用，以利于導(dǎo)熱粉體的下放和擴(kuò)散。

S302、向所述水平井注入預(yù)定量的由導(dǎo)熱粉體和攜砂液組成的第二流體。所述第二流體中導(dǎo)熱粉體與攜砂液的質(zhì)量比例可以為1:1～3:1之間任意值。

所述第二流體的注入量可為水平篩管容積的2/3～1。在重力沉淀作用下，導(dǎo)熱粉體將充填于導(dǎo)熱管與篩管之間的環(huán)空中，從而減少了空隙，進(jìn)一步增大定向加熱速率。

S303、根據(jù)套管組件的水平段所處油層的平均導(dǎo)熱率，確定套管組件的水平段的分段，及各分段對應(yīng)導(dǎo)熱管的加熱電纜的纏繞密度。

本申請實(shí)施例考慮了油層巖心巖性和熱物性參數(shù)的差異對升溫的影響，即根據(jù)油層巖心巖性和熱物性參數(shù)(例如比熱、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散系數(shù))確定水平篩管對應(yīng)油層的平均導(dǎo)熱率，然后將水平篩管根據(jù)油層的平均導(dǎo)熱率進(jìn)行分段，并據(jù)此設(shè)置導(dǎo)熱管上加熱電纜的纏繞密度，實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)熱段高纏繞密度，高導(dǎo)熱段低纏繞密度，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)水平篩管所對應(yīng)油層的均勻升溫加熱。

本申請實(shí)施例中，電纜纏繞密度可以為0.1圈/米～5圈/米，即值最大相差50倍。

S304、對各分段對應(yīng)的油層進(jìn)行加熱，直至各個(gè)分段均達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。

通過沿水平篩管均勻部署溫度傳感器，可對水平篩管各分段所對應(yīng)油層溫度變化進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)整個(gè)水平篩管所對應(yīng)油層的溫度均上升至設(shè)定溫度(例如150℃等)時(shí)，認(rèn)為達(dá)到預(yù)熱效果，可以停止電加熱。

本申請實(shí)施例的套管組件的水平段內(nèi)安裝有導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管上纏繞有加熱電纜；按照所處油層的平均導(dǎo)熱率的不同，套管組件的水平段被劃分為若干個(gè)分段；每個(gè)分段對應(yīng)的導(dǎo)熱管上所纏繞的加熱電纜的纏繞密度，與該分段所對應(yīng)的油層的平均導(dǎo)熱率負(fù)相關(guān)，導(dǎo)熱率越高的油層位置，加熱電纜的纏繞密度越低，反之，導(dǎo)熱率越低的油層位置，加熱電纜的纏繞密度越高，從而實(shí)現(xiàn)了油層的均勻加熱。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。

以上所述僅為本申請的實(shí)施例而已，并不用于限制本申請。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。