电加热辅助重力泄油的稠油开采方法与流程

本发明涉及油田采油技术领域，是一种电加热辅助重力泄油的稠油开采方法。

背景技术

蒸汽辅助重力泄油（sagd，steamassistedgravitydrainage）是一种很有效的稠油开采方法，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能力，依靠重力主导泄油的方法。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。

在油田实际应用sagd采油方法时发现，由于受到地层物性或采油工艺的限制，水平生产井上方的油藏通常动用不均匀，严重影响到采油效率和最终采收率。在部分油藏区域，由于受到钻井轨迹精度、储集层非均质性、井下注采管柱和举升方式等因素的影响，蒸汽腔在油藏内发育不均衡，如图1所示，常见现象是蒸汽腔主要发育在水平生产井上方的前中段（常称为“脚跟”部位），而水平井中后方上面（常称为“脚尖”部位）的蒸汽腔往往发育不良，甚至完全没有发育。根据理论分析和油田实践经验，导致这种汽腔分布的主要原因有两个：（1）受油层非均质性的影响，原油向水平井的流动剖面不均匀，其结果就是蒸汽腔沿水平段的上方发育不均匀；（2）通常情况下，采油泵位于“脚跟”部位附近，由于sagd生产井的水平段较长（300米至800米），流体从脚尖向脚跟流动时，会在水平段井筒中产生压降，导致水平段井筒内脚跟处的流动压力最低，油层流体向井内的流动也会最多，导致脚跟附近的蒸汽腔过度发育。严重时，还容易在脚跟处出现蒸汽单点突破，形成注汽井与生产井之间的“短路”效应；而在水平段远端的泄油速率下降，进入油层的蒸汽量减少，蒸汽腔愈加不能很好地发育，甚至停止扩展和萎缩。最终结果就是油藏动用不均匀，水平段远端油藏不能有效地开采，不但采油产量低，含水量增高，而且水平井水平段的利用效率降低，油汽比低。在现场操作中，也尝试了其它工艺技术来调整汽腔的发育，包括后期的蒸汽热循环和在水平生产井中下控液管柱等技术，但效果的改善程度和应用范围有限。有效解决水平段动用不均的两大难点在于：（1）若在井下采用蒸汽热循环加热，通常情况下，蒸汽需要加热整个水平段，而且在“脚跟”处的加热会最多，若循环压力高于油层压力，还会导致蒸汽优先进入到连通程度最好的“脚跟”段，造成更严重的汽窜；（2）若在生产井筒中下控液管柱，水平段管柱内和环空的压降较低，要依靠下控液管柱来达到改变流压变化剖面的目的是非常有限的。

技术实现要素：

本发明提供了一种电加热辅助重力泄油的稠油开采方法，克服了上述现有技术之不足，能有效解决现有稠油开采方法存在油藏动用不均匀、水平段远端油藏不能有效地开采的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种电加热辅助重力泄油的稠油开采方法，按下述方法进行：向水平生产井的油套环空中下入连续油管，连续油管伸入水平生产井的水平段内，与水平生产井水平段右部对应的连续油管上设置有通孔管段，在通孔管段分布有与油层筛管的筛孔相通的通孔，在连续油管内放置有至少一条加热电缆，加热电缆伸入水平生产井水平段内的连续油管内，加热电缆上端与供电设备电连接；通过流体输送设备从连续油管的上端口向水平生产井内注入高压流体，通过加热电缆对注入水平生产井内的高压流体进行加热，不断被加热的高压流体在后续送入水平生产井的高压流体的高压动力驱动下，向远离水平生产井脚跟部位的水平井远端流动，当高压流体到达通孔处时，高压流体依序穿过连续油管上的通孔和油层筛管上的筛孔进入油层对油藏加热，被加热后的油藏能够被动用，能够被动用的油藏流体通过井下抽油设备抽出。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述流体为水，通过流体输送设备从连续油管的上端口向水平生产井内注入高压水，通过加热电缆对注入的高压水进行加热，高压水在水平生产井内不断升温，高压水在水平生产井脚跟部位与通孔管段之间的连续油管内蒸发成蒸汽，在后续送入水平生产井的高压流体的高压动力驱动下，蒸汽继续向远离水平生产井脚跟部位的水平生产井远端流动，当蒸汽到达通孔管段处时，蒸汽依序穿过连续油管上的通孔和油层筛管上的筛孔进入油层对油藏加热，被加热后的油藏能够被动用，能够被动用的油藏流体通过井下抽油设备抽出，并且进入地层的蒸汽在水平生产井水平段的上方形成持续发育的蒸汽腔，高压注水速率要与加热电缆的加热能力相匹配，使注入的水能逐步升温，并在流出连续油管之前实现蒸发，转化为蒸汽。

上述流体为非凝结气体或能被加热电缆加热呈气态的碳氢化合物或用于加热稠油的化学添加剂。

上述通过向水平注汽井或垂直注汽井内注入蒸汽对水平生产井水平段的油藏进行加热。

上述水平生产井的水平段处的加热电缆电连接有电加热器。

上述加热电缆采用单相或三相供电；或/和，加热电缆采用电阻加热方式或感应加热方式。

上述井下抽油设备为电潜泵或螺杆泵或管式抽油泵。

本发明所述电加热辅助重力泄油的稠油开采方法，通过向水平生产井内下入加热电缆，能够在水平生产井水平段较大范围的地层内形成较大的连续加热腔，同时，高温流体也向水平生产井脚尖部位流动，使油藏动用更加均匀，动用范围更广，更大程度开采水平生产井水平段远端油藏，从而获得较高的采油效率和产量，不仅降低原油含水量，而且能够提高水平生产井水平段的利用效率，提高油汽比；同时，本发明所述开采方法可用于稠油开采的水平生产井的任何生产阶段，不限于在sagd启动时注汽井与采油井之间实现热连通的操作中使用；另外，本发明所述开采方法不仅可以单独使用，还可以与传统注汽方式联用，使本发明所述开采方法具有更广的应用前景。

附图说明

附图1为应用现有重力泄油的稠油开采技术进行稠油开采的示意图。

附图2为应用本发明电加热辅助重力泄油的稠油开采方法进行稠油开采的示意图。

附图中的编码分别为：1为水平生产井，2为连续油管，3为通孔管段，4为油层筛管，5为加热电缆，6为水平生产井脚跟部位，7为汽液界面，8为表层套管，9为生产套管，10为生产管柱，11为井下采油泵，12为水平生产井水平段脚尖部位，13为蒸汽腔，14为连续蒸汽腔，15为电加热器，16为高压水泵。

具体实施方式

本发明不受下述实施例子的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：如图2所示，电加热辅助重力泄油的稠油开采方法，按下述方法进行：向水平生产井1的油套环空中下入连续油管2，连续油管2伸入水平生产井1的水平段内，与水平生产井1水平段右部对应的连续油管2上设置有通孔管段3，在通孔管段3分布有与油层筛管4的筛孔相通的通孔，在连续油管2内放置有至少一条加热电缆5，加热电缆5伸入水平生产井1水平段内的连续油管2内，加热电缆5上端与供电设备电连接；通过流体输送设备从连续油管2的上端口向水平生产井1内注入高压流体，通过加热电缆5对注入水平生产井1内的高压流体进行加热，不断被加热的高压流体在后续送入水平生产井1的高压流体的高压动力驱动下，向远离水平生产井脚跟部位6的水平井远端流动，当高压流体到达通孔处时，高压流体依序穿过连续油管2上的通孔和油层筛管4上的筛孔进入油层对油藏加热，被加热后的油藏能够被动用，能够被动用的油藏流体通过井下抽油设备抽出。

根据实际的加热需要，在连续油管2内放置数量不同的加热电缆5。供电设备可以采用现有公知的供电设备，流体输送设备可以采用现有公知的高压泵等输送设备。

如附图1所示，按照现有公知采油技术向井内下入表层套管8、生产套管9、生产管柱10和井下抽油设备。油套环空为现有技术中生产套管9与生产管柱10之间的环形空间。

从油层筛管4的筛孔进入地层的高温流体首先对流出点附近地层油藏加热，进行热量传递，使此处油藏流体被加热而采出；并且由于井下采油泵11（井下抽油设备）处是井内压力较低点，电加热所产生的原油和高温流体逐渐向水平生产井脚跟部位6（“脚跟”部位）流动，最终在水平生产井1水平段较大范围的地层内形成较大的连续加热腔，同时，高温流体也向水平生产井水平段脚尖部位12流动，使油藏动用更加均匀，动用范围更广，更大程度开采水平生产井1水平段远端油藏，从而获得较高的采油效率和产量，不仅降低原油含水量，而且能够提高水平生产井1水平段的利用效率，提高油汽比。

与传统的仅靠地面锅炉注汽方式对比，该方法依靠加热电缆5产生的热量加热地层油藏属于强制的定点加热方式，加热部位和加热能量受地层非均匀性影响较小，从而在水平生产井1水平段取得较均匀的加热效果。井下电加热方式弥补了锅炉蒸汽难以在生产水平水平段均匀分配热量的难点，对改善加热腔的分布形态、提高总体开发效益提供了有效的技术工艺措施。

采用电加热辅助重力泄油方式，可以将热量直接送到水平段最需要的地方，大大提高调控水平井利用效率和调控的灵活度。

本发明所述稠油开采方法，可用于稠油开采的水平生产井1的任何生产阶段，不限于在sagd启动时注汽井与采油井之间实现热连通的操作中使用。可用于垂直注汽井和生产井使用。生产井内可以同时存在采油管柱和举升装置。

实施例2：如图2所示，作为上述实施例的优化，流体为水，通过流体输送设备从连续油管2的上端口向水平生产井1内注入高压水，通过加热电缆5对注入的高压水进行加热，高压水在水平生产井1内不断升温，高压水在水平生产井脚跟部位6与通孔管段3之间的连续油管2内蒸发成蒸汽，在后续送入水平生产井1的高压流体的高压动力驱动下，蒸汽继续向远离水平生产井脚跟部位6的水平生产井1远端流动，当蒸汽到达通孔管段3处时，蒸汽依序穿过连续油管2上的通孔和油层筛管4上的筛孔进入油层对油藏加热，被加热后的油藏能够被动用，能够被动用的油藏流体通过井下抽油设备抽出，并且进入地层的蒸汽在水平生产井1水平段的上方形成持续发育的蒸汽腔13，高压注水速率要与加热电缆5的加热能力相匹配，使注入的水能逐步升温，并在流出连续油管2之前实现蒸发，转化为蒸汽。

实施例2中，注水速率与加热电缆5的总加热功率相匹配，保证所注入的水能够在水平生产井脚跟部位6与通孔管段3之间的连续油管2内实现蒸发，可以通过调节注水速率和电缆输入功率来实现井下蒸汽干度的控制。蒸汽在高压水泵16（流体输送设备）动力推动下向水平井远端流动，并由筛孔流入地层，实现对油藏加热。这个加热过程将与采油泵（井下抽油设备）在井下的抽油过程同时进行，并保持二者的匹配和协调稳定运行。

随着原油的不断采出，促进蒸汽腔13的形成和扩展。由于电加热产生的蒸汽量是由注水速率所决定的，而蒸汽流入地层的部位则由连续油管2上的出口位置来决定，从而使本实施例2所述开采方法可以实现在预定位置强行对地层进行蒸汽加热的目的。从油层筛管4的筛孔进入地层的蒸汽首先对流出点附近地层加热，使此处油藏流体被加热而采出，形成局部蒸汽腔13；由于井下采油泵11处是井内压力较低点，电加热所产生的原油和蒸汽将向水平生产井脚跟部位6（“脚跟”部位）流动，最终在水平段较大范围内形成较大的连续蒸汽腔14，使油藏动用更加均匀，更大程度开采水平生产井1水平段远端油藏，从而获得较高的采油效率和产量，不仅能够降低原油含水量，而且可以提高水平生产井1水平段的利用效率，提高油汽比。

与传统的仅靠地面锅炉注汽方式对比，该方法依靠加热电缆5产生的蒸汽属于强制的定点加热方式，加热部位和加热能量受地层非均匀性影响较小，从而在生产井水平段取得较均匀的加热效果；电加热方式弥补了锅炉蒸汽难以在生产井水平段均匀分配的难点，对改善蒸汽腔13的分布形态、提高总体开发效益提供了有效的技术工艺措施。

采用电加热辅助重力泄油方式，可以将热量和蒸汽直接送到水平段最需要的地方，大大提高调控效率和调控的灵活度。

实施例3：作为上述实施例的优化，与实施例2的不同之处在于，流体为非凝结气体或能被加热电缆5加热呈气态的碳氢化合物或现有公知技术中用于加热稠油的化学添加剂。

根据实际需要，可以采用多元化的加热介质，采用本实施例3所述的加热流体，可以达到与实施例1相同的技术效果。

实施例4：作为上述实施例子的优化，通过向水平注汽井或垂直注汽井内注入蒸汽对水平生产井1水平段的油藏进行加热。

本实施例4将电加热与注蒸汽加热结合，可以使油藏动用周期缩短，动用更加均匀，动用范围更广，进一步提高采油效率和产量，降低原油含水量，而且可以进一步提高水平生产井水平段的利用效率，提高油汽比。

实施例5：作为上述实施例的优化，水平生产井1的水平段处的加热电缆5电连接有电加热器15。

电加热器15采用现有公知的电加热器，通过将加热电缆5与电加热器15联用，可以提高对流体的加热效率。

实施例6：作为上述实施例的优化，加热电缆5采用单相或三相供电；或/和，加热电缆5采用电阻加热方式或感应加热方式。

实施例7：作为上述实施例的优化，井下抽油设备可以采用电潜泵或螺杆泵或管式抽油泵等举升用泵。

实施例8：电加热辅助重力泄油的稠油开采方法，按下述方法进行：一条外径为25.4mm的加热电缆5，配合一根φ60.8×5.15mm连续油管2，水平井垂深700m，进入水平段的长度为600m，该电缆采用三相工频电加热，三相间线电压1500v，加热电缆5加热功率为2.0kw/m，总加热功率1.2mw。根据该电缆的加热能力和井况，并考虑连续油管2的表面散热，设置井口高压泵注入连续油管2的注水速率为1200kg/h，高压泵注水压力设定为8mpa至10mpa。按该压力下的显热和汽化潜热计算，靠加热电缆5的加热能力将足够在水平井后段使注入的水转化为高干度蒸汽，并在高压泵推动下向远端流动，最终通过连续油管2端部的通孔流入地层，实现对地层加热。取决于进入电加热器前的水温度，该部位流入地层干度100%的蒸汽量为35-50t/天。若作为前期的热循环应用，在井的末端一般不需要达到100%干度的蒸汽，可以通过调节在井口的冷水注入速率而达到水平段所需要的饱和湿蒸汽量。由于电缆加热消除了井口到井底的井筒热损失，所产生的蒸汽速率基本满足sagd井前期循环预热的需求量。

若作为sagd生产阶段的辅助增效措施，电加热与sagd生产阶段的锅炉注汽同时向地层加热，属于对传统sagd采油技术的一种辅助加热，是一种改善蒸汽腔13分布形态，提高生产井水平段利用效率和增加原油产量的方法。该方法在生产井水平段的加热区间和蒸汽进入地层的区间将根据实际汽腔的发育动态来确定，其目的是将生产井水平段上方未动用到的储量得以动用。

本实施例8取得的技术效果同实施例2取得的技术效果。

综上所述，本发明所述电加热辅助重力泄油的稠油开采方法，通过向水平生产井内下入加热电缆5，能够在水平生产井水平段较大范围的地层内形成较大的连续加热腔，同时，高温流体也向水平生产井1脚尖部位流动，使油藏动用更加均匀，动用范围更广，更大程度开采水平生产井1水平段远端油藏，从而获得较高的采油效率和产量，不仅降低原油含水量，而且能够提高水平生产井水平段的利用效率，提高油汽比；同时，本发明所述开采方法可用于稠油开采的水平生产井1的任何生产阶段，不限于在sagd启动时注汽井与采油井之间实现热连通的操作中使用；另外，本发明所述开采方法不仅可以单独使用，还可以与传统注汽方式联用，使本发明所述开采方法具有更广的应用前景。

以上技术特征构成了本发明的实施例子，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。