火驱辅助重力泄油注采工艺系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型是关于一种火驱辅助重力泄油注采工艺系统，在生产井内设有注入管柱、监测管柱和生产管柱三套彼此独立的管柱，在注气井内设有注气管柱；其中，生产井注入管柱包括顺序串接的隔热管、筛管和导锥；生产井监测管柱包括顺序串接的监测管、筛管和导锥，所述监测管中还设有多个温压监测装置；生产井生产管柱包括顺序串接的空心杆、油气分离装置、筛管和导锥；注气井注气管柱包括顺序串接的油管和封隔器，注气管柱末端设有喇叭口。通过三管独立作业，使本实用新型在无需反复更换管柱并反复压井的前提下，同时具有井下温压实时监测、井下油气分离、良好控制产液温度以及保证火驱燃烧效果的多重功能和优势。
【专利说明】火驱辅助重力泄油注采工艺系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及火烧油层开采领域，尤指一种火驱辅助重力泄油注采工艺系统。【背景技术】
[0002]火烧油层开采技术是利用油层内原油的一部分重质成分作燃料，不断燃烧生热，把油层中的原油驱出，较其他采油方式具有适用范围广、驱油效率高、成本低等诸多优势，可以成为稠油开采的有效接替技术。将火烧技术应用于水平井，可达到火驱辅助重力泄油的效果。火驱辅助重力泄油生产过程中典型的特点就是高温(最高超过700°C)、高气油t匕、产液温度变化范围大、生产过程中管柱作业次数直接影响火线前缘的稳定推进，对于中深层稠油油藏，这些特点对于水平生产井的正常生产影响尤其大。其中高气油比是指原油中轻烃、蒸汽和油液的比例会因火烧油层而大幅上升，当大量气体进入泵后，由于气体的可压缩性，使泵效降低，当气量大到一定程度时，会导致泵无法抽出油液。
[0003]常用的火驱生产管柱结构单一，主要是由油管串接防气泵再串接气锚而形成，其中气锚根据气液密度的不同，通过螺旋结构把气液进行分离，液体进入抽油泵抽到地面，气体进入油套环空，然后排出井外；而防气泵通过强开强闭的作用排液，即使液体中含有少量的气体也不会影响泵的正常生产，由此解决了高气油比带来的泵效降低的问题。
[0004]然而，上述火驱生产单一管柱仍然无法解决有效控制产液温度的问题。在火驱生产中，井下油液最高超过700°C，最低可低于原油拐点温度(拐点温度指在某个温度条件下，稠油的粘度明显降低，与普通稀油粘度相当)，当井下温度太高、超过管柱的耐温极限时，就会使管柱寿命大幅降低，甚至出现损坏破裂导致管件报废；当温度太低时，井筒中的稠油难以流动，为举升作业带来相当大的困难，所以温度过高或过低都会影响生产的正常进行。
[0005]目前也有作业人员为解决监测井下温度的问题，将生产管柱提出井外，再下入测温管柱对井下进行测温，而每次更换管柱还需要压井操作以防止井喷，作业繁琐、耽误工时、浪费人力，同时火驱生产过程中水平生产井的频繁压井作业还会使大量低温的压井液对地层造成伤害，尤其对火线前缘稳定推进造成直接影响(部分油层由高温氧化区进入低温氧化区，影响燃烧的效果)，因此将直接导致火驱生产无法进行。
实用新型内容
[0006]为解决【背景技术】中所述的生产工艺问题，本实用新型的目的在于提供一种火驱辅助重力泄油注采工艺系统，通过在生产井内下入生产管柱、监测管柱和注入管柱三套管柱，实现三管独立作业，从而使本实用新型同时具有温压实时监测、井下油气分离、良好控制产液温度以及无需反复压井保证火驱燃烧效果的多重功能和优势。
[0007]上述本实用新型的目的，是由以下的技术方案所实现的:
[0008]一种火驱辅助重力泄油注采工艺系统，在生产井内设有注入管柱、监测管柱和生产管柱三套彼此独立的管柱，在注气井内设有注气管柱；其中，生产井注入管柱包括顺序串接的隔热管、筛管和导锥；生产井监测管柱包括顺序串接的监测管、筛管和导锥，所述监测管中还设有多个温压监测装置；生产井生产管柱包括顺序串接的空心杆、油气分离装置、筛管和导锥；注气井注气管柱包括顺序串接的油管和封隔器，注气管柱末端设有喇叭口。
[0009]如上所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，沿生产井井口向下具有直井段和水平井段，其中，所述注入管柱和监测管柱下入到水平井段，而所述生产管柱仅下入到直井段。
[0010]如上所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，所述监测管柱的监测管为无接箍油管，无接箍油管内在直井段设有至少一个泵下温压监测装置，在水平井段设有至少一个水平段温压监测装置。
[0011]如上所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，所述泵下温压监测装置和水平段温压监测装置均包括用于测温的热电偶和用于测压的毛细管，且水平段温压监测装置的热电偶和毛细管均匀分布于水平井段监测管柱中。
[0012]如上所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，所述生产管柱的油气分离装置包括气锚及设于气锚上部的防气泵。
[0013]如上所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，所述生产管柱的空心杆内还设有电加热电缆。
[0014]如上所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，所述注气井的井底距离所述生产井水平段末端的垂直距离和水平距离都在5-10m之间。
[0015]借由以上技术方案，本实用新型的优点在于:
[0016]1.本实用新型的注入管柱用于注蒸汽预热地层、火驱初期伴热举升(由于火驱初期泄入井底的原油温度较低或低温氧化，造成原油粘度变大，本实用新型的注入管柱可注入蒸汽使泄入井底的产液粘度降低，很容易举升到地面)、火驱见效期注水降温(泄油段达到或超过水平生产井的脚尖处，此时产出流体温度较高，最高达700°C，超过水平井段生产管柱的耐温极限350°C，本实用新型的注入管柱可注入凉水对其降温)；监测管柱用于实时监测井底温压变化，有助于调整生产参数；生产管柱满足火驱整个生产阶段的生产要求，并且实现井下油气分离的功能。通过以上三套管柱，使本实用新型在无需反复更换管柱并反复压井的前提下，同时具有温压实时监测、井下油气分离、良好控制产液温度以及保证火驱燃烧效果的多重功能和优势。
[0017]2.火驱辅助重力泄油生产阶段包括预热阶段、火驱初期阶段、火驱见效阶段三个阶段，在第一阶段水平生产井需要注入高干度蒸汽预热地层，在第二阶段需要注蒸汽伴热辅助举升，在第三个阶段需要注水降温；而本实用新型的注入管柱的隔热管可以满足高干度注汽的要求，在辅助伴热阶段可达到减少热损失的作用。因此，为减少作业次数，注入管柱选用隔热管，在火驱的三个阶段无需更换不同的隔热管，由此减少火驱生产过程中水平生产井频繁压井对火线前缘稳定推进的影响。
[0018]3.由于火驱生产的整个过程中，气油比范围较大，对于中深层稠油油藏，气举不能满足要求，本实用新型的生产管柱的下部设有气锚，通过重力作用使液体和气体得到分离。
[0019]4.本实用新型在气锚上部设有防气泵，防气泵通过机械式开启游动阀，能够防止气锁，减小气体对泵效的影响，达到高效举升的目的；而通过防气泵和气锚的双重作用，实现井下油气分离，可减少地面集输管线及油气分离设备，降低投资成本，提高火驱经济效益，还可减小火烧尾气对泵效的影响。
[0020]5.本实用新型通过生产井井底及井口的温压监测数据，利用生产管柱的空心杆电加热或注入管柱注蒸汽(或水)来控制井底和井口的产液温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型火驱辅助重力泄油注采工艺系统的整体视图。
【具体实施方式】
[0022]为令本实用新型的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。
[0023]请参阅图1所示，本实用新型的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，可利用火驱辅助重力泄油三管热采井口(专利号:201120284618)在生产井400内下入注入管柱100、监测管柱200和生产管柱300三套彼此独立的管柱，其中注入管柱100包括顺序串接的隔热管1、筛管12和导锥13 ;监测管柱200包括顺序串接的监测管2、筛管10和导锥13，所述监测管2中还设有多个温压监测装置；生产管柱300包括顺序串接的空心杆4、油气分离装置50、筛管7和导锥8。在注气井900内设有注气管柱；注气管柱包括顺序串接的油管21和封隔器14，注气管柱末端设有喇叭口 15。
[0024]请再参阅图1，本实用新型的火驱辅助重力泄油注采工艺系统应用于水平井时，沿生产井400井口向下具有直井段a和水平井段b，其中，所述注入管柱100和监测管柱200下入到水平井段b，而所述生产管柱300仅下入到直井段a。
[0025]进一步地，所述监测管柱200的监测管2为无接箍油管，无接箍油管内在直井段a设有至少一个泵下温压监测装置3，在水平井段b设有至少一个水平段温压监测装置。所述泵下温压监测装置和水平段温压监测装置包括用于测温的热电偶11和用于测压的毛细管9，且水平段温压监测装置的热电偶11和毛细管9均匀分布于水平井段b的监测管柱200内。但本实用新型并不以此为限，热电偶11和毛细管9的布置位置也可不均匀分布，例如其中一热电偶和其中一毛细管可设于同一位置处。
[0026]进一步地，所述生产管柱300的油气分离装置50包括气锚6及设于气锚6上部的防气泵5。
[0027]进一步地，所述生产管柱300的空心杆4内还设有电加热电缆(图中未示)。
[0028]此外，所述注气井900的井底距离所述生产井400水平段末端的垂直距离c和水平距离d都在5-10m之间，以利于火驱注气的顺利开展。
[0029]下面以上述较佳实施例为例，介绍本实用新型的工作原理:
[0030]生产井管柱施工安装顺序:先下入注入管柱(隔热管)到人工井底脚尖处(留出安全操作距离)，连接3?6m筛管；再下入监测管柱，到人工井底脚尖处(留出安全操作距离)，连接2m筛管；最后下入生产管柱，在预热阶段尽量深下(下泵深度在井斜小于55°处)，火驱见效期，下泵深度调整到直井段。井口连接三管井口，三根管柱在井筒内的排布空隙足够三管独立作业。
[0031]火驱初步划分为三个阶段。第一个阶段是火驱预备阶段，此阶段主要是通过注入管柱和注气管柱注入蒸汽，预热油层，建立起注、采井之间的热联通，为后期点火和生产做准备；第二阶段是火驱初期阶段，此阶段火线前缘还未到达人工井底脚尖，泄油量较少，产液温度较低(最低可低于原有拐点温度，拐点温度即指使稠油的粘度明显降低并与普通稀油粘度相当的温度条件)；第三个阶段是火驱见效期，此阶段火线前缘己到达水平井脚尖处，泄油量大大增加，产液温度较高(最高可能超过700°C)。以下分阶段介绍本实用新型的操作方法:
[0032]第一个阶段:注入管柱和注气管柱注入蒸汽，在注入蒸汽的同时，生产管柱及时把预热地层的产液排出，从而提高地层预热效果，监测管柱实时监测井底的温度压力，为判断是否达到预热效果提供依据。
[0033]第二个阶段:由于产液温度较低，注入管柱仍然注入蒸汽(注入量比预热阶段小)，而注气管柱改注空气，通过空气辅助火驱燃烧，通过蒸汽提高产液温度，即伴热举升；监测管柱实时监测产液温度，保证蒸汽的注入量足够使产液高效举升到地面；生产管柱把产液及时排出，不影响火驱驱替的效果；如果注入蒸汽的热量不足以把产液举升到地面，即在举升过程中原油温度降到拐点温度以下，则需在生产管柱的空心杆中下入电缆。
[0034]第三个阶段:由于产液温度较高(最高可能超过700°C )，可能超过管柱的耐温极限，此时，注入管柱注入凉水，以降低产液的温度，即掺水降温；监测管柱实时监测产液温度，保证凉水的注入量足够使产液温度降到安全范围内；此时产液量升高，产气量也升高，需把生产管柱的泵提升至直井段(因为气锚是通过重力作用使液体和气体得到分离)，使气液分离的效果更好。
[0035]对于普通的水平井完井井深结构，套管内径Φ224mm，水平段筛管内径Φ 159mm。于是本实用新型的各管柱可按下述外径值设计，注入管柱最大外径Φ88.9mm,生产管柱最大外径Φ88.9mm,监测管柱最大外径Φ53ι?πι。
[0036]综上述，本实用新型能够同时满足以下的功能:
[0037]1.产液温压实时监测、实时调控生产参数；
[0038]2.控制井底产液温度低于管柱的耐温极限，防止水平井完井管柱被高温破坏，同时可降低井口产液粘度，减少地面管线设备的投入；
[0039]3.生产管柱电加热辅助举升，减少抽油机载荷；
[0040]4.井下油气分离，减少地面分离设备的投入；
[0041]5.三管独立作业，调整作业时施工方便。
[0042]以上所举仅为本实用新型示意性的部分实施例，并非用以限制本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，在生产井内设有注入管柱、监测管柱和生产管柱三套彼此独立的管柱，在注气井内设有注气管柱；其中，生产井注入管柱包括顺序串接的隔热管、筛管和导锥；生产井监测管柱包括顺序串接的监测管、筛管和导锥，所述监测管中还设有多个温压监测装置；生产井生产管柱包括顺序串接的空心杆、油气分离装置、筛管和导锥；注气井注气管柱包括顺序串接的油管和封隔器，注气管柱末端设有喇叭口。
2.根据权利要求1所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，所述注采工艺系统沿生产井井口向下具有直井段和水平井段，其中，所述注入管柱和监测管柱下入到水平井段，而所述生产管柱仅下入到直井段。
3.根据权利要求2所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，所述监测管柱的监测管为无接箍油管，无接箍油管内在直井段设有至少一个泵下温压监测装置，在水平井段设有至少一个水平段温压监测装置。
4.根据权利要求3所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，所述泵下温压监测装置和水平段温压监测装置均包括用于测温的热电偶和用于测压的毛细管，且水平段温压监测装置的热电偶和毛细管均匀分布于水平井段监测管柱中。
5.根据权利要求1?4任一项所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，所述生产管柱的油气分离装置包括气锚及设于气锚上部的防气泵。
6.根据权利要求1?4任一项所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，所述生产管柱的空心杆内还设有电加热电缆。
7.根据权利要求1?4任一项所述的火驱辅助重力泄油注采工艺系统，其特征在于，所述注气井的井底距离所述生产井水平段末端的垂直距离和水平距离都在5-10m之间。
【文档编号】E21B43/00GK203394444SQ201320302364
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】于晓聪, 刘利, 彭松良, 袁爱武, 汪小平, 高立江, 阚长宾, 张成博, 许俊岩, 包琳, 刘锦, 陈萍, 吕义祥, 宋阳, 刘亮 申请人:中国石油天然气股份有限公司