一种注采系统及注采方法
【专利摘要】本发明公开一种注采系统及注采方法，以解决现有技术中的注采系统在后期修井作业中生产井内管柱不容易起出的问题。本发明所提供的注采系统中，在生产井内设有彼此独立的监测管柱和生产管柱，在注入井内设有注入管柱和注气管柱，所述生产井末端与注入井井底相通；其中，所述监测管柱包括顺序串接的监测管、导锥，所述监测管中设有多个温压监测装置；所述生产管柱包括顺序串接的抽油杆、油气分离装置；所述注气管柱套设在注入管柱上部，注入管柱包括顺序串接的第一油管和第一封隔器且注入管柱末端设有喇叭口；所述注气管柱包括顺序串接的第二油管和第二封隔器。通过本发明所提供的注采系统及注采方法可以有效降低生产井内管柱不容易起出的难度。
【专利说明】一种注采系统及注采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火烧油层开采领域，尤其涉及一种注采系统及注采方法。
【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)、高气油比、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]为控制井下油液温度出现过高及过低等状况，目前一般采用在注采系统中的生产井中下入生产管柱、监测管柱和注入管柱三套管柱,通过三套管柱的独立作业，以实现对于井下油液温度的实时监控及控制。下面介绍一种目前常用的注采系统。
[0006]图1是目前常用的一种注采系统的整体视图。如图1所示，所述注采系统在生产井400中设置有注入管柱100、监测管柱200和生产管柱300三套彼此独立的管柱，在注入井900内设有注气管柱。所述注采系统沿生产井400井口向下具有直井段a和水平井段b，所述水平井段b采用筛管，油液通过筛管的孔隙到达生产井400内。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。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中采用无接箍油管，并且，监测管2中还设有多个温压传感器；无接箍油管内在直井段a设有至少一个温压监测装置3，在水平井段b设有至少一个温压监测装置。所述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，且水平井段的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。温压监测装置3中的热电偶和毛细管设于同一位置处且均处于防气泵5之下。生产管柱300包括顺序串接的空心杆4、防气泵5、气锚6、筛管7和导锥8。所述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，且，所述注入井900井壁设有射孔段，所述射孔段位于喇叭口 15之下用于将空气排入到油层中。所述注入井900的井底距离所述生产井400水平段b末端的垂直距离和水平距离都在5-10m之间。
[0007]在上述现有技术中，所述注采系统在生产井水平井段内设有监测管柱200及注入管柱100,目前常用的注入管柱100直径为73毫米、监测管柱为53毫米。下入时,先下入较粗的注入管柱100，再下入较细的监测管柱200。但，生产井深度一般都超过1000米，在这种长度下，较细的监测管柱200在下入时其前端容易发生弯曲，尤其在水平井段时，由于下入的力都是竖直往下的力，而监测管柱200在水平井段是处于水平状态，对于监测管柱200在水平井段的伸入状态不容易把握，而监测管柱200前端弯曲后，随着下入长度越来越多监测管柱200弯曲程度越大，最终很容易缠绕在注入管柱100上。在修井作业中，需要顺次起出监测管柱200和注入管柱100，如发生上述水平井段缠绕现象，会导致所述管柱无法正常起出。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种注采系统及注采方法，以使注采系统在后期修井作业中生产井内部管柱容易起出。
[0009]鉴于上述目的，本发明提供一种注采系统，所述注采系统包括生产井、监测管柱、生产管柱、注入井、注入管柱、注气管柱；所述监测管柱和生产管柱设在生产井内部且彼此独立，所述注入管柱和注气管柱设在注入井内；所述生产井末端与注入井井底相通；
[0010]其中，所述监测管柱包括顺序串接的监测管、导锥，所述监测管中设有多个温压监测装置；所述生产管柱包括顺序串接的抽油杆、油气分离装置；
[0011]所述注气管柱套设在注入管柱上部，注入管柱包括顺序串接的第一油管和第一封隔器且注入管柱末端设有喇叭口 ；所述注气管柱包括顺序串接的第二油管和第二封隔器。
[0012]本发明还提供一种注采方法，应用上述注采系统，其包括
[0013]预热阶段:注入管柱和注气管柱同时注入蒸汽，同时，生产管柱将预热地层的产液排出；
[0014]火驱初期阶段:沿所述注入管柱继续注蒸汽，注气管柱停止注蒸汽，改注入空气，直至产液举升到地面；
[0015]火驱见效阶段:注气管柱继续注入空气，注入管柱停止注入蒸汽，改注入水。
[0016]借由以上技术方案，本发明的优点在于所述生产井内管柱数量由现有技术中的三套变为两套更容易下入，并且，监测管柱和注入管柱分别位于不同井内，在监测管柱下入过程中由于缺少注入管柱也不容易发生缠绕，进而在后期修井作业中，由于缺少现有技术中的缠绕现象，本发明的生产井中的管柱更容易起出。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0018]图1是目前常用的一种注采系统的整体视图；
[0019]图2是本发明一种注采系统的整体视图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0021 ] 下面结合附图详细描述本发明的技术方案。
[0022]图2示出了本发明一种注采系统的整体视图。所述注采系统包括生产井400、监测管柱200、生产管柱300、注入井900、注入管柱100、注气管柱101 ;所述监测管柱200和生产管柱300设在生产井400内部且彼此独立，所述注入管柱100和注气管柱101设在注入井900内；所述生产井400末端与注入井井底900相通；
[0023]其中，所述监测管柱200包括顺序串接的监测管1、导锥7，所述监测管I中设有多个温压监测装置；所述生产管柱300包括顺序串接的抽油杆3、油气分离装置；
[0024]所述注气管柱101套设在注入管柱100上部，注入管柱100包括顺序串接的第一油管10和第一封隔器9且注入管柱100末端设有喇叭口 8 ;所述注气管柱101包括顺序串接的第二油管12和第二封隔器11。
[0025]进一步地，所述注采系统沿生产井井口向下具有直井段a和水平井段b，其中，所述水平井段b末端与注入井900井底相通。所述监测管柱200下入到水平井段b，所述生产管柱300下入到直井段a。
[0026]在一个具体实施例中，所述监测管柱200还包括串接在监测管I与导锥7之间的长度为2米的筛管13。所述监测管I可以为无接箍油管，监测管I所在直井段a部分至少设有一个温压监测装置2。温压监测装置2包括温度监测装置和压力监测装置，且，温度监测装置采用热电偶，压力监测装置采用毛细管。在水平井段b部分至少设有一个温度监测装置6。温度监测装置6采用热电偶，且，热电偶均匀分布于水平井段b的监测管I中。
[0027]进一步的，所述监测管I在水平井段b部分还至少设有一个压力监测装置，所述水平井段的压力监测装置采用毛细管。所述毛细管均匀分布于水平井段b的监测管I中。但本发明并不以此为限，热电偶的布置位置也可不均匀分布，例如其中I个热电偶和其中I个毛细管可设于同一位置处。
[0028]在另一个具体实施例中，所述生产管柱的油气分离装置包括气锚5及设于气锚上部的防气泵4。
[0029]下面结合一个具体的实施例来说明本发明所提供的一种注采系统。
[0030]图2示出了本发明一种注采系统的整体视图。如图2所示，在本实施例中，生产井400内设有彼此独立的监测管柱200和生产管柱300，且本实施例所提供的注采系统沿生产井井口向下具有直井段a和水平井段b，其中，所述监测管柱200下入到水平井段b，所述生产管柱300下入到直井段a。所述监测管柱200包括顺序串接的监测管1、筛管13、导锥7。所述筛管13长度为2米。所述监测管I采用无接箍油管，监测管I所在直井段a部分设有I个温压监测装置2，在水平井段b部分设有多个温压监测装置6。所述温压监测装置包括用于测温的热电偶和用于测压的毛细管，且，水平井段b的温压监测装置6包括3个毛细管和4个热电偶，水平井段b的温压监测装置6的热电偶和毛细管均匀分布于水平井段的监测管I中；所述温压监测装置2包括I个毛细管和I个热电偶，且毛细管与热电偶处于同一位置。所述生产管柱300包括顺序串接的抽油杆3、油气分离装置；所述油气分离装置包括气锚5及设于气锚上部的防气泵4。所述生产井400水平井段b采用筛管，油热可从筛管的孔中流入水平井段b中，所述水平井段b末端与注入井900井底相通。
[0031]在注入井900内设有注入管柱100和注气管柱101 ;其中，所述注气管柱101套设在注入管柱100上部且注气管柱101内壁与注入管柱100外壁互不接触；所述注入管柱100包括顺序串接的第一油管10和第一封隔器9且注入管柱100末端设有喇叭口 8 ;所述注气管柱100包括顺序串接的第二油管12和第二封隔器11。注入井900中设有射孔段14，射孔段14位于注气管柱101之下，用于第二油管12及第一油管10形成环空内的注入空气由射孔段14进入到油层中。
[0032]根据上述本发明一种注采系统的实施例，其工作原理如下:
[0033]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100和注气管柱101注入蒸汽，预热油层并建立起注、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生产井脚尖(所述生产井脚尖指生产井400水平井段b与注入井900井底连接处)，泄油量较少，产液温度较低(最低可低于原油拐点温度，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，此阶段火线前缘已到达生产井脚尖处，泄油量大大增力口，产液温度较高(最高可能超过700°C)。
[0034]以下分阶段介绍本实施例的操作方法:
[0035]第一个阶段:预热阶段；注入管柱100和注气管柱101注入蒸汽，在注入蒸汽的同时，生产管柱300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200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。
[0036]第二阶段是火驱初期阶段；首先利用助燃剂辅助点燃油层，助燃剂注入位置为第二封隔器11下部的射孔段14 ;点燃油层后，在第二油管12与第一油管10的环空中注入空气，由于此阶段火线前缘还未到达生产井脚尖，同时，泄油量较少，产液温度较低(最低可低于原油拐点温度)，此阶段第一油管10需要注入一定量的蒸汽辅助伴热，监测管柱200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300把产液及时排出，不影响火驱驱替的效果。
[0037]第三个阶段是火驱见效期；此阶段火线前缘已到达生产井脚尖处，泄油量大大增大，产液温度较高(最高可能超过700°C)，此阶段第一油管10需要注入一定量的水辅助降温举升，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100注入水，以降低产液的温度，即掺水降温；监测管柱200实时监测产液温度，保证水的注入量足够使产液温度降到安全范围内。
[0038]借由以上描述，本实施例的所述生产井内管柱数量由现有技术中的三套变为两套,并且,监测管柱200和注入管柱100分别位于不同井内，在监测管柱200下入过程中由于缺少注入管柱100也不容易发生缠绕且容易下入，并且，在后期修井作业中，由于缺少上述缠绕现象本发明的生产井中的管柱更容易起出。
[0039]同时，将注入管道100设在注入井900内，在预热阶段时，蒸汽由注入管柱100进入到生产井400的方向为朝生产井400方向，这样蒸汽在生产井400内就预热效率更快。而现有技术中的注入管柱100的朝向是朝注入井方向，这样蒸汽由注入管柱100出来时的方向就背离生产井，预热效率不高。
[0040]同样的，在火驱见效阶段，水由注入管柱100进入到生产井400的方向为朝生产井400方向，这样所注入水在生产井400内的散发效果就更好，所起到的降温效果也更加明显有效。
[0041]本发明还提供了一种注采方法，应用如上所述的注采系统，该方法包括:
[0042]预热阶段:注入管柱100和注气管柱101同时注入蒸汽，同时，生产管柱300将预热地层的产液排出；
[0043]火驱阶段:沿所述注入管柱100继续注蒸汽，注气管柱101停止注蒸汽，改注入空气，生产管柱300将产液举升到地面。
[0044]如上述的注采方法，在生产管柱300将产业举升到地面后还包括火驱见效阶段，在火驱见效阶段:
[0045]当生产井井底产液温度超过300摄氏度时，注气管柱101继续注入空气，注入管柱100停止注入蒸汽，改注入水；
[0046]当生产井井底产液温度低于300摄氏度，且生产井井口产液温度低于原油拐点温度时，沿注入管柱100向井下注蒸汽升温，并根据产液量设定注蒸汽速度，同时提高注气管柱101注气量。
[0047]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种注采系统，其特征在于，包括:生产井、监测管柱、生产管柱、注入井、注入管柱、注气管柱；所述监测管柱和生产管柱设在生产井内部且彼此独立，所述注入管柱和注气管柱设在注入井内；所述生产井末端与注入井井底相通； 其中，所述监测管柱包括顺序串接的监测管、导锥，所述监测管中设有至少一个温压监测装置；所述生产管柱包括顺序串接的抽油杆、油气分离装置； 所述注气管柱套设在注入管柱上部，注入管柱包括顺序串接的第一油管和第一封隔器，且注入管柱末端设有喇叭口 ；所述注气管柱包括顺序串接的第二油管和第二封隔器。
2.如权利要求1所述的一种注采系统，其特征在于，所述注采系统沿生产井井口向下具有直井段和水平井段，其中，所述水平井段末端与注入井井底相通；所述监测管柱下入到水平井段，所述生产管柱下入到直井段。
3.如权利要求2所述的一种注采系统，其特征在于，所述监测管柱还包括串接在监测管和导锥之间的筛管。
4.如权利要求2所述的一种注采系统，其特征在于，所述监测管为无接箍油管，所述温压监测装置设在监测管直井段部分，在水平井段部分还至少设有一个温度监测装置。
5.如权利要求4所述的一种注采系统，其特征在于，所述温度监测装置均匀分布于水平井段的监测管中。
6.如权利要求1?5任一项所述的一种注采系统，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。
7.如权利要求4所述的一种注采系统，其特征在于，所述监测管在水平井段还设有压力监测装置。
8.—种注采方法，应用如权利要求1所述的一种注采系统，其特征在于，包括: 预热阶段:注入管柱和注气管柱同时注入蒸汽，同时，生产管柱将预热地层的产液排出； 火驱阶段:沿所述注入管柱继续注蒸汽，注气管柱停止注蒸汽，改注入空气，生产管柱将产液举升到地面。
9.如权利要求8所述的一种注采方法，其特征在于，火驱阶段后还包括火驱见效阶段，在火驱见效阶段: 当生产井井底产液温度超过300摄氏度时，注气管柱继续注入空气，注入管柱停止注入蒸汽，改注入水； 当生产井井底产液温度低于300摄氏度，且生产井井口产液温度低于原油拐点温度时，沿注入管柱向井下注蒸汽升温，并根据产液量设定注蒸汽速度，同时提高注气管柱注气量。
【文档编号】E21B43/24GK103867172SQ201410052124
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】张洪君, 于晓聪, 阚长宾, 彭松良, 汪小平, 王智博, 李俊杞, 张成博 申请人:中国石油天然气股份有限公司