一种改进的稠油热采方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种改进的稠油热采装置，包括抽油杆，抽油杆上设置有至少两套独立的注气装置，注气装置包括注气管道、辅助注入管道和采样管道，注气管道顶端设置有蒸汽注入阀门和出油阀门，辅助注入管道顶端设置有止回阀，采样管道内设置有压力传感器探头、温度传感器探头和干度传感器探头。本发明还公开了一种使用上述稠油热采装置的稠油开采方法，将蒸汽吞吐与蒸汽驱两种方式进行有机的组合，并循环使用。本发明能够改进现有技术的不足，提高了整个稠油开采过程的出油率并降低了开采成本。
【专利说明】一种改进的稠油热采方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油开采【技术领域】，尤其是一种改进的稠油热采方法及装置。
【背景技术】
[0002] 稠油是21世纪重要的石油资源，世界稠油、超稠油和天然浙青的储量约为 1000X108吨，占世界石油剩余可采储量的53%，主要分布在加拿大、委内瑞拉、美国、中国 等国家和地区。我国石油剩余可采储量中稠油占40%，其中的中深层稠油占70%。
[0003] 稠油开采的方式主要是采取措施提高原油流动性、提高油水流度比增加原油驱替 效率。目前，稠油开采主要以热力采油为主，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层。
[0004] 火烧油层是将空气注到油层内发生高温氧化反应产生热量以降低原油粘度，由于 实施工艺复杂，需要在地下点火并维持高的注气量，地下燃烧不易控制，现场成功率不高。
[0005] 蒸汽吞吐开发是周期性地向油井中注入一定量的湿饱和蒸汽，焖井一段时间后， 将油层一定范围内的原油加热降粘后回采的生产过程。蒸汽吞吐是消耗地层能量的一种开 发方式，米收率低，一般为5 %?36. 5%。
[0006] 蒸汽驱是蒸汽吞吐的一种有效接替技术，蒸汽驱是按照一定的注采井网，从注汽 井连续注入湿饱和蒸汽将原油驱替到生产井中的热力采油方式。蒸汽驱与蒸汽吞吐相比可 提高采收率20%以上，但在开发中后期易存在汽窜和热利用率低问题，影响开发效果。
[0007] 中国发明专利申请CN103775045A和CN102242626A分别公开了一种蒸汽吞吐和 蒸汽驱的稠油热采技术，并取得了一定的技术效果。但是，在整个稠油开采过程中，现有技 术的先使用蒸汽吞吐后使用蒸汽驱的开采方式并没有得到根本的改进，这就使得蒸汽吞吐 过程中采收率低，蒸汽驱过程出现汽窜的问题没有得到根本解决。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种改进的稠油热采方法及装置，能够解决现有 技术的不足，提高了整个稠油开采过程的出油率并降低了开采成本。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0010] 一种改进的稠油热采装置，包括抽油杆，抽油杆上设置有至少两套独立的注气装 置，注气装置包括注气管道、辅助注入管道和采样管道，注气管道顶端设置有蒸汽注入阀门 和出油阀门，辅助注入管道顶端设置有止回阀，采样管道内设置有压力传感器探头、温度传 感器探头和干度传感器探头。
[0011] 作为优选，所述注气管道的长度大于辅助注入管道和采样管道，注气管道的末端 设置有与注气管道内部相连通的锥形通道，锥形通道在坚直方向均匀设置有若干个通孔。
[0012] 一种使用上述稠油热采装置的稠油热采方法，包括以下步骤： A、 在开采区域设置若干个油井，使得每个油井均贯穿开采区域的每个油层，将所述稠 油热采装置下放入油井中，每个油层内设置一个注气装置； B、 使用注气管道向各油层注入蒸汽，注入压力为3?5MPa，蒸汽干度为20%?40%，蒸 汽温度为250°C?400°C，注入速度为1500?3000m3/h，注入时长为24?36h; C、 蒸汽注入完毕后，进行第一次焖井，焖井时间24?48h; D、 在第一次焖井结束后，向各油层进行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后进行二次焖井， 并重复此步骤若干次，直至焖井期间井内压力下降速率小于O.OlP/h，且井内温度下降速 率小于0. 05T/h，其中P为烟井开始时的井内压力，T为烟井开始时的井内温度； E、 打开出油阀门，对油井进行采油作业，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，关闭出油阀门，采油作业结束； F、 将每个油层中任意两个注气装置分为一组，在每组注气装置中选择任意一个注气 装置进行蒸汽注入，注入压力为8?12MPa，蒸汽干度为70?90 %，蒸汽温度为500°C? 650°C，注入速度为2000?5000m3/h，注入时长为12?24h，与此同时另一个同组的注气装 置的出油阀门打开，进行采油作业；当蒸汽注入结束后，将同组的注气装置进行互换，使用 本步骤中所述的蒸汽注入参数进行反向注气。并同时使用另一个出油阀门进行采油作业； G、 重复步骤F的作业循环3?5次； H、 重复上述步骤B?步骤G。
[0013] 作为优选，步骤D中，在每次进行二次蒸汽注入前，使用辅助注入管道向油层内注 入热水。
[0014] 作为优选，步骤F中，在蒸汽注入的同时，使用辅助注入管道向油层内注入催化 剂。
[0015] 作为优选，步骤F中，在每次进行反向注气前，进行焖井8?12h。
[0016] 本发明的有益效果在于：本发明改进了传统稠油开采使用的工艺过程，将蒸汽吞 吐和蒸汽驱两种开采工艺有机的结合在一起，利用蒸汽驱对于油层死区的驱动作用使稠油 逐渐流向油井的开采区，然后通过蒸汽吞吐进行开采。这就有效地提高蒸汽吞吐开采过程 中的采油率，同时由于每次蒸汽吞吐的开采周期远远小于传统的开采周期，使得油井之间 以及油层之间压力差较小，而且开采区由于没有经过长周期开采，其含油量较高，这就使得 在蒸汽驱的作业过程中，无需大量的蒸汽注入，并减少汽窜的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的稠油热采装置结构图。
[0018] 图中：1、抽油杆；2、注气管道；3、辅助注入管道；4、采样管道；5、蒸汽注入阀门； 6、出油阀门；7、压力传感器探头；8、温度传感器探头；9、干度传感器探头；10、止回阀；11、 锥形通道；12、通孔。
【具体实施方式】
[0019] 参照图1，一种改进的稠油热采装置，包括抽油杆1，抽油杆1上设置有两套独立的 注气装置（此处仅以两个油层举例说明，多个油层与此结构一样，仅仅是数量的改变，不再 详述），注气装置包括注气管道2、辅助注入管道3和采样管道4,注气管道2顶端设置有蒸 汽注入阀门5和出油阀门6,辅助注入管道3顶端设置有止回阀10,采样管道4内设置有压 力传感器探头7、温度传感器探头8和干度传感器探头9。注气管道2的长度大于辅助注入 管道3和采样管道4,注气管道2的末端设置有与注气管道2内部相连通的锥形通道11，锥 形通道11在坚直方向均匀设置有若干个通孔12。
[0020] 稠油热采方法实施例1 一种使用上述稠油热采装置的方法，包括以下步骤： A、 在开采区域设置若干个油井，使得每个油井均贯穿开采区域的每个油层，将所述稠 油热采装置下放入油井中，每个油层内设置一个注气装置； B、 使用注气管道2向各油层注入蒸汽，注入压力为3. 7MPa，蒸汽干度为25%，蒸汽温度 为300°C，注入速度为1700m3/h，注入时长为30h; C、 蒸汽注入完毕后，进行第一次焖井，焖井时间40h; D、 在第一次焖井结束后，向各油层进行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后进行二次焖井， 并重复此步骤若干次，直至焖井期间井内压力下降速率小于O.OlP/h，且井内温度下降速 率小于0. 05T/h，其中P为焖井开始时的井内压力，T为焖井开始时的井内温度；每次二次蒸 汽注入的注入压力大于前一次蒸汽注入压力0. 2MPa，蒸汽温度和注入速度与前一次蒸汽注 入相同，注入时间短于前一次蒸汽注入时间I. 5h; E、 打开出油阀门6,对油井进行采油作业，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，关闭出油阀门6,采油作业结束； F、 将每个油层中任意两个注气装置分为一组，在每组注气装置中选择任意一个注气 装置进行蒸汽注入，注入压力为lOMPa，蒸汽干度为85%，蒸汽温度为550°C，注入速度为 4000m3/h，注入时长为15h，与此同时另一个同组的注气装置的出油阀门6打开，进行采油作 业；当蒸汽注入结束后，将同组的注气装置进行互换，使用本步骤中所述的蒸汽注入参数进 行反向注气。并同时使用另一个出油阀门6进行采油作业； G、 重复步骤F的作业循环3次； H、 重复上述步骤B?步骤G。
[0021] 其中，步骤D中，在每次进行二次蒸汽注入前，使用辅助注入管道3向油层内注入 热水，热水温度为70°C，注入流量为120m3/h，注入压力与前一次蒸汽注入的压力相同，注入 时间为2h。
[0022] 步骤F中，在蒸汽注入的同时，使用辅助注入管道3向油层内注入催化剂。催化剂 的组分包括：（以下组分为重量份数比） 70份的三氧化二铁、5份的3-异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] 每次的注入量为20吨。
[0024] 步骤F中，在每次进行反向注气前，进行焖井9h。
[0025] 通过注水，可以利用水与蒸汽的温差，对油层中的稠油产生热胀冷缩的效应，降低 稠油的附着度，此外注入的热水可以稀释稠油中的固态物质。催化剂可以有效降低稠油的 粘性，三氧化二铁可以加快稠油的裂解，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和1-溴-5- (4-甲 氧苯基）戊烷作为乳化剂，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 酰氯作为氧化剂，可以加快稠油内固态物质的氧化分解。由于蒸汽吞吐与蒸汽驱交替使用， 故在蒸汽吞吐过程中无需使用饱和蒸汽，在蒸汽驱的过程中也可以降低蒸汽使用量，节约 了开采成本。
[0026] 稠油热采方法实施例2 一种使用上述稠油热采装置的方法，包括以下步骤： A、 在开采区域设置若干个油井，使得每个油井均贯穿开采区域的每个油层，将所述稠 油热采装置下放入油井中，每个油层内设置一个注气装置； B、 使用注气管道2向各油层注入蒸汽，注入压力为4. 3MPa，蒸汽干度为30%，蒸汽温度 为260°C，注入速度为2200m3/h，注入时长为25h; C、 蒸汽注入完毕后，进行第一次焖井，焖井时间40h; D、 在第一次焖井结束后，向各油层进行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后进行二次焖井， 并重复此步骤若干次，直至焖井期间井内压力下降速率小于O.OlP/h，且井内温度下降速 率小于0. 05T/h，其中P为焖井开始时的井内压力，T为焖井开始时的井内温度；每次二次蒸 汽注入的注入压力大于前一次蒸汽注入压力0. 2MPa，蒸汽温度和注入速度与前一次蒸汽注 入相同，注入时间短于前一次蒸汽注入时间I. 5h; E、 打开出油阀门6,对油井进行采油作业，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，关闭出油阀门6,采油作业结束； F、 将每个油层中任意两个注气装置分为一组，在每组注气装置中选择任意一个注气 装置进行蒸汽注入，注入压力为9MPa，蒸汽干度为75%，蒸汽温度为530°C，注入速度为 3300m3/h，注入时长为18h，与此同时另一个同组的注气装置的出油阀门6打开，进行采油作 业；当蒸汽注入结束后，将同组的注气装置进行互换，使用本步骤中所述的蒸汽注入参数进 行反向注气。并同时使用另一个出油阀门6进行采油作业； G、 重复步骤F的作业循环4次； H、 重复上述步骤B?步骤G。
[0027] 其中，其中，步骤D中，在每次进行二次蒸汽注入前，使用辅助注入管道3向油层内 注入热水，热水温度为85°C，注入流量为150m3/h，注入压力与前一次蒸汽注入的压力相同， 注入时间为1.5h。同时在热水中加入2. 5%的氧化亚铜、0.3%的2-氨基-2'-硝基二苯硫 醚、0、9%的1，3-丙二胺四乙酸（以上百分数均为质量百分数），可以提高稠油与蒸汽和热 水的融合反应效果。
[0028] 步骤F中，在蒸汽注入的同时，使用辅助注入管道3向油层内注入催化剂。催化剂 的组分包括：（以下组分为重量份数比） 60份的三氧化二铁、5份的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、10份的1_(三甲基硅氧 基）环戊烯、15份的3, 4, 5-三氟苯甲醇和3份的丙二酸甲酯酰氯。相比于实施例1，本实 施例根据在蒸汽吞吐过程中加入的催化剂改进了蒸汽驱过程中催化剂的配方，加强了催化 剂的氧化性，进而降低了在蒸汽吞吐时加入的催化剂残留对蒸汽驱过程中的中合作用。
[0029] 每次的注入量为35吨。
[0030] 步骤F中，在每次进行反向注气前，进行焖井10h。
[0031] 稠油热采方法实施例3 本实施例与实施例2基本相同，在此不再详述，其区别在于：步骤D中，每一次二次焖井 结束后，首先打开止回阀10,使用辅助注入管道3对油层内的原油进行预抽取，每次预抽取 量控制在0. 3?0. 4吨，随着焖井次数的增加，每次预抽取量逐渐降低。在焖井后进行预抽 取，可以减少蒸汽在油层内的气阻，提高稠油在油层中的流动性，提高蒸汽、热水以及随热 水一起注入的催化剂与稠油的反应，从而提高出油量。
[0032] 经过试验对比，使用现有技术（初期蒸汽吞吐开采，后期蒸汽驱开采）的平均日采 油量进而平均日消耗蒸汽量的对比如下：
【权利要求】
1. 一种改进的稠油热采装置，其特征在于：包括抽油杆（1)，抽油杆（1)上设置有至少 两套独立的注气装置，注气装置包括注气管道（2)、辅助注入管道（3)和采样管道（4)，注气 管道（2)顶端设置有蒸汽注入阀门（5)和出油阀门（6)，辅助注入管道（3)顶端设置有止回 阀（10)，采样管道（4)内设置有压力传感器探头（7)、温度传感器探头（8)和干度传感器探 头（9)。
2. 根据权利要求1所述的改进的稠油热采装置，其特征在于：所述注气管道（2)的长 度大于辅助注入管道（3)和采样管道（4)，注气管道（2)的末端设置有与注气管道（2)内部 相连通的锥形通道（11)，锥形通道（11)在坚直方向均匀设置有若干个通孔（12)。
3. -种使用权利要求1所述的改进的稠油热采装置的稠油热采方法，其特征在于包括 以下步骤： A、 在开采区域设置若干个油井，使得每个油井均贯穿开采区域的每个油层，将所述稠 油热采装置下放入油井中，每个油层内设置一个注气装置； B、 使用注气管道（2)向各油层注入蒸汽，注入压力为3?5MPa，蒸汽干度为20%? 40%，蒸汽温度为2501：?4001：，注入速度为1500?30001113/11，注入时长为24?3611 ; C、 蒸汽注入完毕后，进行第一次焖井，焖井时间24?48h ; D、 在第一次焖井结束后，向各油层进行二次蒸汽注入，二次蒸汽注入后进行二次焖井， 并重复此步骤若干次，直至焖井期间井内压力下降速率小于O.OlP/h，且井内温度下降速 率小于0. 05T/h，其中P为烟井开始时的井内压力，T为烟井开始时的井内温度； E、 打开出油阀门（6)，对油井进行采油作业，直至日出油量降低至小于第一日出油量的 80%后，关闭出油阀门（6)，采油作业结束； F、 将每个油层中任意两个注气装置分为一组，在每组注气装置中选择任意一个注气 装置进行蒸汽注入，注入压力为8?12MPa，蒸汽干度为70?90%，蒸汽温度为500°C? 650°C，注入速度为2000?5000m3/h，注入时长为12?24h，与此同时另一个同组的注气装 置的出油阀门（6)打开，进行采油作业；当蒸汽注入结束后，将同组的注气装置进行互换， 使用本步骤中所述的蒸汽注入参数进行反向注气，并同时使用另一个出油阀门（6)进行采 油作业； G、 重复步骤F的作业循环3?5次； H、 重复上述步骤B?步骤G。
4. 根据权利要求3所述改进的稠油热采方法，其特征在于：步骤D中，在每次进行二次 蒸汽注入前，使用辅助注入管道（3)向油层内注入热水。
5. 根据权利要求3所述改进的稠油热采方法，其特征在于：步骤F中，在蒸汽注入的同 时，使用辅助注入管道（3)向油层内注入催化剂。
6. 根据权利要求3所述改进的稠油热采方法，其特征在于：步骤F中，在每次进行反向 注气前，进行焖井8?12h。
【文档编号】E21B43/24GK104405354SQ201410571952
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】张茂林, 董越, 王彦升, 窦雪锋, 纪成, 段明付, 明德富, 王怀龙, 郭沙沙, 温志平, 蔡珺君, 陈杜鹃 申请人:西南石油大学