一种稠油油藏电热开采装置及方法与流程

1.本发明涉及采油技术领域，更具体的说是涉及一种稠油油藏电热开采装置及方法。


背景技术：

2.随着常规油气资源的大量消耗和石油需求的不断攀升，稠油资源以其分布范围广、储量巨大、储量动用率低等特点成为下部开发的主要潜力。在目前已探明的稠油储量中，未动用稠油储量有相当部分属于敏感型稠油油藏。
3.现有技术中通常利用注蒸汽热采的方式开采敏感型稠油油藏，然而，由于敏感性油藏遇水容易黏土膨胀，堵塞渗流通道，降低渗流能力，甚至完全堵塞渗流通道；同时，敏感型稠油油藏的油层薄，导致注入油层的蒸汽从上下盖层的热损失增大，在油层横向波及体积变小，热利用率降低；此外，由于敏感型稠油油藏的油层非均质性严重，层间差异大，因此渗流能力差，造成油层纵向上储量动用程度低；同时，随着蒸汽吞吐周期的增加，导致回采水率增加及地下存水量大，采油效果不理想。
4.因此，提供一种提升采油效果的一种稠油油藏电热开采装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种稠油油藏电热开采装置及方法，能够提高热量的利用效率及调控灵活度，同时降低所采出稠油的含水量，提高采油效率；并且大大提升加热元件的横向波及体积，加热元件不受油层均质性程度的影响，从而提高油层纵向的储量动用程度，使油藏动用更加均匀，提升油井的生产速度。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种稠油油藏电热开采装置，包括：
8.采油机构，所述采油机构包括油管和抽油装置，所述油管延伸入地层直至油层内；所述抽油装置与所述油管相连用于将油层内稠油采出并传输至地面；
9.加热机构，所述加热机构包括加热元件，所述加热元件安装在油层内以在通电后对其加热。
10.进一步的，还包括井口机构，所述井口机构包括位于地面上的采油树，所述采油树与所述油管顶端相连；所述采油树具有电缆入口和用于投放驱替剂的投放口。
11.进一步的，所述井口机构还包括位于地面上的plc控制柜和变压器，所述plc控制柜和所述变压器电性连接；所述变压器与所述加热元件电性连接。
12.进一步的，所述油管包括直井段、水平段和造斜段，所述直井段和所述水平段通过其之间的所述造斜段连接为一体；所述水平段位于油层内；所述加热元件安装在所述水平段延伸端部或内侧，且沿其长度方向分布；所述采油树与所述直井段顶端相连。
13.进一步的，所述采油机构还包括套管，所述油管套设在所述套管内部，且在所述油
管与所述套管之间形成油套环空。
14.进一步的，所述加热机构还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述加热元件上；所述温度传感器与所述plc控制柜电性连接。
15.进一步的，所述加热机构还包括电缆，所述电缆包括动力传输电缆和信号控制电缆，所述动力传输电缆一端与所述变压器电性连接，所述动力传输电缆另一端依次穿过所述电缆入口及所述油套环空与所述加热元件电性连接；所述信号控制电缆一端与所述plc控制柜电性连接，所述信号控制电缆另一端依次穿过所述电缆入口及所述油套环空与所述温度传感器电性连接。
16.进一步的，所述抽油装置包括抽油机、抽油泵和抽油杆，所述抽油泵安装在所述直井段内部，位于地面上的所述抽油机通过所述抽油杆与所述抽油泵连接。
17.进一步的，所述抽油泵的底部安装有筛管，且所述筛管位于所述直井段内。
18.由此可知，本发明提供了一种稠油油藏电热开采装置，与现有技术相较而言，本发明：
19.1)水平段可以连续贯穿几个薄油层，大大提高了油井的生产能力；加热元件通电后对油层加热，直接将热量输送到水平段中最需要加热的地方，并且加热元件不受油层均质性程度的影响，大大提高了热量的利用效率及调控灵活度，降低了油层中稠油流入油管时的流动阻力，同时降低了所采出稠油的含水量，提高了采油效率；通过在水平段设置相对应长度的加热元件，大大提升了加热元件的横向波及体积，从而提高了油层纵向的储量动用程度，使油藏动用更加均匀，提升了油井的采油速度；
20.2)通过将加热元件设置在水平段端部，从而使稠油在套管内被加热，通过热量继续传导与扩散，更大程度加热开采水平段径向的远端油藏，大大减小了油层内稠油进入水平段油管时的阻力；同时，可以减少热损失，进一步提高加热元件的横向热波及体积，纵向热波及体积，有效降低了稠油的粘度，增加了稠油的采收率；
21.3)通过设置套管，有效防止地层坍塌破坏油管，为油管可能发生的形变预留空间；通过依靠电缆与加热元件相连，产生热量以加热油藏，使加热位置及加热能量受油层非均匀性影响较小，从而取得更加均匀的加热效果；通过设置电缆沿油管的外壁设置，便于将电缆随油管一起下放至地层内。
22.4)通过设置投放口用于投放驱替剂，可以将驱替剂注入至加热元件处，将油藏深部的稠油裂解降粘，从而进一步提高油藏的动用范围；同时加热元件的存在，可以提高驱替剂的波及范围，保证驱替剂对稠油的降粘作用。
23.一种稠油油藏电热开采方法，包括以下步骤：
24.1)连接采油机构和加热机构：将加热元件安装在油层内的油管上；
25.2)启动加热机构，然后向油层内注入驱替剂，通过加热机构对驱替剂进行加热并促使稠油裂解，以不可逆地降低油层内稠油的粘度，抽油装置将降粘后的稠油从油层内采出，并通过油管传输至地面。
26.进一步的，所述驱替剂为化学驱替剂、气体驱替剂或稀油中的至少一种；其中，所述化学驱替剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种；所述气体驱替剂为氮气、二氧化碳、氦气或空气中的至少一种；所述稀油的粘度与油层内稠油的粘度之比为1：3000-50000。
27.进一步的，所述加热机构的加热温度为300℃-430℃
28.由此可知，本发明提供了一种稠油油藏电热开采方法，与现有技术相较而言，本发明：
29.通过加热机构将近井地带稠油加热降粘，近井地带的稠油降粘后流至油管中并采出至地面，因此油层中的压力(由于油层压力很高，因此很难向油层中注入驱替剂，如果向油层中加入的驱替剂的总量太大，会将油层中的稠油顶推至距离油井更远的油层甚至超出油井渗流所能控制的范围而难以返回至油井，使油层中的原油无法开采出来，甚至使油层中的压力超过油层岩石的破裂压力，导致油层被压穿，将原油从油层中顶推至非油层而损失掉，给油层带来巨大的破坏)被大大降低，有利于驱替剂的顺利注入；当近井地带采空后，沿油套环空向油层内注入驱替剂，驱替剂在加热机构的作用下顶推至油藏深部，对深部稠油进行降粘增能，从而提高了油层的储量动用程度；此外，驱替剂对稠油的降粘作用，还可以提高加热元件的热波及体积，从而大幅度改善敏感型稠油油藏的开发效果。
附图说明
30.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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1附图为本发明提供的一种稠油油藏电热开采装置的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1所示，本发明公开了一种稠油油藏电热开采装置，包括：采油机构和加热机构。其中，采油机构包括油管1和抽油装置，油管1包括依次相连的直井段、造斜段和水平段，直井段、造斜段能够伸入到地层，以使得水平段位于油层内；抽油装置与直井段相连，抽油装置用于将油层内的稠油采出，并通过油管1传输至地面；加热机构包括加热元件2，加热元件2与处于所述油层内，加热元件2能够在通电后对油层加热。
34.本发明通过设置水平段，延长了油管1穿过油层的长度，减少了油层中稠油流入油管1时的流动阻力，此外，水平井可以连续贯穿几个薄油层，大大提高了油井的生产能力；通过设置加热元件2通电后对油层加热，直接将热量输送到水平段中最需要加热的地方，大大提高了热量的利用效率及调控灵活度，同时降低了所采出稠油的含水量，提高了采油效率；通过设置加热元件2与水平段相连，大大提升了加热元件2的横向波及体积，此外，加热元件2不受油层均质性程度的影响，从而提高了油层纵向的储量动用程度，使油藏动用更加均匀，提升了油井的生产速度。
35.具体的，加热元件2可以为任意形状的加热元件，如加热棒、加热板、加热条、螺旋或其他形状等，只要能实现对油层的加热即可。加热元件的保护外层为金属材质，优选为不
锈钢材质，中间层为耐高温矿物绝缘材料，内置加热丝材料为镍铬合金丝或铜线，通电后能够迅速发热。加热元件覆盖水平段区域不做具体限定，例如，加热元件可以覆盖水平段部分或全部。
36.具体的，加热元件2可以设置在水平段油管外侧，与水平段的尾端相连，以直接对油层中的稠油加热；也可以设置在水平段油管的内部，以对油管1内的稠油加热。
37.作为一种实施方式，加热元件2设置在水平段油管内侧，并沿水平段的长度方向设置。通过将加热元件2设置在水平段油管的内侧，从而使稠油在套管3内部被加热，通过热量继续传导与扩散，更大程度加热油管1水平段径向的远端油藏，大大减小了油层内稠油进入水平段油管1时的阻力；同时，可以减少热损失，进一步提高加热元件2的横向热波及体积及纵向热波及体积，有效降低了稠油的粘度，增加了稠油的采收率。
38.作为一种实施方式，采油机构还包括套管3，套管3和油管1形成油套环空，加热机构还包括电缆4，电缆4穿过油套环空，并沿油管1的外壁与加热元件2相连。通过设置套管3，有效防止地层坍塌破坏油管1，为油管1可能发生的形变预留空间；通过依靠电缆4与加热元件2相连，产生热量以加热油藏，使加热位置及加热能量受油层非均匀性影响较小，从而取得更加均匀的加热效果；通过设置电缆4沿油管1的外壁设置，便于将电缆4随油管1一起下放至地层内。
39.具体的，电缆4可以采用单相或三相供电；进一步，电缆4可以采用电阻加热方式或感应加热方式。电缆4优选电阻加热方式。
40.具体的，电缆4可以为任意形状，如圆柱状、扁平状等。进一步，可以通过固定卡将电缆4固定在油管1外壁，固定卡可采用现有的固定卡，在此不做赘述。
41.作为一种实施方式，电热开采装置还包括井口机构，井口机构包括与油管1顶端相连的采油树5，采油树5包括电缆入口6，电缆4穿过电缆入口6与加热棒相连。通过设置采油树5用来悬挂油管1，承托油井内油管1的重量，此外，可以密封油套环空，控制和调节油井生产。
42.作为一种实施方式，采油树5还包括投放口7，投放口7用于投放驱替剂，驱替剂沿油套环空进入油层内。通过设置投放口7用于投放驱替剂，可以将驱替剂注入至加热元件2处，将油藏深部的稠油裂解降粘，从而进一步提高油藏的动用范围；同时加热元件2的存在，可以提高驱替剂的波及范围，保证驱替剂对稠油的降粘作用。
43.具体的，驱替剂可以为化学驱替剂、气体驱替剂或稀油中的至少一种；化学驱替剂可以为油溶性降粘剂、低温裂解剂、其他有机溶剂等；气体驱替剂可以为氮气、二氧化碳、氦气或空气等。
44.作为一种实施方式，加热元件2连接有温度传感器，电缆4包括动力传输电缆与信号控制电缆，动力传输电缆与加热元件2相连，信号控制电缆与温度传感器相连。通过设置温度传感器，能够实时监控加热元件2及油层的温度，以便于根据实际的生产需求做出调整。
45.具体的，温度传感器可以为热电偶温度传感器。
46.作为一种实施方式，井口机构还包括plc控制柜8与变压器9，plc控制柜8与变压器9电连接，动力传输电缆与变压器9相连，信号控制电缆与plc控制柜8相连。动力传输电缆与变压器9相连，用于传输电能，使加热元件2产生热量；信号控制电缆将温度传感器感应到的
温度信号传输至plc控制柜8，plc控制柜8根据温度信号及时对变压器9输出的电压进行调整，以控制动力传输电缆的电压，从而及时调整加热元件2的加热功率或开关加热元件2。
47.作为一种实施方式，抽油装置包括抽油泵10、抽油杆11和抽油机，抽油泵10设置在直井段的内部，抽油杆11的一端与抽油泵10相连，另一端与抽油机相连，抽油杆11贯穿采油树，抽油机通过抽油杆11带动抽油泵10做往复运动。通过设置抽油机带动抽油杆11进而带动抽油泵10做往复运动，保证运行的稳定，能够实现稳定采油，且便于维修。
48.具体的，本实施例对抽油机的类型不做限制，可以为游梁抽油机、宽带传动抽油机或者液压抽油机等；抽油泵10可以为杆式泵或管式泵等；抽油杆11可以为玻璃钢杆、铝合金抽油杆、不锈钢抽油杆、连续抽油杆或空心抽油杆等。
49.作为一种实施方式，抽油泵10的底端安装有筛管12，筛管12设置在油管1内。由于敏感型稠油油藏的黏土含量高、出砂严重，因此在抽油泵10的底端安装筛管12，防止油藏中的砂石等杂质进入抽油泵10，缩短了抽油泵10的维保时间，延长了抽油泵10的使用寿命。
50.作为一种实施方式，造斜段位于直井段和水平段之间，造斜段为角度为75
°‑
110
°
的弧形。优选的，造斜段为角度为90
°
的弧形。通过设置造斜段，减小稠油在油管1内的流动阻力，提高采油效率；同时延伸水平段的长度。
51.本发明实施例还公开了一种稠油油藏电热开采方法，包括以下步骤：
52.(1)通过连接接头将加热元件、温度传感器连接在油管的外部或内部，然后将筛管及抽油装置下放到直井段的预定位置处，再使用固定卡将动力传输电缆和信号控制电缆固定在油管外壁，随油管一起下入，直至将加热元件下入至油层内；
53.(2)启动加热机构，逐步升高温度，使加热机构的加热温度至350℃-380℃，并使热量逐步扩散至油层深部；其中，根据油层内的稠油初始温度，设定加热机构的预定加热温度，根据油层温度和预定加热温度，确定加热时间及加热频率，及时调整加热元件的加热功率或关停加热机构；
54.(3)初期，采用单纯加热波近井地带范围，当近井地带采完后需要进一步开采深部地层时，需要加热的同时向油层内注入裂解剂、驱替剂等，以降低油层内稠油的粘度，焖井后进行采油；
55.其中，驱替剂的注入流量与稠油的采出流量之比为1：1-5；
56.驱替剂选自化学驱替剂、气体驱替剂或稀油中的至少一种；化学驱替剂选自油溶性降粘剂、低温裂解剂、其他有机溶剂等的至少一种；气体驱替剂选自氮气、二氧化碳、氦气或空气中的至少一种；稀油的粘度与油层内稠油的粘度之比为1：3000-50000。
57.本技术通过采用电加热降粘与驱替剂相结合的方法，大大降低了所采出稠油的含水量，提高了采油效率；此外，大大提高了油层的储量动用程度及波及体积，提升了油井的生产速度，可以实现多轮次循环开采。
58.此外，化学驱替剂的加入，可以使沥青质、胶质等所形成的空间网络结构破坏，大大降低稠油的粘度；气体驱替剂在油层中的扩散过程中，不仅可以携带加热元件所产生的热量，增加加热元件的热波及体积，而且可以促进化学驱替剂的扩散，进一步提升油层的动用程度，此外，气体驱替剂可以循环利用，降低生产成本。
59.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置
而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
60.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。