CN105089568A - 热采水平井均衡采油管柱及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热采水平井均衡采油管柱及工艺，其中管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管或隔热油管、热采分采组合泵、转接油管、水平油管；所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗耐热封隔器，水平油管通过皮碗耐热封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段、水平油管后段，在水平油管后段设置有筛管，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被热采分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被热采分采组合泵分采。本发明改变水平段热采过程中的渗流状态和压力分布，使得稠油热采水平井段得到全部开采，从而达到均衡采油的目的。

Description

热采水平井均衡采油管柱及工艺

技术领域

本发明涉及石油开采技术，具体地说是热采水平井均衡采油管柱及工艺。

背景技术

胜利油田具有丰富的稠油资源，截止到2010年底，胜利油田(不包括八面河)稠油油藏探明面积约232km²，探明储量约5.26亿吨，累计探明稠油储量15.71亿吨，热采储量6.11亿吨，已动用4.83亿吨，2010年稠油产量为421万吨，稠油在原油产量中所占的比例越来越大。

胜利稠油油藏98%的动用储量是靠蒸汽吞吐开发，而平均采收率不到18%，随着新钻井数及新增产能的降低，急需提高蒸汽吞吐效果采收率。由于油层的非均质性可使注入蒸汽沿高渗透带突进，甚至形成蒸汽突破，降低采收率。由于蒸汽的密度较地层流体低，蒸汽易沿油层上部运移，形成“蒸汽超覆”现象。老井经过多轮次蒸汽吞吐后，平面及纵向上的剩余油饱和度仍很高。胜利油田从1992年开始利用水平井提高热采效果，是目前稠油油藏热采挖潜及产能建设的主要技术。为了解决水平井热采过程中出现的注汽受热不均衡的问题，目前已经形成稠油热采水平井均匀注汽工艺技术，并在2010年全年累计推广实施330井次。但在水平井采油工艺还是沿用以前笼统的采油方式，即整个水平段笼统开采，这样就使得靠近吸入口的地方对油井产量的贡献大，离吸入口远的地方对油井产量的贡献小或根本没有贡献，整个水平段得不到有效动用，降低了水平井热采的开采效果。针对这一问题，我们开展了热采水平井均衡采油工艺的研究工作。对提高水平段的动用程度，合理有效开发稠油油藏具有一定的现实意义。

综合调整阶段，抑制边底水侵入，水平井蒸汽吞吐采油技术，使得开发效果不佳。而蒸汽注入油层内呈现出较常规水驱更加复杂的渗流特征，油藏流体相态复杂，即有蒸汽前沿的热水带，又有蒸汽热水过渡带、蒸汽带和纯油带，同时随蒸汽的不断注入油藏内部温度场在不断发生变化，影响着油藏流体的渗流规律。为了在稠油高轮次蒸汽吞吐之后合理转驱，大幅度提高稠油油藏采收率，研究吞吐后转蒸汽驱油藏流体在不同区域的渗流特征，深化对蒸汽驱渗流规律的认识，为合理选择转驱时机、优化注采参数，设计开发方案，合理有效开发稠油油藏具有一定的现实指导意义，同时对胜利油田渗流机理重点实验室基础理论研究具有重要的意义。

水平井技术是目前国内正在推广的采油工艺技术。但在热采水平井中，随着蒸汽的不断注入，油藏内部温度场在不断发生变化，影响着油藏流体的渗流规律，且常规的采油工艺使得水平段存在一个压力降汇场，加之稠油的高粘度及冷凝作用，容易造成趾端与跟端流动阻力分布不平衡，从而致使油藏动用不均，影响开发效果。为了提高水平井开采效果，缓解水平段动用不均衡的矛盾，需要研究适用于热采水平井均衡采油工艺技术，是整个水平段得到均衡动用，都能为油井产量做贡献。

在热采水平井中，随蒸汽的不断注入油藏内部温度场在不断发生变化，影响着油藏流体的渗流规律，并且常规的采油工艺使得水平段存在一个压力降汇场，加之稠油的高粘度及冷凝作用，容易造成趾端与跟端流动阻力分布不平衡，从而致使油藏动用不均，影响开发效果。为了解决上述问题，首先要做好水平井水平段泵采流场的分析工作。在本次研究过程中我们利用Dikken水平井压力模型来计算水平井水平段的情况。

从图1、图2可知，在水平段起始端(A点)的生产压差最大，而越靠近水平段末端(B点)生产压差越小，因此越靠近末端的水平段对水平井产量的贡献越小。

从图3、图4中我们可以看出，理想情况下水平井的供油区为椭圆形，其流场图水平段流动均匀，而实际水平井的供油区为跟端大(如图5)，趾端小的锥形，红色阴影区流体流动密集，油流阻力较大。在水平段末端增加一个汇点后，水平段的流场得到了很大改善，供油区已经近似为椭圆形。所以实现水平井均匀采油，需改变水平段压力分布，增加汇场。

发明内容

本发明的目的在于提供热采水平井均衡采油管柱及工艺，有效的改变水平段压力分布，从而达到均衡采油的目的，解决实际生产中存在的问题。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，热采水平井均衡采油管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管或隔热油管、热采分采组合泵、转接油管、水平油管；所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗耐热封隔器，水平油管通过皮碗耐热封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段、水平油管后段，在水平油管后段设置有筛管，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被热采分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被热采分采组合泵分采。

所述抽油泵为热采分采组合泵，所述热采分采组合泵为由上至下依次相连的上分采泵、下分采泵，所述上分采泵上端连接垂直油管，所述下分采泵下端通过固定凡尔连接转接油管，上分采泵和下分采泵通过分采阀连接为一体。

所述水平油管上的皮碗耐热封隔器前段的原油通过水平油管与套管之间的环空进入分采阀，再进入上分采泵，水平油管后段的原油则进入下分采泵内。

所述上分采泵包括上泵筒以及上泵筒内部的上柱塞，上柱塞上下两端分别设置上游动阀、下游动阀，所述下分采泵包括下泵筒以及下泵筒内部的下柱塞，所述上柱塞和下柱塞通过连杆连接。

所述分采阀包括分采阀体、分采阀罩、分采阀球、分采阀球座、分采压接头；所述分采阀体内部向外分出一个分采支路，在分采支路内部安装分采阀球座，分采阀球座内设置分采阀球；所述分采阀球座上端设置分采阀罩，分采阀球座下端连接有分采压接头。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，热采水平井均衡采油工艺，其步骤为：

在热采井主蒸汽并放喷后，把准备好的热采水平井均衡采油管柱下入油井内；其中热采水平井均衡采油管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管或隔热油管、热采分采组合泵、转接油管、水平油管；所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗耐热封隔器，水平油管通过皮碗耐热封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段、水平油管后段；

然后转入分采抽吸工序，在水平油管后段设置有筛管，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被分采组合泵分采；

通过上述两个分段在水平段形成两个汇场，原油同时单独被分采组合泵抽汲，原油在泵筒内混合，共同被举升至地面；消除了热采水平井开采抽吸时后水平段原油不能被抽吸开采的状况，减少稠油由于泵采不及时而重新凝结的程度，实现了热采水平井均衡采油的目的。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)水平井段流场分析：

在热采水平井注汽回采过程中，由于水平段油流阻力分布不均，致使水平段存在一个压力降汇场，加之稠油的高粘度及冷凝作用，容易造成产液剖面趾端与跟端流动阻力分布不平衡，从而致使油藏动用不均，影响开发效果。本次研究通过对水平井采油过程中的流场进行分析，研究合理的采油工艺技术，即通过本发明的热采水平井均衡采油管柱及工艺，改变水平段压力分布，在水平段形成两个汇场，减少稠油由于泵采不及时而重新凝结的程度。从而达到均匀采油的目的，进一步提高水平井热采效果。提高水平段动用程度30%以上；周期产液量增加20%以上。

(2)均衡采油工艺研究：

根据热采水平井水平段流场分析结果，来设计合理的热采水平井均衡采油管柱及工艺，缓解水平段开采不均衡的矛盾。

附图说明

图1为水平井水平段压力与水平井长度关系曲线图；

图2为水平井水平段A点、B点之间的生产压差与流速曲线图；

图3为理想情况下水平井椭圆供油区图；

图4为理想情况下水平井流场图；

图5为增加汇点后水平井流场图；

图6为本发明热采水平井均衡采油管柱示意图；

图7为分采阀结构示意图。

图中：1、上泵筒；2、上游动阀；3、上柱塞；4、下游动阀；5、分采阀；6、连杆；7、下泵筒；8、下柱塞；9、强制启闭阀；10、固定阀；11、皮碗耐热封隔器；12、筛管；A-水平油管前段；B-水平油管后段；

21、分采阀体；22、分采阀罩；23、分采阀球；24、分采阀球座；25、分采压接头。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图6-7所示，热采水平井均衡采油管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管或隔热油管、热采分采组合泵、转接油管、水平油管；所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗耐热封隔器11，水平油管通过皮碗耐热封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段A、水平油管后段B，在水平油管后段设置有筛管12，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被热采分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被热采分采组合泵分采。

所述热采分采组合泵为由上至下依次相连的上分采泵、下分采泵，所述上分采泵上端连接垂直油管，所述下分采泵下端通过固定凡尔连接转接油管，上分采泵和下分采泵通过分采阀5连接为一体。所述水平油管上的皮碗耐热封隔器前段的原油通过水平油管与套管之间的环空进入分采阀，再进入上分采泵，水平油管后段的原油则进入下分采泵内。所述上分采泵包括上泵筒1以及上泵筒内部的上柱塞3，上柱塞上下两端分别设置上游动阀2、下游动阀4，所述下分采泵包括下泵筒7以及下泵筒内部的下柱塞8，所述上柱塞和下柱塞通过连杆6连接，所述下柱塞下端连接强制启闭阀9，下泵筒下端连接固定阀10。

所述分采阀包括分采阀体21、分采阀罩22、分采阀球23、分采阀球座24、分采压接头25；所述分采阀体内部向外分出一个分采支路，在分采支路内部安装分采阀球座，分采阀球座内设置分采阀球；所述分采阀球座上端设置分采阀罩，分采阀球座下端连接有分采压接头。通过分采座外螺纹与分采阀连接。分采座尾端为21寸六角扣，安装时可以整体进入分采阀体内，减少下井阻碍。所述分采阀最大直径147mm，两端设计为30°倾角，保证工具下入过程中的安全性和顺畅性，减少下井阻碍。

热采水平井均衡采油工艺，其步骤为：

先准备好热采水平井均衡采油管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管、分采组合泵、转接油管、水平油管；所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗封隔器，水平油管通过皮碗封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段、水平油管后段；在水平油管后段设置有筛管，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被分采组合泵分采；通过上述两个分段在水平段形成两个汇场，原油同时单独被分采组合泵抽汲，原油在泵筒内混合，共同被举升至地面；减少稠油由于泵采不及时而重新凝结的程度，实现了水平井均衡采油的目的。所述分采组合泵抽汲过程为，当柱塞上行时，上游动阀关闭，同时由于泵筒内压力下降，在阀口压差的作用下，分采阀和固定阀打开，流体进入泵筒；柱塞下行时，分采阀和固定阀关闭，下游动阀及强制启闭在流体挤压下打开，流体分别进入上柱塞和下柱塞；同时上游动阀打开，流体通过油管举升至地面；从而完成一次抽汲过程。

对于稠油油藏的开发，均衡注采工艺能有效的提高油藏采收率。稠油热采工艺中，蒸汽吞吐采收率低。注汽波及范围分布不均、稠油流动范围不均是影响采收率的重要原因之一。只有重新建立注汽压力场及稠油水平井流动流场才能从根本上解决这一矛盾，从而提高采收率。热采水平井分段采油组合泵的设计研究正是基于此研究方向，缓解了水平段开采不均衡的矛盾。该泵作为提高稠油热采程度的有效措施，结合均匀注汽等工艺技术可为水平井采油提供有力的技术支持。

(1)对稠油热采水平井水平段流场分析发现，常规的抽油泵抽汲使得水平段只存在一个压力降汇场，加之稠油的高粘度及冷凝作用，容易造成趾端与跟端流动阻力分布不平衡，从而致使油藏动用不均，影响开发效果。

(2)结合水平井水平段流场的分析结果来进行热采水平井分段均衡采油工艺设计，可以有效的改变水平段压力分布，从而达到均衡采油的目的，解决实际生产中存在的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (6)

1.热采水平井均衡采油管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管或隔热油管、热采分采组合泵、转接油管、水平油管；其特征在于，所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗耐热封隔器，水平油管通过皮碗耐热封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段、水平油管后段，在水平油管后段设置有筛管，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被热采分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被热采分采组合泵分采。

2.根据权利要求1所述的热采水平井均衡采油管柱，其特征在于，所述抽油泵为热采分采组合泵，所述热采分采组合泵为由上至下依次相连的上分采泵、下分采泵，所述上分采泵上端连接垂直油管，所述下分采泵下端通过固定凡尔连接转接油管，上分采泵和下分采泵通过分采阀连接为一体。

3.根据权利要求2所述的热采水平井均衡采油管柱，其特征在于，所述水平油管上的皮碗耐热封隔器前段的原油通过水平油管与套管之间的环空进入分采阀，再进入上分采泵，水平油管后段的原油则进入下分采泵内。

4.根据权利要求2所述的热采水平井均衡采油管柱，其特征在于，所述上分采泵包括上泵筒以及上泵筒内部的上柱塞，上柱塞上下两端分别设置上游动阀、下游动阀，所述下分采泵包括下泵筒以及下泵筒内部的下柱塞，所述上柱塞和下柱塞通过连杆连接。

5.根据权利要求4所述的热采水平井均衡采油管柱，其特征在于，所述分采阀包括分采阀体、分采阀罩、分采阀球、分采阀球座、分采压接头；所述分采阀体内部向外分出一个分采支路，在分采支路内部安装分采阀球座，分采阀球座内设置分采阀球；所述分采阀球座上端设置分采阀罩，分采阀球座下端连接有分采压接头。

6.热采水平井均衡采油工艺，其步骤为：

在热采井主蒸汽并放喷后，把准备好的热采水平井均衡采油管柱下入油井内；其中热采水平井均衡采油管柱，包括自井口至井底依次相连接的垂直油管或隔热油管、热采分采组合泵、转接油管、水平油管；所述水平油管在自身中间外壁套有皮碗耐热封隔器，水平油管通过皮碗耐热封隔器把自身与套管之间的环空分割成互不相通的水平油管前段、水平油管后段；

然后转入分采抽吸工序，在水平油管后段设置有筛管，水平油管后段的原油通过筛管进入水平油管内部被分采组合泵分采，在水平油管前段的原油通过水平油管与套管之间的环空被分采组合泵分采；

通过上述两个分段在水平段形成两个汇场，原油同时单独被分采组合泵抽汲，原油在泵筒内混合，共同被举升至地面；消除了热采水平井开采抽吸时后水平段原油不能被抽吸开采的状况，减少稠油由于泵采不及时而重新凝结的程度，实现了热采水平井均衡采油的目的。