一種油藏開采用注汽管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種油藏開采用注汽管。該注汽管柱通過調整多個段中各個段的材質和尺寸；進而保證多個段中各個段的熱損失相等。根據求得的材質和尺寸生成的注汽管進行油藏加熱，進而能保證各段注汽管對油藏的均勻加熱，提高了注汽管的注汽效果，減少了汽竄現象，進而提高采油效率。
【專利說明】
-種油藏開采用注汽管
技術領域
[0001] 本實用新型設及油田用采油工藝，尤其設及一種油藏開采用注汽管。
【背景技術】
[0002] SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage,蒸汽輔助重力泄油）是一項超稠油油 藏開發技術。該技術是將蒸汽從位于油藏底部附近的水平生產井上方的一口直井或一口水 平井注入油藏內，從而對油藏進行加熱，被加熱的原油和蒸汽冷凝液從油藏底部的水平井 中產出。該技術具有高采油能力、高油汽比、高采收率及低井間干擾的優點，且該技術可W 有效避免過早產生井間竄通的問題。
[0003] 目前，SAGD是采用在注汽管中注入蒸汽的方式對油藏進行加熱，然后，因為需要加 熱的油藏面積一般比較大，所W注汽管的水平注汽段通常比較長。蒸汽沿注汽管流動時會 發生熱損，如果注汽管的設計參數不合理，那么很容易造成注汽管各段的熱損不同，熱損不 同會導致油藏的各區域加熱不均勻。對于加熱過度的區域，蒸汽會先穿過油藏直接與生產 井建立熱連通的縱向層位，進而發生汽竄。
[0004] 針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。 【實用新型內容】
[0005] 針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種油藏開采用注汽管。該管柱可W 開發超稠油油藏。
[0006] 為了實現上述目的，本實用新型提供的一種油藏開采用注汽管，包括:垂直段、水 平段W及連接所述垂直段和水平段的過渡段，其中，所述水平段包括多個注汽段，所述多個 注汽段的每個注汽段上設置有一個或多個注汽孔，所述多個注汽段中各個注汽段的熱損失 相等。
[0007] 進一步的，所述油藏開采方法用注汽管設置在油藏的上方和/或下方。
[000引進一步的，所述水平段中注汽段的長度為9~11m。
[0009] 進一步的，所述水平段中注汽段的數量為3個或4個。
[0010] 進一步的，所述注汽段的長度為800mm或1000mm，所述注汽段的直徑為73mm。
[0011] 進一步的，所述注汽段的孔徑為4mm。
[0012] 進一步的，所述注汽段包括注汽內管和注汽外管，所述注汽外管套設在注汽內管 上。
[0013] 進一步的，所述注汽內管和所述注汽外管之間設置有真空隔熱層或保溫材料。
[0014] 進一步的，所述保溫材料可W為保溫石棉或聚醋泡沫。
[0015] 進一步的，所述注汽內管和注汽外管可W為鑄鐵管或不誘鋼管。
[0016] 本實用新型的一種油藏開采用注汽管，通過調整該注汽管各段注汽段的材質和長 度，使得該注汽管水平段上的各段注汽段的熱損值相同，進而能保證各段注汽管對油藏的 均勻加熱。采用該注汽管對油藏進行加熱時，可W提高了注汽管的注汽效果，減少了汽竄現 象，提局了義油效率。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實施例中的油藏開采用注汽管在井內的布置結構圖；
[0018] 圖2為本實施例中的油藏開采用注汽管的徑向熱阻示意圖；
[0019] 圖3為本實施例提供的油藏開采方法的流程圖。
[0020] W上【附圖說明】：1、生產井;2、注汽井;3、注汽管;31、垂直段;32、水平段;321、注汽 段;4、注汽孔;5、套管;6、油藏。
【具體實施方式】
[0021] 現有技術中，針對SAGD水平井的常規布井方式主要分直平組合與雙水平井組合， 即在油藏頂部布置直井注.汽井，底部布置水平井或在頂部與底部均布置水平井。針對在實 際的SAGD水平井的作業過程中，一般按時間順序分兩個階段:第一階段為循環預熱階段，即 對油藏頂部原油進行加熱。注汽井中的注汽管小排量注入蒸汽，均勻加熱油藏，使油藏上部 的原油具有一定流動性。第二階段為注汽重力泄油階段，即對油藏底部原油開采，由于對統 一縱向區域循環預熱一段時間后注汽井與采油井建立熱聯通，受重力影響具有流動性的原 油可W從油藏頂部的注汽井流入油藏底部的生產井中。
[0022] 為了防止油藏發生汽竄，在本例中提出了一種油藏開采用注汽管，如圖1所示，該 注汽管包括垂直段31、水平段32W及連接垂直段和水平段的過渡段，其中，所述水平段32包 括多個注汽段321，所述多個注汽段321的每個注汽段321上設置有一個或多個注汽孔4,所 述多個注汽段321中各個注汽段321的熱損失相等。垂直段31從井口開始向下延伸與過渡段 相連。
[0023] 圖1中的注汽管3的水平段32可W包括多段注汽段321，且多段注汽段321依次排 列。注汽段321上沿水平方向可W設置有多個配汽孔。注汽管3通過注汽孔4將蒸汽注入到油 藏中來加熱原油。被加熱的原油在重力的作用下，向下進入生產井1。考慮到需要加熱的油 藏面積較大，所W注汽管3的水平段32-般設置的比較長，蒸汽沿注汽管3流動時會發生熱 損，如果注汽管3的徑向熱阻值參數不合理，容易造成水平井各段加熱的不均勻，進而導致 油藏的各區域加熱不均勻，加熱過度區域的蒸汽首先穿過油藏直接與生產井1建立熱連通 的縱向層位，進而發生汽竄，本例中通過設置多個注汽段321中各個注汽段321的熱損失相 等，有效避免了上述問題的產生。
[0024] 通過調整該注汽管各段注汽段的材質和長度，使得該注汽管水平段上的各段注汽 段的熱損值相同，進而能保證各段注汽管對油藏的均勻加熱;提高了注汽管的注汽效果，減 少了汽竄現象，提高了采油效率
[0025] 具體的，油藏開采方法為可W是SAGD雙水平井技術。SAGD雙水平井包括生產井1和 注汽井2。生產井1為采油作業的主要井段，注汽井2包括直井段和分支段，上述的油藏開采 方法用的注汽管3設置在注汽井2的直井段和分支段中。其中，直井段和分支段上都可W設 置有套管5,直井段上設置的套管5的上端與油井的井口相連，直井段的套管5的直徑大于分 支段的套管5的直徑，運主要是因為直井段設置的管柱比分支段多。具體的，套管5和井壁之 間可W通過填充混泥±將套管5固定套設在油井中。
[0026] 上述的油藏開采用注汽管3可W設置在注汽井2的套管5中，具體的，該注汽管3可 W包括設置在直井段的垂直段31，設置在分支段的水平段32W及連接垂直段31和水平段32 的過渡段。水平段32的長度可W根據油藏的具體大小來確定。優選的，注汽管3的水平段32 可W和油藏的水平長度相對應。過渡段可W直接設置在垂直段31的下端，過渡段的另一端 與水平段32相連接。
[0027] 其中，水平段32包括多個注汽段321，多個注汽段321的每個注汽段321上可W設置 有一個或多個注汽孔4,且多個注汽段321中各個注汽段321的熱損失相等。具體的，注汽段 321中各個注汽段321的熱損失的影響因素是注汽段321管柱的徑向熱阻值Rm,徑向熱阻值Rm 越大，注汽段321的熱損失Q就越大。熱損失Q越大，就表明該段的蒸汽向外擴散的熱量越多， 進而對油藏的加熱強度就越大。
[0028] 具體的，徑向熱阻值Rm可W表示為：
[0029] Rm = Rml+Rm2+Rm3+Rm4+Rm5+Rm6+Rm7+Rm8
[0030] 其中，m表示注汽段321的標號，Rmi表示蒸汽與注汽管內壁之間的熱對流熱阻值， Rm2表示注汽管的內壁與外壁之間的熱傳導熱阻值，R"3表示隔熱層的熱傳導熱阻值，Rm康示 隔熱管管壁的熱傳導熱阻值，RmS表示環空熱對流熱阻值，RmS表示套管壁的熱傳導熱阻值， Rm7表不水泥環的熱傳導熱阻值，RmS表不油層的熱傳導熱阻值。其中，Rml、Rm2、Rm3、Rm4為注汽 管3注汽段321的熱阻。如圖2所示為上述各阻值的示意圖。
[0031] 通過調整注汽管3的各個注汽段321的徑向總熱阻Rm,可W使得每段注汽段321的 徑向蒸汽熱損失相同，從而保證每段注汽段321對油藏的加熱量相同。
[0032] 在本實施例中，油藏開采方法用注汽管3設置在油藏的上方和/或下方，根據注汽 量和實際油藏的結構來確定注汽管3的設置位置W及數量。
[0033] 在本實施例中，水平段32中注汽段321的數量可W為3個或4個，各個注汽段321可 W通過螺紋連接的方向相連接。注汽管3的各段的長度一般可W為9~11m。
[0034] 在一個優選的實施方式中，注汽段的長度為800mm或1000mm，注汽段的直徑為 73mm。本實施方式不對注汽段的長度和尺寸作具體的限制，注汽段的長度和尺寸可W根據 實際的使用要求來確定。
[0035] 優選的，注汽段的孔徑為4mm。
[0036] 在另一個優選的實施方式中，注汽段包括注汽內管和注汽外管，注汽外管套設在 注汽內管上。
[0037] 優選的，注汽內管和注汽外管之間設置有真空隔熱層或保溫材料。進一步的，保溫 材料可W為保溫石棉或聚醋泡沫。
[0038] 在一個優選的實施方式中，注汽內管和注汽外管可W為鑄鐵管或不誘鋼管。
[0039] 基于圖1所示的油藏開采用注汽管3,在本例中還提供了一種油藏開采方法，如圖3 所示，可W包括W下步驟：
[0040] 步驟S301:確定注汽管3的水平段32中多個注汽段321中各個注汽段321的長度；
[0041] 步驟S302:在保證多個段中各個段的熱損失相等的情況下，確定多個段中各個段 的材質和尺寸，其中，各個段的長度和各個段的徑向總熱阻決定多個段中各個段的徑向熱 損失，各個段的徑向總熱阻由各個段的材質和尺寸決定；
[0042] 步驟S303:根據確定的多個段中各個段的材質和尺寸生成注.汽管；
[0043] 步驟S304:通過注汽管3對注汽井2所在油藏進行加熱。
[0044] 目P，W各段的熱損失相等作為原則來確定各段的材質和尺寸，從而生成注汽管，基 于運種注汽管進行油藏加熱，就可W有效防止油藏中發生汽竄。
[0045] 其中，水平段32包括多個注汽段321，多個注汽段321的每個注汽段321上可W設置 有一個或多個注汽孔4,且多個注汽段321中各個注汽段321的熱損失相等。具體的，注汽段 321中各個注汽段321的熱損失的影響因素是注汽段321管柱的徑向熱阻值Rm,徑向熱阻值Rm 越大，注汽段321的熱損失Q就越大。熱損失Q越大，就表明該段的蒸汽向外擴散的熱量越多， 進而對油藏的加熱強度就越大。
[0046] 具體的，徑向熱阻值Rm可W表示為：
[0047] Rm = Rml+Rm2+Rm3+Rm4+Rm5+Rm6+Rm7+Rm8
[0048] 其中，m表示注汽段321的標號，Rmi表示蒸汽與注汽管內壁之間的熱對流熱阻值， Rm2表示注汽管的內壁與外壁之間的熱傳導熱阻值，R"3表示隔熱層的熱傳導熱阻值，Rm康示 隔熱管管壁的熱傳導熱阻值，RmS表示環空熱對流熱阻值，RmS表示套管壁的熱傳導熱阻值， Rm7表不水泥環的熱傳導熱阻值，RmS表不油層的熱傳導熱阻值。其中，Rml、Rm2、Rm3、Rm4為注汽 管3注汽段321的熱阻。如圖2所示為上述各阻值的示意圖。
[0049] 通過調整注汽管3的各個注汽段321的徑向總熱阻Rm,可W使得每段注汽段321的 徑向蒸汽熱損失相同，從而保證每段注汽段321對油藏的加熱量相同。
[0050] 在本實施例中，油藏開采方法用注汽管3設置在油藏的上方和/或下方，根據注汽 量和實際油藏的結構來確定注汽管3的設置位置W及數量。
[0051] 在本實施例中，水平段32中注汽段321的數量可W為3個或4個，各個注汽段321可 W通過螺紋連接的方向相連接。注汽管3的各段的長度一般可W為9~11m。
[0052] 基于圖1所示的油藏開采用注汽管3,在本例中還提供了一種油藏開采方法，如圖3 所示，可W包括W下步驟：
[0053] 步驟S301:確定注汽管3的水平段32中多個注汽段321中各個注汽段321的長度；
[0054] 步驟S302:在保證所述多個段中各個段的熱損失相等的情況下，確定所述多個段 中各個段的材質和尺寸，其中，所述各個段的長度和各個段的徑向總熱阻決定所述多個段 中各個段的徑向熱損失，所述各個段的徑向總熱阻由各個段的材質和尺寸決定；
[0055] 步驟S303:根據確定的所述多個段中各個段的材質和尺寸生成所述注汽管；
[0056] 步驟S304:通過所述注汽管3對注汽井2所在油藏進行加熱。
[0057] 目P，W各段的熱損失相等作為原則來確定各段的材質和尺寸，從而生成注汽管，基 于運種注汽管進行油藏加熱，就可W有效防止油藏中發生汽竄。
[0058] 假設上述的注汽管3的水平段32有m個注汽段321，徑向蒸汽熱損失Qm表示的是蒸 汽在注汽管3中運動時向外擴散的熱量。如果每段注汽管的徑向蒸汽熱損失相同，則意味著 每段注汽管向外擴散的熱量相同，進而表示每段注汽管對油藏的加熱量是相同的。
[0059] 加熱階段的井筒單元徑向蒸汽熱損失也可^表示為：
[0060]
[0061]其中，Rm表示井筒單元徑向的總熱阻，單位為(m ? k)/w;dLm表示注汽管3單位軸向 上的長度，單位為m; Ts表示井筒內飽和蒸汽的溫度，單位為°C。
[0062] 在上述計算蒸汽熱損失Qm的公式中，Te表示循環預熱后地層溫度，是一個恒定值。 飽和蒸汽平均溫度Ts可W按照W下公式求得：
[0063] Ts = 195.94P°'225-17.8
[0064] 其中，壓力P可W按照W下的Beggs-Bill算法求得：
[00 化]
[0066] 其中，P為蒸汽壓，單位為化;1表示軸向流動的距離，單位為m;Pi為液相密度，單位 為kg/m3;化為氣相密度，單位為kg/m3;化為持液率，單位為m3/m 3; g為重力加速度，單位為m/ s2;0為管道與水平方向的夾角;A為兩相流動的沿程阻力系數;G為混合物的質量流量，單位 為kg/s; V為混合物的流速，單位為m/s; Vsg為氣相的折算速度，單位為m/s; D為管道直徑，單 位為m; Ap為管道截面積，單位為m2。
[0067] 因此，上述壓力P也是一個恒定值。
[0068] 上述的Rm可W通過W下公式求得：
[0069] Rm = Rml+Rm2+Rm3+Rm4+Rm5+Rm6+Rm7+Rm8
[0070] 其中，Rml表示蒸汽與注汽管內壁之間的熱對流熱阻值，Rm2表示注汽管的內壁與外 壁之間的熱傳導熱阻值，Rm3表示隔熱層的熱傳導熱阻值，R"4表示隔熱管管壁的熱傳導熱阻 值，RmS表示環空熱對流熱阻值，RmS表示套管壁的熱傳導熱阻值，Rm?表示水泥環的熱傳導熱 阻值，RmS表示油層的熱傳導熱阻值，單位均為(m ? k)/w。
[0071] 因此，按照W上幾個公式就可W求得井筒內任意dU長度上的熱損失。
[0072] 為了使得各段的Qm相等，因 Te和Ts是恒定的，那么就需要使得化m/Rm對各段而言都 是相等的。
[0073] 在一個具體的實施例中，在確定注汽管3的徑向總熱阻參數之前，如圖3所示，可W 先取兩段注汽管3單位軸上的長度化1、化2。化1、化2可W是相鄰兩段距離，也可W是不相鄰 的兩段。為了確定一個較為精確的Rm參數，d^、dL2的值可W盡量取一小段注汽管3。為了使 兩段平均分配熱量，只需另其對應的Qml = QmS即可，因 Te和Ts是恒定的，因此，只需要調整對 應化謝化鍛的徑向總熱阻R即可，對于同一水平段32，R4到Rs為注汽管3外的值，其均相同， 只需調整注汽油管的材質及尺寸，即可調整Rl到R4,進而使得Qml = Qm2。
[0074] Qml = Qm2就意味著注汽管3的軸向選定的兩個距離的徑向蒸汽熱損失相同，通過保 證選定的兩段距離的徑向蒸汽熱損失相同可W保證注汽管3在對油藏加熱時，對油藏每段 距離的加熱量相同。
[0075] 從W上的描述中，可W看出，本實施例實現了如下技術效果:提供了一種油藏開采 用注汽管3及一種油藏開采方法，通過調整該注汽管3各段注汽段321的材質和長度，使得該 注汽管3的水平段32上的各段注汽段321的熱損值相同，進而能保證各段注汽管3對油藏的 均勻加熱;提高了注汽管3的注汽效果，減少了汽竄現象，提高了采油效率。
[0076] 應該理解，W上描述是為了進行圖示說明而不是為了進行限制。通過閱讀上述描 述，在所提供的示例之外的許多實施方式和許多應用對本領域技術人員來說都將是顯而易 見的。因此，本教導的范圍不應該參照上述描述來確定，而是應該參照所附權利要求W及運 些權利要求所擁有的等價物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專 利申請和公告的公開都通過參考結合在本文中。在前述權利要求中省略運里公開的主題的 任何方面并不是為了放棄該主體內容，也不應該認為發明人沒有將該主題考慮為所公開的 實用新型主題的一部分。
【主權項】
1. 一種油藏開采用注汽管，其特征在于，包括：垂直段、水平段以及連接所述垂直段和 水平段的過渡段，其中，所述水平段包括多個注汽段，所述多個注汽段的每個注汽段上設置 有一個或多個注汽孔，所述多個注汽段中各個注汽段的熱損失相等。2. 根據權利要求1所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述油藏開采方法用注汽管 設置在油藏的上方和/或下方。3. 根據權利要求2所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述水平段的長度為9~ Ilm04. 根據權利要求3所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述水平段中注汽段的數量 為3個或4個。5. 根據權利要求1所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述注汽段的長度為800mm 或1000mm，所述注汽段的直徑為73mm。6. 根據權利要求1所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述注汽段的孔徑為4mm。7. 根據權利要求1所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述注汽段包括注汽內管和 注汽外管，所述注汽外管套設在注汽內管上。8. 根據權利要求7所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述注汽內管和所述注汽外 管之間設置有真空隔熱層或保溫材料。9. 根據權利要求8所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述保溫材料可以為保溫石 棉或聚酯泡沫。10. 根據權利要求7所述的油藏開采用注汽管，其特征在于，所述注汽內管和注汽外管 可以為鑄鐵管或不銹鋼管。
【文檔編號】E21B43/24GK205532540SQ201620231725
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】賀夢琦, 張紹輝, 陳小凱, 王玲, 紀加, 韓東, 楊連行, 馬振, 賈俊敏, 王文剛, 匡韶華, 郝玲, 劉滿軍, 候興衛, 佟德水, 王昕 , 馬威, 哈長鳴, 孫博, 張紅軍, 戚勇, 邵堃, 丁曉
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司