CN101233294A - 用于周期性注入和从油井采油的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系统，该系统用于经由在地层中所形成的井筒将注入流体注入到地层中，并用于从地层开采烃流体。该系统包括注入管道和采油管道，所述注入管道延伸到井筒中，并与用于注入流体的多个出口流体连通，所述采油管道延伸到井筒中，并与用于烃流体的至少一个入口段流体连通。注入管道设置成防止注入管道和每个所述入口段之间的流体连通。

Description

用于周期性注入和从油井采油的系统

技术领域

本发明涉及一种系统，该系统用于经由在地层中形成的井筒将注入流体注入到地层中，并用于经由井筒从地层开采烃流体。注入流体可以是例如蒸汽，所述蒸汽在高温高压下注入地层，以降低地层中存在的重油的粘度，从而在开采阶段期间增强油通过地层的孔隙的流动。在这种应用中，蒸汽通过在生产井附近钻的一个或多个注入井注入，并从生产井采油。

背景技术

代替使用用于蒸汽注入和采油的各自单独的井，可以使用单个井来注入蒸汽和采油。在这种操作中，注入蒸汽和采油以周期性方式进行，所述周期性方式通常被称为周期性注蒸汽(CSS)方法。在CSS方法中，井被封闭(shut in)，并将蒸汽通过井注入含油地层中，以降低油的粘度。在下一阶段期间，通过同一井从地层采油。为了将蒸汽基本上均匀地沿穿透储油层的井注入，即，注入的蒸汽不在一个位置处集中而牺牲另一个位置处的蒸汽，蒸汽通常被泵送通过间具有较小直径的隔开的出口，所述出口通常被称为限流射孔(LEP)。这样做以便保证蒸汽以接近声速的速度离开出口，并因此被阻流或节流。出口的尺寸通常是在0.5-1.0英寸的数量级。

美国专利6158510公开了一种用于CSS的井筒衬管，所述衬管包括中心管，该中心管具有在衬管的纵向和周向方向上间隔开的多个LEP口。衬管设有若干沿着衬管间隔开的滤砂筛网，每个滤砂筛网都围绕中心管从其延伸一短的径向距离。在每个蒸汽注入周期中，井被封闭，并且蒸汽经由LEP口注入岩层。蒸汽以亚临界速度流过LEP口，以便使蒸汽在LEP口中的流速与所述口下游的压力变化无关，因而保证蒸汽沿衬管均匀地流出。在蒸汽注入一段时间之后，采油周期开始，因而来自周围岩层的油经由LEP口流入衬管，并从衬管流到地面上的生产设备。

已知系统的缺点在于，在采油周期中，油通过LEP口的体积流量较低。因此在给定的一段时间里从油井开采的油量也低。

按照权利要求1前序所述的系统从美国专利5865249中已知。已知系统配置成通过将水经由注水管道注入封堵层冲洗来自井筒底部的碎屑，并促使碎屑通过采油管道向上流过井筒。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的系统，所述改进的系统用于经由在地层中形成的井筒将注入流体注入到地层中，并用于经由井筒从地层采集烃流体，所述改进的系统克服了现有技术的缺点。

按照本发明，提供一种系统，所述系统用于经由在地层中形成的井筒将注入流体注入到地层中，并用于经由井筒从地层采集烃流体，所述系统包括一注入管道，所述注入管道延伸到井筒中，并与用于注入流体的多个出口流体连通，所述系统还包括采油管道，所述采油管道延伸到井筒中，并与至少一个用于烃流体的入口段流体连通，其中注入管道设置成防止注入管道与每个所述入口段之间的流体连通，其特征在于，注入流体是热流体，所述热流体注入地层中，以便降低地层内烃流体的粘度。

利用注入管道设置成防止注入管道与每个入口段之间流体连通的特点，可通过小尺寸的LEP口注入注入流体，而可通过大得多的尺寸的每个入口段采油。相应地，注入管道和采油管道是各自单独的管道。

此外，优选的是，所述出口包括在多个系列的出口中，其中所述系统包括多个所述入口段，并且其中所述入口段和所述多个系列的出口在井筒的纵向方向上以交替的次序设置。这样，实现了在各入口段之间沿着衬管在不同的位置处注入注入流体，由此保证了沿着衬管的长度基本上均匀地加热岩层。

附图说明

下文将参照附图通过示例详细说明本发明，其中：

图1示意性地示出一种井筒，所述井筒用于从地层开采烃流体，并设有本发明的系统的实施例；

图2示意性地示出在图1的系统中所用的衬管的一部分；

图3示意性地示出图2的侧视图3-3；和

图4示意性地示出图1的系统中所用的衬管的上部。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记指示相同的部件。

参见图1，示出了用于从地层2开采烃油和气的井筒1。井筒1具有基本竖直延伸的上段3和基本水平延伸的下段4。在井筒1上方的地面5a处设有井口5。下井筒段4穿透地层2的储油层2A。常规的套管6从地面延伸到竖直的井筒段3中，而采油衬管8从套管6的下端延伸到水平井筒段4中。封隔器10相对于套管6的内表面密封衬管8的外表面。衬管8包括多个入口段和多个管状体14，所述入口段为管状滤砂筛网12的形式，用于减少固体颗粒的流入。如图1所示，筛网12和管状体在水平井筒段4中以交替的次序设置。每个管状体14都设有一系列直径较小的出口16，用于将流体注入地层2的储油层2A。如上所述，这种类型的出口被称为限流射孔(LEP)，由于离开出口的注入流体的速度接近声速，因此所述限流射孔限制在给定的注入压力下注入流体进入储油层的流速。一系列出口16在管状体14的周向方向上有规则地间隔开。

滤砂筛网12是常规类型的，其包括带眼的中心管(未示出)和绕带眼的中心管延伸的管状渗滤层13。每个滤砂筛网12的中心管都通过常规的螺旋连接器(未示出)或通过任何其它适当的手段，例如通过焊接连接至邻近中心管的相应的管状体14。

井筒1还设有采油管道18和注入管道，所述采油管道18用于将所生产的烃流体通过井筒1输送到地面，管道18具有进口19，所述进口19在衬管8的上端附近，所述注入管道是盘管20的形式，用于将流体注入到地层2的储油层2A中。

另外参见图2，在图2中示出纵向段中管状体14的其中之一。管状体14设有在纵向方向上延伸的中心贯穿通道22，所述贯穿通道22具有直径增大的中部，该中部形成室24，所述室24通过出口16与管状体14的外部流体连通。盘管20延伸通过所述贯穿通道22，并具有比贯穿通道22的直径稍小的外径，从而使盘管可滑动通过贯穿通道22。盘管20具有一个或多个出口26，所述出  26在管状体14的室24中。环形密封件28、30设置在室24的两侧处，以相对于通道22密封盘管20。

因此，盘管20穿过衬管8，出口26位于管状体14的相应室24中。一堵塞器(未示出)在最下面的管状体14的室24下方位置处封闭盘管20的下端。

另外参见图3，图3示出了管状体14的侧视图，所述管状体14设有一系列通孔，所述通孔是采油口32的形式，所述采油口32流体式连接管状体14的相应端部34、36(图2)。如图所示，采油口32在管状体14的周向方向上有规则地间隔开。用于注入流体的出口16(在图3中用虚线表示)不与采油口32相交。

图4示出延伸到套管6中的衬管8的上端，封隔器10相对于套管6密封衬管8的上端。如图4所示，采油管道18的进口19位于套管6的下端部分中。

在正常操作的第一阶段期间，井筒1被封闭，并在地面通过适当的注入设备(未示出)将诸如高温蒸汽的注入流体泵送到盘管20中。蒸汽向下流过盘管20，并经由出口26流入管状体14的相应的室24中。通过环形密封件28防止蒸汽沿着管状体14的贯穿通道22泄漏。从室24，蒸汽流过出口16，并流入井筒1。从这里，蒸汽流入周围地层2的储油层2A。如上所述，出口16是限流射孔(LEP)，所述限流射孔有较小的直径，从而限制蒸汽通过出口16的流速。蒸汽注入盘管20的压力足够高，以保证蒸汽在出口16中的流速接近声速，以便使流速与出口16下游的压差无关。因而实现了蒸汽基本上均匀地分布在各个出口16上，防止以另一个出口16为代价来增加通过一个出口16的流速。蒸汽加热储油层2A，由此降低了储油层2A中油的粘度。

在正常操作的第二阶段期间，在蒸汽连续注入储油层2A一段时间之后，停止注入蒸汽。然后盘管20从井筒1收回，或者，可留在井筒1中，用于下一个蒸汽注入周期。然后打开井筒1，以开始从储油层2A采油，因而油流入滤砂筛网12，并从滤砂筛网12经由相应管状体14的采油口32流向采油管道18。油在采油管道18的入口19处进入采油管道18，并流到地面适当的生产设备(未示出)。应该理解，在油开始流入井筒1之前，注入的蒸汽起初是流回到井筒1中。

因此，通过采油管道18和注入管道20的各自单独设置，实现了采油不受限于通过用于注入流体的小出口16的油的流入。而是能以与从不需要将蒸汽注入地层的井筒中采油相比的流速采油。

在从井筒1连续采油一段时间之后，开始下一个蒸汽注入周期。如果盘管20在所述蒸汽注入周期之后从井筒1收回，则盘管20被重新安装在井筒1中。然后所述第一和第二阶段的操作以循环次序重复。

Claims (13)

1.一种系统，所述系统用于将注入流体注入在地层中形成的井筒中，并用于经由井筒从地层开采烃流体，所述系统包括注入管道，所述注入管道延伸到井筒中并与用于注入流体的多个出口流体连通，所述系统还包括采油管道，所述采油管道延伸到井筒中并与用于烃流体的至少一个入口段流体连通，其中注入管道设置成防止注入管道和每个所述入口段之间的流体连通，其特征在于，所述注入流体是热流体，所述热流体注入地层中，以便降低地层内烃流体的粘度。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述注入管道和所述采油管道是各自单独的管道。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述出口包括在多个系列的出口中，其中所述系统包括多个所述入口段，并且其中所述入口段和多个系列的出口在井筒的纵向方向上以交替的次序设置。

4.如权利要求3所述的系统，对于每对相邻的入口段，还包括相应的管状体，所述管状体在所述成对入口段之间延伸，每个管状体都设有一个所述系列的出口。

5.如权利要求4所述的系统，其中注入管道延伸通过在管状体中形成的纵向通道，所述多个系列的出口中的每个出口都经由所述纵向通道与注入管道流体连通。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述多个系列的出口中的每个出口都经由所述纵向通道的直径增大的部分与注入管道流体连通。

7.如权利要求6所述的系统，其中注入管道具有在所述直径增大的部分中的出口。

8.如权利要求5-7其中之一所述的系统，其中所述注入管道能在轴向方向上滑动通过所述纵向通道。

9.如权利要求4-8其中之一所述的系统，其中所述管状体设有至少一个采油口，所述采油口在纵向方向上穿过管状体，每个采油口都提供在采油管道和至少一个所述入口段之间的流体连通。

10.如权利要求9所述的系统，其中管状体设有多个所述采油口，所述多个采油口在管状元件的周向方向上相互间隔开。

11.如权利要求4-10其中之一所述的系统，其中成对的相邻入口段的入口段连接至管状体。

12.如权利要求1-11其中之一所述的系统，其中每个所述入口段都包括筛网，所述筛网用于防止或减少固体颗粒流入采油管道。

13.如权利要求1-12其中之一所述的系统，其中所述出口和每个入口段都包括在延伸到井筒中的衬管中。

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