一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构和方法技术

本发明专利技术提供了一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构和方法。该井身结构包括：油管、催化剂注入管和加热装置；催化剂注入管的水平段设置有不均匀分布的注入孔；加热装置包括高能熔盐加热管、电加热管、电阻丝加热装置、电磁加热装置、射频加热装置或微波加热装置；油管包括平行双油管、同心双油管或单根连续打孔的油管。本发明专利技术还提供了利用上述井身结构的改质开采稠油油藏的方法。本发明专利技术的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构和方法，可快速溶油并大幅降低原油粘度，进一步提高采出流体的流动性，可以实现对油藏的长时间持续改质。

【技术实现步骤摘要】
一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构和方法
本专利技术涉及一种油田中的稠油油藏开采的井身结构和方法，尤其涉及稠油基超稠油油藏地下催化改质开采的井身结构和方法，属于石油开采

技术介绍
稠油因其原油粘度高(地下粘度大于100mPa·s)、流动阻力大，常规水驱等冷采技术开采难度较大。由于稠油粘度对温度敏感，稠油升温后可大幅度降低粘度，提高其流动能力，因此，国内外普遍采用注蒸汽、电加热、火烧等热采技术来开采稠油。稠油注蒸汽开采技术主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)等技术。其中，蒸汽吞吐的局限性在于其加热半径有限，仅30-40米以内，采收率偏低，平均不到30％；蒸汽驱技术在非均质稠油油藏中容易引起蒸汽沿高渗层或者高渗透条带汽窜，目前国内蒸汽驱技术普遍存在汽窜严重、经济性较差的问题；SAGD技术仅仅适应于油层连续厚度大于15米的稠油油藏，且在非均质油藏中仍然面临汽窜严重、经济性较差等问题。在注蒸汽过程中，稠油有水热裂解现象发生，但受到温度限制，注蒸汽技术对稠油改质的效果有限，采出的稠油粘度高、品位低，还需要经过地面炼厂催化裂化处理。电加热技术可快速升温油藏到300℃以上，也可实现稠油原位就地改质，但加热的油藏范围有限，仅能加热井筒附近10米的范围，因此需要部署较密的井网，经济效益较差。申请号为201210587241.1的中国专利申请公开了“一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法”，其指出火烧油层具有以下不足：1、体系反应的进行和产生的热量由氧气浓度决定，无法实现较为准确的控制；2、体系温度过高，在油田应用中常达到600℃以上，而实际上稠油在200℃以下时流动性即可得到大大改善，高温裂解也大都在500℃以下即可发生，热量的品位过高势必需要消耗更多的燃料，影响采收率；3、结焦现象明显，在燃烧前缘前方附近的高温区域形成较宽的结焦带，不仅影响燃烧前缘的推进和体系的传热过程，也对油藏造成了一定程度的破坏。申请号为201210587241.1的中国专利申请提供了一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法，该方法包括以下步骤：加热注入井附近的油藏使其温度升高到100-400℃，注入含氧气体、生热催化剂和改质催化剂，在生热催化剂作用下含氧气体与部分油藏发生催化氧化反应，使原油被加热降粘；改质催化剂催化原油改质，改质后的原油通过生产井采出。上述方法具有以下效果：利用部分油藏的氧化反应放出的热量自供热，大大降低了外加热源在输运过程中的散热能耗；在加热原油流向生产井的过程中进行深度改质降粘，有利于原油品质的进一步提高，满足开采与集输的要求。申请号为201210586830.8的专利申请提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法。该方法包括以下步骤：通过稠油或超稠油油藏的注入井向油层中注入含氧气体和催化剂；加热注入井附近的油藏进行加热使其温度升高至100-400℃，启动催化氧化放热反应，反应放出的热量加热油藏，实现对于稠油或超稠油油藏的可控自生热。上述方法具有以下有益效果：1、实现了油藏内部的可控自生热过程，减少了燃料消耗，降低了过程能耗；2、能够控制体系的过度升温过程，反应前缘区与凝结区之间没有结焦区，有利于反应前缘向前推进，扩大了波及体积，提高了采油速率。上述现有技术存以下几个方面的问题：1、未提供生热催化剂和改质催化剂的注入技术策略。催化剂为固相细微颗粒，在注入含氧气体中很难均匀分布，在没有性能良好的载体溶液的情况下，气体很难携载固相催化剂进入油层；2、催化剂如何实现与油层充分接触的技术途径不明确。在高速气流注入条件下，固相催化剂中的一小部分会沿着大孔道或高渗透条带进入油层，但仅限于大孔道和高渗透条带，催化剂很难均匀进入油层深部尤其是低渗透区域实现大范围催化改质，改质效果非常有限；3、催化剂失效后的替换问题。由于催化剂与稠油接触过程中将会发生催化剂失效(俗称：催化剂中毒)，失效后的催化剂如何排出，新的催化剂如何填补或补充，新的催化剂如何越过失效的催化剂进入新的油层区域，是否会存在某一局部区域重复催化等问题，未详细阐述。综上所述，提供一种有效的稠油、超稠油油藏的催化剂改质开采方法，是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于为稠油及超稠油油藏提供一种地下催化改质的开采方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构，该井身结构包括：油管、催化剂注入管和加热装置；所述催化剂注入管的水平段设置有不均匀分布的注入孔；所述加热装置包括高能熔盐加热管、电加热管、电阻丝加热装置、电磁加热装置、射频加热装置或微波加热装置；所述油管包括平行双油管、同心双油管或单根连续打孔的油管。根据本法的具体实施方式，所述稠油及超稠油油藏包括向注入井中注入由水蒸汽、水、气体、溶剂、酸、碱、表面活性剂、驱油剂和泡沫中的一种或几种组合的介质开发的各类稠油及超稠油油藏，即向注入井中注入的介质为水、气体、溶剂、酸、碱、表面活性剂、驱油剂、泡沫和蒸汽的一种或几种的组合。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，注采井网包括注入井和生产井；其中，注入井和生产井的纵向重叠、水平段相互平行，注入井内设有油管，生产井内设有催化剂注入管和加热装置；注入井和生产井通过筛管完井。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述平行双油管包括远端开口的长油管和远端开口的短油管。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述平行双油管的长油管的管口直径为2.7-4.5英寸，所述平行双油管的短油管的管口直径为2.7-4.5英寸。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述催化剂注入管的管口直径为2.7-4.5英寸。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述高能熔盐加热管的管口直径为2.7-4.5英寸。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述筛管的管口直径为9-11英寸。根据本专利技术的具体实施方式，当下入平行双油管时，注入井内的平行双油管伸入注入井水平段的脚跟与脚尖(长油管设置在生产井水平段的脚尖，短油管设置在生产井水平段的脚跟)；当下入同心双油管或单根连续打孔的油管时，同心双油管或单根连续打孔的油管伸入注入井水平段的脚尖。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述熔盐包括硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠中的一种或几种的组合。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述催化剂注入管的水平段等距分为3-5段；从所述催化剂注入管的水平段的脚跟到脚尖的方向，在第一段上设置有1-2孔/米水平段长度、在第二段上设置有2-4孔/米水平段长度、在第三段上设置有4-6孔/米水平段长度、在第四段上设置有6-8孔/米水平段长度、在第五段上设置有8-10孔/米水平段长度。本专利技术提供的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构中，优选地，所述注入孔的直径为1-3cm。本专利技术还提供了一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的方法，其是利用上述的稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构进行的，所述稠油及超稠油油藏包括向注入井中连续或分段塞注入由水、气体、溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构，该井身结构包括：油管、催化剂注入管和加热装置；所述催化剂注入管的水平段设置有不均匀分布的注入孔；所述加热装置包括高能熔盐加热管、电加热管、电阻丝加热装置、电磁加热装置、射频加热装置或微波加热装置；所述油管包括平行双油管、同心双油管或单根连续打孔的油管。

【技术特征摘要】
1.一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的井身结构，该井身结构包括：油管、催化剂注入管和加热装置；所述催化剂注入管的水平段设置有不均匀分布的注入孔；所述加热装置包括高能熔盐加热管；所述油管包括平行双油管、同心双油管或单根连续打孔的油管；注采井网包括注入井和生产井；其中，注入井和生产井的纵向重叠、水平段相互平行，注入井内设有油管，生产井内设有催化剂注入管和加热装置；注入井和生产井通过筛管完井；所述高能熔盐加热管的内部设置有内装有熔盐的S型加热盘管；所述高能熔盐加热管的管口直径为2.7-4.5英寸；所述熔盐包括硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠中的一种或几种的组合；所述筛管的管口直径为9-11英寸；所述催化剂注入管的水平段等距分为3-5段；从催化剂注入管的水平段的脚跟到脚尖的方向，在第一段上设置有1-2孔/米水平段长度、在第二段上设置有2-4孔/米水平段长度、在第三段上设置有4-6孔/米水平段长度、在第四段上设置有6-8孔/米水平段长度、在第五段上设置有8-10孔/米水平段长度；所述催化剂注入管的管口直径为2.7-4.5英寸。2.根据权利要求1所述的井身结构，其特征在于，所述平行双油管包括远端开口的长油管和远端开口的短油管；所述注入孔的直径为1-3cm。3.根据权利要求2所述的井身结构，其特征在于，所述平行双油管的长油管的管口直径为2.7-4.5英寸，所述平行双油管的短油管的管口直径为2.7-4.5英寸。4.一种稠油及超稠油油藏地下改质开采的方法，其是利用权利要求1-3任一项所述的井身结构进行的；所述稠油及超稠油油藏包括向注入井中连续或分段塞注入由水、气体、溶剂、酸、碱、表面活性剂、驱油剂、泡沫和蒸汽中的一种或几种组合的介质开发的稠油及超稠油油藏，该方法包括以下步骤：步骤一：部署注采井网；步骤二：预热注采井网的井间油层；步骤三：向注入井中继续注入介质，向所述催化剂注入管中连续或分段塞注入催化剂流体，生产井连续或段塞式排液，加热生产井的井筒内温度至改质温度，完成稠油及超稠油...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永彬，王红庄，刘尚奇，张艳娜，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11