一种蒸汽驱分层配汽系统及其配汽方法技术方案

本发明专利技术为一种蒸汽驱分层配汽系统及其方法，属于一种用于稠油蒸汽驱井中的系统和方法。包括油井监测计量单元、油井注汽数据处理单元、分层配汽单元、显示输出单元和分层测试单元。所述油井监测计量单元和分层测试单元分别与油井注汽数据处理单元连接，分别将注汽参数传输给油井注汽数据处理单元；油井注汽数据处理单元将分层配汽量数据输出至分层配汽单元，进行油井分层配汽。油井注汽数据处理单元与显示输出单元连接将油井资料、各项注汽参数和注汽结果加以输出。本发明专利技术根据需要设置各层配汽量和各层配汽孔面积，进行分层汽驱流量分配。其具有：实现蒸汽驱的分层注汽、满足分层蒸汽驱的分层测试要求、和实现蒸汽驱过程中各层注汽量的调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种用于稠油热采领域蒸汽驱井中的系统和方法，尤其涉及一种对蒸汽驱井进行分层配汽的系统和配汽方法。
技术介绍
稠油是石油烃类能源中的重要组成部分，具有比常规原油资源高达数倍的巨大潜力，我国稠油资源丰富，约占石油资源量的20％。稠油粘度高、密度大、开采中流动阻力大，不仅驱替效率低，而且体积扫油效率也低，难于用常规方法进行开采。鉴于稠油的特点，可通过降低稠油粘度、减小流动阻力来有效地开采稠油，提高采收率。提高稠油采收率的方法主要有物理降粘(稀释、加温)、化学降粘(乳化湿润、减粘裂化、高温裂解)。总结各种稠油开采经验，加之稠油的粘度对温度非常敏感，可以说注蒸汽热采力法是开采稠油的一种有效手段。我国稠油热采技术起步较晚，但发展很快。蒸汽吞吐方法己成为稠油开发的主要技术。但是，到目前为止，我国已投入蒸汽吞吐开发的多数稠油油藏及区块，已进入中后期，即蒸汽吞吐周期在5周其以上。即使有许多油藏或区块采取打加密井，继续进行蒸气吞吐开采，但延续的开采期有限。多轮次蒸气吞吐以后，必须要转入蒸汽驱开采方式，才能有效提高采收率。最近几年，经过各种类型油藏开辟的十多个蒸汽驱先导试验项目的试验结果己证实稠油油藏采用蒸汽驱开发方式在技术上、经济上是成功的。综上，蒸汽吞吐和蒸汽驱是油井开发中的两个不同的工艺阶段。其中，蒸汽吞吐是指向一口生产井短期内连续注入一定数量的蒸汽，然后关井(焖井)数天，使热量得以扩散，之后再开井生产。当瞬时采油量降低到一定水平后，进行下一轮的注汽、焖井、采油，如此反复，周期循环，直至油井增产油量经济无效或转变为其他开采方式为止。与蒸汽驱对比，蒸汽吞吐投资少、工艺简单、生产费用低。采油速度高，是有效的提高稠油油藏采油速度的一种主要方法。但其采收率低，为此，一般情况下蒸汽吞吐后转为蒸汽驱开采。而蒸汽驱是注热流体中广泛使用的一种方法。蒸汽驱是指按优选的开发系统开发层系、井网(井距)、射孔层段等，由注入并连续向油层注入高温湿蒸汽，加热并驱替原油由生产井采出的开采方式。当瞬时油汽比达到经济界限(一般为0.15)时，蒸汽驱结束或转变为其他开采方式。本专利技术的分层配汽系统及其方法是针对蒸汽驱工艺阶段而研制开发的。以往蒸汽驱多采用笼统注蒸汽的注入方式，即同时对几个开发层系注汽(Michael Prats 1982)。但是，由于各层系的地层压力、渗透率、原油物性等存在差异，有时会使层间注汽量分配不合理，甚至出现某个层位的蒸汽带急剧推进，达不到预期的注汽效果。对于多层稠油油藏，由于各层岩石物性存在差异，以及初期开采过程中的合注合采，致使各层动用程度不均，加剧了蒸汽超覆和单层突进，使以往多采用的蒸汽驱笼统注蒸汽的注入方式纵向波及效率降低，影响了开采效果(如图1)。现有技术中，技术专利分层配汽工艺管柱(申请号为01220374.2)、和分层定量注汽管柱(申请号为02235425.3)提供了一种油田蒸气吞吐开采中提高注汽质量的分层配汽工艺管柱，解决了多轮次笼统注汽时，由于油藏各层岩石物性存在差异，致使稠油注汽井纵向吸汽严重不均的问题，改进了注汽方式，调整了吸气剖面。具有注汽效果好，增加油井产量等优点。该方法的存在的最大问题是不能根据底层压力自动调节井下分层配汽量。从而达不到预期的注汽效果。其中，技术专利分层配汽工艺管柱(申请号为01220374.2)是针对蒸汽吞吐工艺而研制的。同时，其无法实现分层配汽量的自动调节。根据其技术方案，若要变化分层配汽量，则需要将整套工艺管柱整体从井下取出，再进行调节分层配汽嘴。施工工艺相对烦琐、成本高且作业时间长。另外，该篇技术方案中没有井下时时监测的结构和功能。由于其无法随注汽量而变化而调节配气嘴的配汽量，所以其没有设置井下分层的动态测试结构和方法。技术专利稠油热采井高温多参数组合测试仪(申请号为03284848)是一种在油井计量测试中应用的一种仪器，属于井口数据测试的工艺阶段，分层配汽需要根据其测试到的数据结果进行分析、计算得出各层分层配汽量，在具体实施分层配汽。由于蒸汽吞吐过程中地层内的压力是随注汽量而变化的，所以合理的注汽开采是一个注汽量和压力的动态平衡过程。为改进上述分层配汽器这一动态调节功能。专利油井分层稳恒注汽装置(申请号为02289214.1)、自适应井下分层配汽器(申请号为2004100746615)克服了已有配汽器的不足，提供了一种恒量阀或自适应井下分层配汽器，它能够按照配产所需的注汽比例根据地层内的压力变化自动调节注汽量。但是，上述专利都是应用在蒸汽吞吐开发阶段。不能满足分层汽驱的分层测试要求，也不能实现蒸汽驱过程中各层注汽量的调整。在文献《蒸汽驱工艺新进展》一提及多层注蒸汽和注入剖面测量技术一是指并联双管方法用于对同一口井，不同的两个产层进行注蒸汽处理，这种方法是将两根油管柱并行下入井筒中，将一套双管耐高温封隔器座放在上部油层的上面，并且将一套单管封隔器座放在两个油层之间。在上封隔器和下封隔器之间应用绝热油管，以求降低单管和进入到上部油层的蒸汽之间的得热传递。这种方法不能实现同一井筒多层同时汽驱的目的。针对现有技术中分层蒸汽驱的分层配汽的技术问题，所研制和设计的分层系统和方法应满足以下几个特点1.实现蒸汽驱的分层注汽。2.满足分层蒸汽驱的分层测试要求。3.实现蒸汽驱过程中各层注汽量的调整。
技术实现思路
为解决蒸汽驱分层配汽的上述技术问题，专利技术人通过多年的研究，专利技术了一种蒸汽驱分层配汽的系统和方法。其实现了分层系统和方法应满足的特点和要求。专利技术一种蒸汽驱分层配汽的系统和方法是开展是减少注汽时层间干扰，提高油层纵向动用程度和改善蒸汽驱效果的重要手段。蒸气驱分层配汽是通过井下注汽装置来实现的，分层配汽的目的就是使注汽前沿均匀推进，避免出现舌进现象，合理分配注汽量，从而改善注汽效果。分层配汽的工艺技术原理为1.根据各小层的油层物性，合理划分注汽单元，根据各注汽单元的油层物性合理设计蒸汽注入量；2.利用热力封隔器将各注汽单元封隔开，防止蒸汽在各注汽单元之间互窜； 3.根据油井上周期的注汽参数(注汽压力、蒸汽干度、蒸汽温度、蒸汽流量、累注量)及本周期的油井计划注汽量，设计分层配汽器；4.利用分层配汽器对各单元进行定量注汽，达到既动用中低渗透层，又发挥高渗透层剩余能量的目的。蒸汽驱分层配汽系统和方法是这样实现的一种蒸汽驱分层配汽系统，包括油井监测计量单元、油井注汽数据处理单元、和分层配汽单元；所述油井监测计量单元与油井注汽数据处理单元连接，将注汽参数传输给油井注汽数据处理单元；油井注汽数据处理单元与分层配汽单元连接；其中，所述的油井注汽数据处理单元用于利用各项注汽参数进行压降、干度和分层配汽量的数据处理，将分层配汽量数据输出至分层配汽单元，进行油井分层配汽；所述的分层配汽单元包括分层配汽装置，所述的分层配汽装置根据所述油井注汽数据处理单元输出的各层配汽量和各层配汽孔面积，设置和调节各层分层配汽孔的面积，进行分层汽驱流量分配；所述的蒸汽驱分层配汽系统还包括分层测试单元，所述分层测试单元用于对各层配汽后状态进行分层测试，并将测试数据传输回所述的油井注汽数据处理单元进行数据处理。，所述蒸汽驱分层配汽系统中还包括显示输出单元，所述的显示输出单元与油井注汽数据处理单元连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽驱分层配汽系统，包括油井监测计量单元、油井注汽数据处理单元、和分层配汽单元；所述油井监测计量单元与油井注汽数据处理单元连接，将注汽参数传输给油井注汽数据处理单元；油井注汽数据处理单元与分层配汽单元连接；其特征在于：所述的油井 注汽数据处理单元用于利用各项注汽参数进行压降、干度和分层配汽量的数据处理，将分层配汽量数据输出至分层配汽单元，进行油井分层配汽；所述的分层配汽单元包括分层配汽装置，所述的分层配汽装置根据所述油井注汽数据处理单元输出的各层配汽量和各层配汽孔面积，设置和调节各层分层配汽孔的面积，进行分层汽驱流量分配；所述的蒸汽驱分层配汽系统还包括分层测试单元，所述分层测试单元用于对各层配汽后的生产动态进行分层测试，并将测试数据传输回所述的油井注汽数据处理单元进行数据处理。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽驱分层配汽系统，包括油井监测计量单元、油井注汽数据处理单元、和分层配汽单元；所述油井监测计量单元与油井注汽数据处理单元连接，将注汽参数传输给油井注汽数据处理单元；油井注汽数据处理单元与分层配汽单元连接；其特征在于所述的油井注汽数据处理单元用于利用各项注汽参数进行压降、干度和分层配汽量的数据处理，将分层配汽量数据输出至分层配汽单元，进行油井分层配汽；所述的分层配汽单元包括分层配汽装置，所述的分层配汽装置根据所述油井注汽数据处理单元输出的各层配汽量和各层配汽孔面积，设置和调节各层分层配汽孔的面积，进行分层汽驱流量分配；所述的蒸汽驱分层配汽系统还包括分层测试单元，所述分层测试单元用于对各层配汽后的生产动态进行分层测试，并将测试数据传输回所述的油井注汽数据处理单元进行数据处理。2.根据权利要求1所述的一种蒸汽驱分层配汽系统，其特征在于所述的油井注汽数据处理单元包括流态判断模块、数据计算处理模块、油井高度迭代模块和分层配汽孔面积设定模块；所述流态判断模块用于判断该层混合物的流动型态；所述数据计算处理模块包括持液率计算部分、沿程阻力系数计算部分、压降计算部分、干度计算部分和分层配汽量计算部分；数据计算处理模块根据不同的流态依次对注汽参数进行持液率、沿程阻力系数、压降、干度和分层配汽量的计算；所述油井高度迭代模块用于从油井的井口至目标点进行高度迭加，油井监测计量单元顺序提取油井各层的注汽参数，以便进行注汽动态监测和数据计算处理；所述分层配汽孔面积设定模块根据所述数据计算处理模块处理得出的各项参数计算并设定各层分层配汽孔的孔径面积。3.根据权利要求1或2所述的一种蒸汽驱分层配汽系统，其特征在于所述的分层配汽单元包括分层配汽装置，所述的分层配汽装置为偏心分层配汽装置；其包括分层蒸汽驱偏心分层配汽井筒，所述的分层配汽井筒包括一注汽管柱，其特征在于在所述的注汽管柱中还包括有封隔器，所述的封隔器将注汽管柱分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个偏心分层配汽器；所述的偏心分层配汽器包括偏心分层配汽阀阀芯和配汽工作筒所述的偏心分层配汽阀阀芯包括有打捞头(1)、阀芯主体(8)、入汽孔(10)、配汽嘴(11)、出汽孔(13)和对正头(14)；所述偏心分层配汽阀阀芯的打捞头(1)通过锁扣与阀芯主体(8)锁定；所述的入气孔(10)和出汽孔(13)设置在所述阀芯主体(8)上；配汽嘴(11)装嵌在阀芯主体(8)的下部，对正头(14)与阀芯主体(8)螺纹连接，并压紧配汽嘴(11)；所述的配汽工作筒包括有上接头(21)、配汽堵塞器座套筒(25)、进汽孔(27)、出汽孔(28)、下接头(36)和工作筒主体(37)；所述配汽工作筒的上接头(21)和下接头(36)分别以螺纹方式与配汽工作筒的上下两端连接；所述配汽堵塞座套筒(25)固化在所述工作筒主体(37)内；所述的进汽孔(27)和出汽孔(28)设置在所述工作筒主体(37)上；所述的偏心分层配汽阀阀芯设置在所述配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒(25)内，且偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔(10)和出汽孔(13)分别与配汽工作筒的进汽孔(27)和出汽孔(28)适配。4.根据权利要求1或2所述的一种蒸汽驱分层配汽系统，其特征在于所述的分层配汽单元包括分层配汽装置，所述的分层配汽装置为同心分层配汽装置，其包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒(1)，所述的分层配汽井筒(1)包括注汽管柱(2)和封隔器(3)，所述的封隔器(3)将分层配汽井筒(1)分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器(4)；所述的同心分层配汽器(4)包括同心分层配汽阀固定阀体(5)和活动阀芯(6)；在所述的固定阀体(5)侧壁上设置有一出汽孔(7)；所述活动阀芯(6)内部有一个通气管柱(8)，在所述通气管柱(8)上部的外侧边缘设置有外螺纹(9)；在所述活动阀芯(6)的外壁上设置有一环形锥型平台(10)；所述的同心分层配汽器(4)还包括配汽嘴(11)，且所述的配汽嘴(11)通过螺纹(9)与所述活动阀芯(6)的上端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵政超，关仲，石在虹，李树全，刘德铸，陈红梅，吴宁，何传兴，
申请(专利权)人：石在虹，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]