烃类采集的改进制造技术

本发明专利技术涉及烃类热采装置，其包括：多个蒸汽注入井管，其中各配有沿着各蒸汽注入井管的长度彼此间隔的多个注入井自动入流控制装置AICD；多个生产管，其中各配有沿着各生产管的长度彼此间隔的多个生产自动入流控制装置AICD；其中安装所述注入井AICD以将蒸汽注入地质层中从而降低该岩层中烃类的粘度；其中安装所述生产AICD以允许被加热的烃类流入用于传送至表面的所述生产管中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烃类采集的改进本专利技术涉及烃类热采装置及相关的方法。本专利技术具体地但不仅仅涉及通过注入蒸汽进行烃类热采。在世界各处，已知地表下层的油或沥青砂中有显著的烃储量。存在于这些环境中的烃是特别稠密并且不能自然流动的沥青或重原油形式。在存在轻质烃的地质环境中，可钻井进入含烃岩层中，由于该岩层压力高于地球表面，烃类如石油和气体将很容易通过井从含烃的地质岩层流至地球表面。粘稠的沥青和重原油更难以抽提，但是这可利用烃类热采技术实现。热采的关键原理是加热油砂以使沥青或重油变成足以流动的粘性，然后使它以加热并可流动的状态从岩层中被抽提。用于实施此的一种技术包括钻井，然后通过井筒将蒸汽注入岩层中以加热岩层和重油。其后，通过井筒将油抽提至表面。通常要实施多个加热和抽提的循环。该方法通常使用一个井筒既用于注入蒸汽又用于将油抽提和移至表面，称为“吞吐”系统。另一种已知的热采技术是蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。此技术也依据将蒸汽注入岩层进行工作，但是，它利用另外的井筒；指定用于注入蒸汽的“蒸汽注入井井筒”和另一个用于将油抽提或开采至表面的“生产井井筒”。典型地，蒸汽注入井井筒与生产井井筒的水平部分彼此接近与位于生产井井筒上的蒸汽注入井井筒成对。当将蒸汽通过注入井井筒注入岩层时，在注入井井筒之上和周围的岩层的蒸汽加热区域，称为蒸汽“室”。这使重油变热并且在重力下向在初始循环时已被加热的生产井井筒下泄。泄油使得蒸汽经过蒸汽室向其周围进一步升高，使得蒸汽室连续增长。蒸汽在释放其热能之后，冷凝并与流动油一起在重力作用下向下流至生产井筒下部。典型地，注入井和生产井井筒包括水平部分，所述水平部分在地质层中大致平行且水平，并且与位于生产井井筒上方的注入井井筒彼此间隔数米，例如间隔约5m。虽然就效率和采油速度而言目前的SAGD技术具有益处，但是迄今使用的SAGD技术仍有许多问题。例如，可能难以控制生产井井筒中的蒸汽突破，并且难以实现蒸汽沿着水平注入井精确“分配”蒸汽而形成最佳的蒸汽室。为了连贯地通过生产井井筒抽提油，确保冷凝水的层、集水阱或集水槽和要抽提的烃类保持在生产井井筒周围，从而来自注入井井筒的蒸汽不能“短路”并且直接突破至生产井井筒部分。但是，若没有正确确立加热条件和蒸汽室，可发生蒸汽突破。例如，在生产井井筒周围地质层中的温度应低于用于使油下泄入生产井井筒中的蒸汽室的温度（低温冷却）。否则，蒸汽可替代在生产井处的油和冷凝水，这是不令人期望的，因为它延迟烃类生产并且对位于生产井井筒中的用于将油泵送至表面的提升泵造成损坏。于是需要采取各种步骤来纠正此情形。为了避免发生蒸汽突破，可能需要采取各种措施。具体地，在现有SAGD技术中，可能需要限制生产速度以维持流动的烃层。这可通过例如控制在生产管道内运转的提升泵以控制管中的压降或者通过减少来自注入井井筒的蒸汽注入进行。还需要控制温度以维持围绕生产井管的流体圈闭。具体地，在围绕生产井井筒的区域中的温度必须保持低于蒸汽室温度，即“低温冷却”，以建立和维持适合的流体圈闭。尽管粘性仍然足以流动，在生产井井筒周围要抽提的流体相对粘稠，这限制了抽提效率。因此，通常期望蒸汽室扩展尽可能地接近生产井井筒以尽可能地保持流体可流动而不造成蒸汽突破。需要保持平衡，鉴于此，为了有助于保持温度条件和“蒸汽室”稳定并且相对可预测地接近生产井井筒，现有的方法是基于蒸汽注入与生产井筒之间的间距为约4-6m。此外，可能需要调整生产或注入速度以保持温度条件。因此，利用现有的方法可能难以一致地达到重油的商业生产速度，因为即使在局部化的蒸汽突破的情况下整个井必须被阻塞。现有的技术关注利用具有固定流道构造的入流控制装置ICD解决上述蒸汽突破的问题。统称为通道或喷嘴型ICD，这些被置于生产管或衬管上以提供在沿着管部分的特定位置上管内部与地质层之间的流体连接。在生产井管中这样的ICD在岩层与管之间强加额外的压降以阻止蒸汽突破并且维持在管周围的流体圈闭。但是，避免蒸汽突破并形成适合的围绕生产井管的低温冷阱是与现有热采技术相关的重大挑战。还要考虑如何运行注入井。如上所述，期望能够产生适合的蒸汽室并且以受控的方式分配蒸汽。但是，能够沿着井筒的整个长度如此也是重要的。这也有助于降低蒸汽突破至生产井的风险，更关键地避免出现局部化且不平衡的蒸汽室。对于注入井，发生井筒水力效应，这限制SAGD中可用的水平管的长度。继而这意味着典型地需要钻许多井以提供从特定区域热采重油所需的覆盖范围。典型地，对于SAGD，水平部分的最大长度为约500-1000m。这是因为进入地质层（离开井筒）的蒸汽的量以及进一步在井筒内下游延续的量显著取决于局部化的压力平衡，如图2中所示。在沿着管较前之处，通常在“heel”部分提供较高的流速（向水平井筒部分的井口端），而在依次更远离压力源之处压差和流速逐渐减小（由于管中流体体积减小）。解决这样的井筒水力学问题的常规方法是安装两个不同长度的水平注入管部分，一个在另一个之上（双管完井）。典型地，两个注入管部分在相同的注入井筒中，如图2中所示。以相对于彼此重叠的结构安置注入管部分，从而降低沿着井筒的总压力变化，由对比图2a和2b可见。可见沿着管的长度可达到适度均一的压力/流速分布，但是也可见此技术的有效性需要上部注入井末端（在井筒的“heel”，常称为短管柱）与下部注入井管末端（在井筒的“toe”，常称为长管柱）之间在一定程度上接近。这意味着仍然仅可为由两个注入井管末端之间界定的相对有限长度的管提供所需的蒸汽室条件。已尝试利用固定流道入流控制装置ICD解决井筒水力学和蒸汽室增长不均匀的问题。这些被安装在注入井井筒中并且被安置于管或衬管上以提供在沿着管部分的特定位置各个管内部与地质层之间的流体连接。在注入井管中，ICD提供蒸汽进入岩层的出口。为了将蒸汽注入岩层，注入井管被加压至高于岩层压力的压力，由此蒸汽可被迫经过ICD。沿着管的长度提供若干ICD，使得在沿着管的特定位置注入蒸汽，在那些位置提供高蒸汽注入能力。在注入井管中使用ICD赋予在管与岩层之间额外的压降。这能够使更多的否则可能会“泄漏”入接受岩层的蒸汽沿着注入井筒传送经过井筒的水平部分。但是，与在注入井管中使用这些ICD相关的问题是蒸汽流速由压差驱动，如图1中所示。因为沿着管的长度岩层压力在某种程度上有改变，随着时间，可产生压差变化，由于流速对压差变化的敏感性，故而可能难以控制形成适合的蒸汽室所期望的蒸汽速度。因此，在一种形式，已采用技术来利用固定流道孔板/通道和喷嘴ICD的临界流速，是已知发生在声速的可预测的恒定流速。在这些装置中，注入蒸汽速度至多为取决于压差的点，但在此临界流速下，注入蒸汽流速不能进一步增大，即使使压差更大。缺点在于，这要求在管内产生的压差是岩层压力的约2倍以产生使用常规管和ICD装置的此效果。因为压差加倍的需要还施加在最远离的toe部分，故此要求在井口显著更高的总蒸汽压。因此，以此临界流动模式注入岩层中要求不令人期望的大量能量，并且高速的流体可能对设备造成显著的侵蚀和损害。此外，离开ICD的蒸汽典型地为紊流，并且可能需要额外的扩散器来控制和引导蒸汽流按照需要进入岩层中。扩散器的使用也造成能量从蒸汽流耗散。即使这样的装置可产生可预测的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.12 CA 26929391.烃类热采装置，其包括：多个蒸汽注入井管，其中各配有沿着各蒸汽注入井管的长度彼此间隔的多个注入井自动入流控制装置AICD；多个生产管，其中各配有沿着各生产管的长度彼此间隔的多个生产自动入流控制装置AICD，至少一些所述生产AICD包括界定通过该AICD的流道并界定容纳可移动的阀体的凹部的部件体，该部件体的安置使沿着所述流道的流体运动造成该阀体利用伯努利效应而运动，由此控制沿着所述流道的流体流；其中安装所述注入井AICD以将蒸汽注入地质层中从而降低该地质层中烃类的粘度，至少一些所述注入井AICD包括界定通过所述AICD的流道并界定容纳可移动的阀体的凹部的部件体，该部件体的安置使沿着所述流道的流体运动造成该阀体利用伯努利效应而运动，由此控制沿着所述流道的流体流；以及其中安装所述生产AICD以允许被加热的烃类流入用于传送至表面的所述生产管中，其中，至少一个所述生产管具有被设置为利用伯努利效应的至少一个所述生产AICD以允许被加热的烃类和冷凝的水流入生产管中但限制蒸汽流入所述生产管中，以及其中，设置至少一个所述蒸汽注入井管的至少一个所述注入井AICD以相对于所述蒸汽注入井管的其它注入井AICD具有不同的性能，所述性能包括尺寸、量度、材料或规模中的至少一个，其中注入井AICD的不同性能决定了所述AICD的各自不同的最大蒸汽注入流速。2.权利要求1所述的装置，其中至少一个所述蒸汽注入井管具有至少一个注入井AICD，该注入井AICD被设置为一旦跨越所述注入井AICD的压差超出阈值时允许蒸汽流以基本上恒定的流速经过所述注入井AICD。3.权利要求2所述的装置，其中所述基本上恒定的流速随着时间的变化平均小于10％。4.权利要求2所述的装置，其中蒸汽的温度范围为150-160℃，所述基本上恒定的流速的平均值为0.3-10m3/hr。5.权利要求2所述的装置，其中蒸汽的温度范围是150-160℃，所述阈值为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·阿克勒，R·M·S·沃特，V·马斯艾西，B·韦尔什维克，
申请(专利权)人：斯塔特伊石油公司，
类型：
国别省市：