一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)及采油方法
【專利摘要】一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)及采油方法。方法包括：在油藏目標區(qū)域打井，自上而下鉆穿地層、油層、隔層及天然氣層，井筒連通油層和氣層，并對油層和氣層進行射孔；選定眼管長度，安裝流量計、壓力計和流量控制閥；下入生產管柱和電纜，生產管柱依次串接第一油管、抽油泵、眼管、封隔器、及第二油管，電纜傳導信號；坐封封隔器；安裝采油樹和抽油機；關井，打開流量控制閥，使天然氣流入油層；關閉流量控制閥，然后燜井；達到設計燜井時間后，開井采油。本發(fā)明充分利用天然氣層自身的高壓能量，使天然氣從氣層經井筒直接流入稠油油層，避免了工藝流程復雜、作業(yè)成本高、能耗大的問題，同時天然氣吞吐效率較高，采油效率大幅提升。
【專利說明】一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)及采油方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采【技術領域】，尤其是指一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)及采油方法。
【背景技術】
[0002]目前，稠油油藏常采用注蒸汽吞吐、SAGD、注天然氣吞吐、火燒油層、泵上摻稀舉升等方法進行開采。其中，注天然氣吞吐的采油方法主要是將氣層中的天然氣采出地面，獲得天然氣氣源，再用壓縮機通過油井將天然氣注入油層(吞氣過程)，天然氣溶解到原油中，降低原油黏度，然后，再打開油井將原油和溶解在原油中的天然氣一塊采出(吐氣過程)。
[0003]吐玉克稠油油藏是國內第一個進行天然氣吞吐試驗的油田。試驗階段采用液態(tài)天然氣(LNG)作為氣源，并采用如下注入工藝:將LNG儲罐中的液態(tài)天然氣經低溫液態(tài)增壓泵增壓至壓縮機入口，經LNG汽化器汽化后進入壓縮機入口緩沖罐，壓縮機增壓后，進入配氣閥組計量后分配至注入井口。具體注氣流程為:LNG儲罐一低溫液態(tài)增壓泵一汽化器—壓縮機入口緩沖罐一注氣壓縮機一配氣閥組一(經單井管線)注氣井(殷百壽，李軍，稠油天然氣吞吐試驗地面工藝技術，油氣田地面工程第26卷第10期，2007:24)。目前，吐玉克油田和魯克沁油田實施了天然氣吞吐注采一體化技術，該技術需滿足以下要求:(1)優(yōu)化完井和固井方式，為滿足注氣吞吐氣密封性能要求，防止注氣過程中發(fā)生氣竄，確保注氣安全，對于水平井直井段、直井油層采用長水泥固井段加直井段全程氣密封套管完井；(2)研制天然氣吞吐氣密封井口及配套工具，能夠在高壓下實現氣密封；注入過程中，要將泵提出泵座懸掛在井口，確保天然氣從油管安全注入；井口在一定高度內，能夠滿足有桿泵采油需求；氣密封井口及配套工具主要包括光桿連接器、高壓氣密封井口、標準套管頭、光桿密封器等；(3)針對天然氣吞吐注氣過程中對管柱氣密封的要求，綜合考慮注氣過程中高壓氣密封性及生產安全可靠性、設計了注氣吞吐注氣采油一體化管柱；(4)為滿足既可以注氣又可以生產，設計了注采切換工藝(具體裝置請參考以下文章:鞏小雄，王愛華，李軍等，深層稠油天然氣吞吐注采一體化技術研究與應用，石油天然氣學報，第30卷第I期，2008:303-305 ;白彥華簡家斌，稠油天然氣吞吐注采一體化技術研究，石油機械，第36卷第8期，2008:74-77)。
[0004]上述技術對完井及固井方式、井口及配套工具、采油管柱及注采切換工藝有極高的要求，工藝及操作流程非常復雜、作業(yè)成本昂貴、能耗大。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于【背景技術】中所述的缺陷，本發(fā)明的目的，是提供一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)及采油方法，充分利用天然氣層的自身高壓能量，使天然氣從氣層經井筒直接流入稠油油層，避免了工藝流程復雜、作業(yè)成本高、能耗大的問題。
[0006]上述本發(fā)明的目的，是由以下的技術方案所實現的:
[0007]首先需要說明的是，在實際生產操作過程中，常規(guī)稠油開采所需要的抽油機、采油樹、掛泵裝置、抽油泵、抽油桿、尾管、篩管等裝置均配合本發(fā)明。因為這些裝置的結構、作用、安裝方法及使用方法已經普及，本發(fā)明不再對上述裝置的結構、作用、安裝方法及使用方法 贅述。
[0008]本發(fā)明提供一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，在井筒中下入有生產管柱，所述生產管柱自上而下依次串接有第一油管、抽油泵、眼管、封隔器、第二油管；所述井筒在對應油層和天然氣層的位置均具有射孔段；所述封隔器的設置位置位于油層與天然氣層之間，以封隔油層與天然氣層之間的油套環(huán)空。
[0009]如上所述的稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，第二油管里設有用于監(jiān)測天然氣流量的流量計及用于監(jiān)測天然氣壓力的壓力計；第二油管末端設置有用于控制天然氣進入油管流量的流量控制閥。
[0010]如上所述的稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述流量計通過第一電纜與位于地面端的流量計終端連接，流量計終端顯示流量數值；所述壓力計通過第二電纜與位于地面端的壓力計終端連接，壓力計終端顯示壓力數值；所述流量控制閥通過第三電纜與位于地面端的流量控制閥終端連接，通過流量控制閥終端調節(jié)流量控制閥閥門大小，以控制天然氣流量；所述采油工藝系統(tǒng)在井口還安裝有采油樹，所述采油樹上設置有第一電纜孔、第二電纜孔及第三電纜孔，以便第一電纜、第二電纜及第三電纜分別對應穿過；電纜孔與電纜之間的間隙通過橡膠墊密封。
[0011]如上所述的稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電纜從所述流量計終端伸出，穿過采油樹上的第一電纜孔，沿井口延伸入油套環(huán)空，再通過眼管的孔眼進入眼管內部并向下延伸至第二油管，與位于第二油管中的流量計連接；所述第二電纜從所述壓力計終端伸出，穿過采油樹上的第二電纜孔，沿井口延伸入油套環(huán)空，再通過眼管的孔眼進入眼管內部并向下延伸至第二油管，與位于第二油管中的壓力計連接；所述第三電纜從所述流量控制閥終端伸出，穿過采油樹上的第三電纜孔，沿井口延伸入油套環(huán)空，再通過眼管的孔眼進入眼管內部并向下延伸至第二油管，與第二油管末端串接的流量控制閥連接。
[0012]本發(fā)明還提供一種稠油油藏天然氣吞吐采油方法，包括:
[0013]步驟A:在油藏目標區(qū)域打油井，自上而下地鉆穿地層、油層、隔層及天然氣層，通過井筒使油層和氣層連通，并對對應油層和天然氣層的井筒段進行射孔；
[0014]步驟B:根據眼管材料強度、天然氣層的產能及隔層厚度選用適當長度的眼管；在一根第二油管中設置用于監(jiān)測天然氣流量的流量計及用于監(jiān)測天然氣壓力的壓力計，在第二油管末端設置用于控制天然氣流量的流量控制閥，將流量計、壓力計和流量控制閥的電纜分別穿過第二油管和眼管上的孔眼，并使各條電纜的預留長度略大于井筒的深度；
[0015]步驟C:依序連接第一油管、抽油泵、眼管、封隔器及第二油管，組成生產管柱，在井筒中下入該生產管柱，同時下入第一電纜、第二電纜及第三電纜，并坐封該封隔器至井筒內對應油層與天然氣層之間的位置；將第一電纜、第二電纜及第三電纜的自由端分別對應穿過采油樹上的第一電纜孔、第二電纜孔及第三電纜孔，分別與流量計終端、壓力計終端及流量控制閥終端相接；安裝采油樹、抽油機等常規(guī)井口裝置；
[0016]步驟D:關閉抽油機和采油樹上的油嘴以關井，打開流量控制閥的閥門，使天然氣經過第二油管管段、眼管、油套環(huán)空流入油層；[0017]步驟E:關閉流量控制閥的閥門，然后燜井；
[0018]步驟F:達到設計燜井時間后，保持流量控制閥的閥門關閉，開啟所述抽油機和油嘴，開井采油。
[0019]如上所述的方法，其中:在所述步驟E中，當所述流量計監(jiān)測的天然氣注入量達到預定值后，再關閉流量控制閥的閥門。
[0020]如上所述的方法，其中:在步驟F的采油過程中，當原油產量達不到設計目標時，重復所述步驟D至步驟F。
[0021]如上所述的方法，在步驟C和步驟D之間還包含如下步驟:
[0022]步驟C’:首先關閉所述流量控制閥的閥門，開啟所述抽油機和油嘴進行采油，直至采油量低于設計產能時，再進行所述步驟D。
[0023]借由以上技術方案，本發(fā)明的特點及優(yōu)點在于:
[0024]本發(fā)明提出的采油工藝系統(tǒng)及采油方法，尤其適合于在稠油油層下部發(fā)育大規(guī)模異常高壓天然氣層的情況。對于非異常高壓或規(guī)模較小、產能較低的天然氣層，天然氣層與稠油油層之間的壓差不夠大、天然氣層能量低，可先采用其它開采稠油的方法進行開采，隨著開采的進展，稠油油層壓力會逐漸降低，當天然氣層與油層之間的壓差達到一定值時，就可采用本發(fā)明提出的采油工藝系統(tǒng)及采油方法。
[0025]本發(fā)明通過井筒將天然氣層和油層連通，充分利用天然氣層與油層之間的壓差，引天然氣自動流入油層，降低原油黏度，實現天然氣吞吐采油，而不需要特殊的完井及固井方式、井口裝置、采油管柱及注采切換工藝。所以本發(fā)明在提高原油產量和采收率的基礎上，特別具有工藝流程簡單、采油作業(yè)成本低、能耗低等諸多優(yōu)勢，提高了油田經濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明在吞氣過程中的示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明在吐氣過程中的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為令本發(fā)明的目的、技術手段及技術效果有更完整及清楚的揭露，以下進行詳細說明，并請一并參閱附圖及部件標號。
[0029]請參閱圖1，首先介紹本發(fā)明的采油工藝系統(tǒng)。
[0030]一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，在井筒5中下入有一套生產管柱1，所述生產管柱I自上而下依次串接有第一油管7、抽油泵20、眼管9、封隔器17及第二油管12 ；所述井筒5在對應油層8和天然氣層13的位置均具有射孔段，各射孔段開設多個炮眼19(或14);所述眼管9的長度由眼管9材料強度、天然氣層13的產能及隔層10厚度決定；所述封隔器17的設置位置位于油層8與天然氣層13之間，用于封隔油層8與天然氣層13之間的油套環(huán)空18 (指的是生產管柱I與套管28之間的環(huán)空)，且封隔器17的位置在眼管9強度允許的情況下應盡量靠近天然氣層13，以保證眼管9有足夠的長度，即具有足夠多的孔眼90，從而為天然氣提供盡可能多的流通通道。
[0031]所述第二油管12里設有用于監(jiān)測天然氣流量的流量計11及用于監(jiān)測天然氣壓力的壓力計16 ;第二油管12末端設有用于控制天然氣流量的流量控制閥15。[0032]較佳地，所述流量計11通過第一電纜21與位于地面端的流量計終端26連接，流量計終端26顯示流量數值；所述壓力計16通過第二電纜22與位于地面端的壓力計終端25連接，壓力計終端25顯示壓力數值；所述流量控制閥15通過第三電纜6與位于地面端的流量控制閥終端2連接，通過流量控制閥終端2調節(jié)流量控制閥15的閥門大小，從而控制天然氣流量；所述采油工藝系統(tǒng)在井口還安裝有采油樹29，所述采油樹上設有第一電纜孔31、第二電纜孔32及第三電纜孔30，以便第一電纜21、第二電纜22及第三電纜6分別對應穿過；電纜孔與電纜之間的間隙通過橡膠墊密封。
[0033]較佳地，所述第一電纜21從所述流量計終端26伸出，穿過采油樹29上的第一電纜孔31，沿井口 24延伸入油套環(huán)空18，再通過眼管9的孔眼90進入眼管9內部并向下延伸至第二油管12，與位于第二油管12中的流量計11連接；所述第二電纜22從所述壓力計終端25伸出，穿過采油樹29上的第二電纜孔32，沿井口 24延伸入油套環(huán)空18，再通過眼管9的孔眼90進入眼管9內部并向下延伸至第二油管12，與位于第二油管12中的壓力計16連接；所述第三電纜6從所述流量控制閥終端2伸出，穿過采油樹29上的第三電纜孔30，沿井口 24延伸入油套環(huán)空18，再通過眼管9的孔眼90進入眼管9內部并向下延伸至第二油管12，與第二油管12末端串接的流量控制閥15連接。
[0034]請一并參閱圖1及圖2，下面將介紹稠油油藏天然氣吞吐的采油方法，該方法包括:
[0035]步驟A:在油藏目標區(qū)域打油井3，自上而下地鉆穿地層4、油層8、隔層10及天然氣層13，通過井筒5使油層8和天然氣層13連通，并對對應油層8和天然氣層13的井筒段進行射孔；
[0036]步驟B:根據眼管材料強度、天然氣層13的產能及隔層10厚度選用適當長度的眼管9 ;在第二油管12中設置用于監(jiān)測天然氣流量的流量計11及用于監(jiān)測天然氣壓力的壓力計16，在第二油管12末端設置用于控制天然氣流量的流量控制閥15，將流量計11、壓力計16和流量控制閥15的電纜分別穿過第二油管12和眼管9上的孔眼90，并使各條電纜的長度略大于井筒5的深度；
[0037]步驟C:依序連接第一油管7、抽油泵20、眼管9、封隔器17及第二油管12，組成生產管柱1，在井筒5中下入所述生產管柱1，同時下入第一電纜21、第二電纜22及第三電纜6，并坐封封隔器17至井筒5內對應油層8與天然氣層13之間的位置；將第一電纜21、第二電纜22及第三電纜6的自由端分別穿過采油樹29上的第一電纜孔31、第二電纜孔32及第三電纜孔30，然后分別與流量計終端26、壓力計終端25及流量控制閥終端2相接；安裝采油樹29、抽油機等常規(guī)井口裝置；
[0038]步驟D:關閉抽油機和采油樹29上的油嘴27以關井，打開流量控制閥15的閥門，使天然氣經過第二油管管段12、眼管9、油套環(huán)空18流入油層8，此時天然氣的流向如圖1中的箭頭所示；
[0039]步驟E:關閉流量控制閥15的閥門，然后燜井；
[0040]步驟F:達到設計燜井時間后，保持流量控制閥15的閥門關閉，開啟抽油機和油嘴27，開井采油，此時原油的流向如圖2中箭頭所示。
[0041]在所述步驟E中，當所述流量計11所監(jiān)測的天然氣注入量達到預定值后，再關閉流量控制閥15的閥門。天然氣注入量的預定值提前用油藏工程和數值模擬等方法論證。[0042]較佳地，在步驟F的采油過程中，當原油產量達不到設計目標時，重復所述步驟D至步驟F。原油產量是一個動態(tài)的過程，隨著原油的開采，較稀的油液會率先被開采出，而較濃稠的油液會留在油層中逐漸積累，導致產量降低。一旦原油產量低于設計值，就可以啟動本發(fā)明的天然氣吞吐采油方法，通過將天然氣溶入油層稀釋稠油，以利于原油的正常產出。
[0043]較佳地，在步驟C和步驟D之間還包含如下步驟:
[0044]步驟C’:首先關閉所述流量控制閥15的閥門，開啟抽油機和油嘴27進行采油，直至采油量低于設計產能時，再進行所述步驟D。此步驟表明，在開采初期不需要進行天然氣吞吐的階段，可以照常進行采油作業(yè)，直至采油量不符合要求再開啟天然氣吞吐。
[0045]本發(fā)明的前提或適用條件是天然氣層的折算壓力(指天然氣從天然氣層產出后，經井筒到達油層位置處的剩余壓力)遠遠大于油層的壓力，且天然氣層儲量大、產能高；天然氣層與油層之間的壓差越大、氣層產能越高，則吞氣過程越容易進行。
[0046]若天然氣層折算壓力略高于、約等于、或略低于油層壓力，或天然氣層儲量較小、產能較低，天然氣層不具有足夠的能量使天然氣大量注入油層，此時就要分以下兩種情況:
1、對于原油黏度不太高的稠油油層，如果油井可以達到設計產能，則可以先直接進行上述步驟C，進行開采；2、對于原油黏度非常高的稠油油層，如果油井不能達到設計產能，則必須首先采取措施，比如井筒加熱等，將稠油先進行一定程度的降黏才能進行上述步驟C’進行開采。隨著油層的開采，油層壓力逐漸降低，產能下降，而天然氣層與油層之間的壓力差就會逐漸加大，當天然氣層與油層之間的壓差達到一定值(通過油藏工程方法和數值模擬方法論證)時，就可以進行上述的步驟D進行天然氣吞氣過程。
[0047]以上所舉僅為本發(fā)明示意性的部分實施例，并非用以限制本發(fā)明的范圍，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應包括在本專利保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，其特征在于，在井筒中下入有生產管柱，所述生產管柱自上而下依次串接有第一油管、抽油泵、眼管、封隔器、第二油管；所述井筒在對應油層和天然氣層的位置均具有射孔段；所述封隔器的設置位置位于油層與天然氣層之間，以封隔油層與天然氣層之間的油套環(huán)空。
2.根據權利要求1所述的稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述第二油管里設有用于監(jiān)測天然氣流量的流量計及用于監(jiān)測天然氣壓力的壓力計；第二油管末端設置有用于控制天然氣進入油管流量的流量控制閥。
3.根據權利要求2所述的稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述流量計通過第一電纜與位于地面端的流量計終端連接，流量計終端顯示流量數值；所述壓力計通過第二電纜與位于地面端的壓力計終端連接，壓力計終端顯示壓力數值；所述流量控制閥通過第三電纜與位于地面端的流量控制閥終端連接，通過流量控制閥終端調節(jié)流量控制閥閥門大小，以控制天然氣流量；所述采油工藝系統(tǒng)在井口還安裝有采油樹，所述采油樹上設置有第一電纜孔、第二電纜孔及第三電纜孔，以便第一電纜、第二電纜及第三電纜分別對應穿過；電纜孔與電纜之間的間隙通過橡膠墊密封。
4.根據權利要求3所述的稠油油藏天然氣吞吐采油工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電纜從所述流量計終端伸出，穿過采油樹上的第一電纜孔，沿井口延伸入油套環(huán)空，再通過眼管的孔眼進入眼管內部并向下延伸至第二油管，與位于第二油管中的流量計連接；所述第二電纜從所述壓力計終端伸出，穿過采油樹上的第二電纜孔，沿井口延伸入油套環(huán)空，再通過眼管的孔眼進入 眼管內部并向下延伸至第二油管，與位于第二油管中的壓力計連接；所述第三電纜從所述流量控制閥終端伸出，穿過采油樹上的第三電纜孔，沿井口延伸入油套環(huán)空，再通過眼管的孔眼進入眼管內部并向下延伸至第二油管，與第二油管末端串接的流量控制閥連接。
5.一種稠油油藏天然氣吞吐采油方法，包括: 步驟A:在油藏目標區(qū)域打油井，自上而下地鉆穿地層、油層、隔層及天然氣層，通過井筒使油層和氣層連通，并對對應油層和天然氣層的井筒段進行射孔； 步驟B:根據眼管材料強度、天然氣層的產能及隔層厚度選用適當長度的眼管；在一根第二油管中設置用于監(jiān)測天然氣流量的流量計及用于監(jiān)測天然氣壓力的壓力計，在第二油管末端設置用于控制天然氣流量的流量控制閥，將流量計、壓力計和流量控制閥的電纜分別穿過第二油管和眼管上的孔眼，并使各條電纜的預留長度略大于井筒的深度； 步驟C:依序連接第一油管、抽油泵、眼管、封隔器及第二油管，組成生產管柱，在井筒中下入該生產管柱，同時下入第一電纜、第二電纜及第三電纜，并坐封該封隔器至井筒內對應油層與天然氣層之間的位置；將第一電纜、第二電纜及第三電纜的自由端穿過采油樹上的第一電纜孔、第二電纜孔及第三電纜孔，分別與流量計終端、壓力計終端及流量控制閥終端相接；安裝采油樹、抽油機； 步驟D:關閉抽油機和采油樹上的油嘴以關井，打開流量控制閥的閥門，使天然氣經過第二油管管段、眼管、油套環(huán)空流入油層； 步驟E:關閉流量控制閥的閥門，然后燜井； 步驟F:達到設計燜井時間后，保持流量控制閥的閥門關閉，開啟所述抽油機和油嘴，開井采油。
6.根據權利要求5所述的方法，其中: 在所述步驟E中，當所述流量計監(jiān)測的天然氣注入量達到預定值后，再關閉流量控制閥的閥門。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中: 在步驟F的采油過程中，當原油產量達不到設計目標時，重復所述步驟D至步驟F。
8.根據權利要求5或6所述的方法，在步驟C和步驟D之間還包含如下步驟: 步驟C’:首先關閉所述流量控制閥的閥門，開啟所述抽油機和油嘴進行采油，直至采油量低于設計產能時，再進行所述 步驟D。
【文檔編號】E21B43/16GK103470233SQ201310364223
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】劉雄志, 羅林, 楊兆平, 李忠春, 呂錫敏, 魏亮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司