一種稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田中的稠油油藏開采的井身結(jié)構(gòu)和方法，尤其涉及稠油基超稠油油藏地下催化改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)和方法，屬于石油開采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油因其原油粘度高(地下粘度大于10mPa -s)、流動阻力大，常規(guī)水驅(qū)等冷采技術(shù)開采難度較大。
[0003]由于稠油粘度對溫度敏感，稠油升溫后可大幅度降低粘度，提高其流動能力，因此，國內(nèi)外普遍采用注蒸汽、電加熱、火燒等熱采技術(shù)來開采稠油。
[0004]稠油注蒸汽開采技術(shù)主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油(SAGD)等技術(shù)。其中，蒸汽吞吐的局限性在于其加熱半徑有限，僅30-40米以內(nèi)，采收率偏低，平均不到30% ;蒸汽驅(qū)技術(shù)在非均質(zhì)稠油油藏中容易引起蒸汽沿高滲層或者高滲透條帶汽竄，目前國內(nèi)蒸汽驅(qū)技術(shù)普遍存在汽竄嚴重、經(jīng)濟性較差的問題；SAGD技術(shù)僅僅適應于油層連續(xù)厚度大于15米的稠油油藏，且在非均質(zhì)油藏中仍然面臨汽竄嚴重、經(jīng)濟性較差等問題。
[0005]在注蒸汽過程中，稠油有水熱裂解現(xiàn)象發(fā)生，但受到溫度限制，注蒸汽技術(shù)對稠油改質(zhì)的效果有限，采出的稠油粘度高、品位低，還需要經(jīng)過地面煉廠催化裂化處理。
[0006]電加熱技術(shù)可快速升溫油藏到300°C以上，也可實現(xiàn)稠油原位就地改質(zhì)，但加熱的油藏范圍有限，僅能加熱井筒附近10米的范圍，因此需要部署較密的井網(wǎng)，經(jīng)濟效益較差。
[0007]申請?zhí)枮?01210587241.1的中國專利申請公開了“一種石油地下中低溫可控催化氧化改質(zhì)開采方法”，其指出火燒油層具有以下不足:1、體系反應的進行和產(chǎn)生的熱量由氧氣濃度決定，無法實現(xiàn)較為準確的控制；2、體系溫度過高，在油田應用中常達到600°C以上，而實際上稠油在200°C以下時流動性即可得到大大改善，高溫裂解也大都在500°C以下即可發(fā)生，熱量的品位過高勢必需要消耗更多的燃料，影響采收率；3、結(jié)焦現(xiàn)象明顯，在燃燒前緣前方附近的高溫區(qū)域形成較寬的結(jié)焦帶，不僅影響燃燒前緣的推進和體系的傳熱過程，也對油藏造成了一定程度的破壞。
[0008]申請?zhí)枮?01210587241.1的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N石油地下中低溫可控催化氧化改質(zhì)開采方法，該方法包括以下步驟:加熱注入井附近的油藏使其溫度升高到100-40(TC，注入含氧氣體、生熱催化劑和改質(zhì)催化劑，在生熱催化劑作用下含氧氣體與部分油藏發(fā)生催化氧化反應，使原油被加熱降粘；改質(zhì)催化劑催化原油改質(zhì)，改質(zhì)后的原油通過生產(chǎn)井采出。上述方法具有以下效果:利用部分油藏的氧化反應放出的熱量自供熱，大大降低了外加熱源在輸運過程中的散熱能耗；在加熱原油流向生產(chǎn)井的過程中進行深度改質(zhì)降粘，有利于原油品質(zhì)的進一步提高，滿足開采與集輸?shù)囊蟆?br>[0009]申請?zhí)枮?01210586830.8的專利申請?zhí)峁┝艘环N稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法。該方法包括以下步驟:通過稠油或超稠油油藏的注入井向油層中注入含氧氣體和催化劑；加熱注入井附近的油藏進行加熱使其溫度升高至100-400°C，啟動催化氧化放熱反應，反應放出的熱量加熱油藏，實現(xiàn)對于稠油或超稠油油藏的可控自生熱。上述方法具有以下有益效果:1、實現(xiàn)了油藏內(nèi)部的可控自生熱過程，減少了燃料消耗，降低了過程能耗；2、能夠控制體系的過度升溫過程，反應前緣區(qū)與凝結(jié)區(qū)之間沒有結(jié)焦區(qū)，有利于反應前緣向前推進，擴大了波及體積，提高了采油速率。
[0010]上述現(xiàn)有技術(shù)存以下幾個方面的問題:1、未提供生熱催化劑和改質(zhì)催化劑的注入技術(shù)策略。催化劑為固相細微顆粒，在注入含氧氣體中很難均勻分布，在沒有性能良好的載體溶液的情況下，氣體很難攜載固相催化劑進入油層；2、催化劑如何實現(xiàn)與油層充分接觸的技術(shù)途徑不明確。在高速氣流注入條件下，固相催化劑中的一小部分會沿著大孔道或高滲透條帶進入油層，但僅限于大孔道和高滲透條帶，催化劑很難均勻進入油層深部尤其是低滲透區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大范圍催化改質(zhì)，改質(zhì)效果非常有限；3、催化劑失效后的替換問題。由于催化劑與稠油接觸過程中將會發(fā)生催化劑失效(俗稱:催化劑中毒)，失效后的催化劑如何排出，新的催化劑如何填補或補充，新的催化劑如何越過失效的催化劑進入新的油層區(qū)域，是否會存在某一局部區(qū)域重復催化等問題，未詳細闡述。
[0011]綜上所述，提供一種有效的稠油、超稠油油藏的催化劑改質(zhì)開采方法，是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于為稠油及超稠油油藏提供一種地下催化改質(zhì)的開采方法。
[0013]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)，該井身結(jié)構(gòu)包括:
[0014]油管、催化劑注入管和加熱裝置；
[0015]所述催化劑注入管的水平段設(shè)置有不均勻分布的注入孔；
[0016]所述加熱裝置包括高能熔鹽加熱管、電加熱管、電阻絲加熱裝置、電磁加熱裝置、射頻加熱裝置或微波加熱裝置；
[0017]所述油管包括平行雙油管、同心雙油管或單根連續(xù)打孔的油管。
[0018]根據(jù)本法的【具體實施方式】，所述稠油及超稠油油藏包括向注入井中注入由水蒸汽、水、氣體、溶劑、酸、堿、表面活性劑、驅(qū)油劑和泡沫中的一種或幾種組合的介質(zhì)開發(fā)的各類稠油及超稠油油藏，即向注入井中注入的介質(zhì)為水、氣體、溶劑、酸、堿、表面活性劑、驅(qū)油劑、泡沫和蒸汽的一種或幾種的組合。
[0019]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，注采井網(wǎng)包括注入井和生產(chǎn)井；其中，注入井和生產(chǎn)井的縱向重疊、水平段相互平行，注入井內(nèi)設(shè)有油管，生產(chǎn)井內(nèi)設(shè)有催化劑注入管和加熱裝置；注入井和生產(chǎn)井通過篩管完井。
[0020]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述平行雙油管包括遠端開口的長油管和遠端開口的短油管。
[0021]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述平行雙油管的長油管的管口直徑為2.7-4.5英寸，所述平行雙油管的短油管的管口直徑為
2.7-4.5 英寸。
[0022]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述催化劑注入管的管口直徑為2.7-4.5英寸。
[0023]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述高能熔鹽加熱管的管口直徑為2.7-4.5英寸。
[0024]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述篩管的管口直徑為9-11英寸。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，當下入平行雙油管時，注入井內(nèi)的平行雙油管伸入注入井水平段的腳跟與腳尖(長油管設(shè)置在生產(chǎn)井水平段的腳尖，短油管設(shè)置在生產(chǎn)井水平段的腳跟)；當下入同心雙油管或單根連續(xù)打孔的油管時，同心雙油管或單根連續(xù)打孔的油管伸入注入井水平段的腳尖。
[0026]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述熔鹽包括硝酸鉀、亞硝酸鈉和硝酸鈉中的一種或幾種的組合。
[0027]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述催化劑注入管的水平段等距分為3-5段；
[0028]從所述催化劑注入管的水平段的腳跟到腳尖的方向，在第一段上設(shè)置有1-2孔/米水平段長度、在第二段上設(shè)置有2-4孔/米水平段長度、在第三段上設(shè)置有4-6孔/米水平段長度、在第四段上設(shè)置有6-8孔/米水平段長度、在第五段上設(shè)置有8-10孔/米水平段長度。
[0029]本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，所述注入孔的直徑為l-3cm。
[0030]本發(fā)明還提供了一種稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的方法，其是利用上述的稠油及超稠油油藏地下改質(zhì)開采的井身結(jié)構(gòu)進行的，所述稠油及超稠油油藏包括向注入井中連續(xù)或分段塞注入由水、氣體、溶劑、酸、堿、表面活性劑、驅(qū)油劑、泡沫和蒸汽中的一種或幾種組合的介質(zhì)開發(fā)的稠油及超稠油油藏，該方法包括以下步驟:
[0031]步驟一:部署注采井網(wǎng)；
[0032]優(yōu)選地，所述注采井網(wǎng)包括直井-水平井汽驅(qū)井網(wǎng)、直井-水平井水驅(qū)井網(wǎng)、直井-水平井SAGD井網(wǎng)、水平井-水平井汽驅(qū)井網(wǎng)、水平井-水平井水驅(qū)井網(wǎng)或水平井-水平井SAGD井網(wǎng)；
[0033]步驟二:預熱注采井網(wǎng)的井間油層；
[0034]步驟三:向注入井中繼續(xù)注入介質(zhì)，向所述催化劑注入管中連續(xù)或分段塞注入催化劑流體，生產(chǎn)井連續(xù)或段塞式排液，加熱生產(chǎn)井的井筒內(nèi)溫度至改質(zhì)溫度，完成稠油及超稠油油藏的地下改質(zhì)開采；優(yōu)選地，所述改質(zhì)溫度為300-470°C ;注入的催化劑流體與地層產(chǎn)出流體的混合，催化改質(zhì)后從生產(chǎn)井的環(huán)空中連續(xù)排出；
[0035]其中，以催化劑流體的質(zhì)量含量為100%計，所述催化劑流體包括l_50wt%的催化劑，0.01-5wt%的結(jié)焦抑制劑，O-1wt %的水相懸浮劑或分散助劑，其余為溶液；
[0036]所述催化劑流體的注入速度為每產(chǎn)出I噸原油注入1-1OOkg催化劑流體。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述注采井網(wǎng)為縱向重疊、水平段相互平行的上下疊置的雙水平井井網(wǎng)，上部為注入井，下部為生產(chǎn)井。