專利名稱：單井蒸汽輔助重力泄油的制作方法
單井蒸汽輔助重力泄油 本發(fā)明涉及用于從重油油藏產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏姆椒ê途?。重油油藏，例如浙青砂，包含重碳?xì)浠衔?通常被稱為浙青)的沉淀。這些重碳?xì)浠衔镌谌萜鳒囟认峦ǔ２豢梢苿?dòng)或者具有非常低的移動(dòng)性。對(duì)于低溫油砂的通常溫度在5至15°C的范圍內(nèi)，然而，一些區(qū)域具有甚至在較高溫度下移動(dòng)性也低的碳?xì)浠衔?。重油油藏通常相?duì)較淺，并且通常使用水平井以便于將井的更大部分呈現(xiàn)給含碳?xì)浠衔飵r層。為了從巖層中抽取重油，必須克服碳?xì)浠衔锏母哒承院彤a(chǎn)生的低移動(dòng)性的問題。用于促進(jìn)碳?xì)浠衔锷a(chǎn)的常規(guī)方法包括注入井處理合成物，諸如酸或溶劑，并且在原處加熱巖層，例如使用蒸汽，以便于降低碳?xì)浠衔锏恼承圆⑶乙蚨龠M(jìn)碳?xì)浠衔锷a(chǎn)。用于從低溫油砂中生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏淖畛Ｒ?guī)使用的技術(shù)，是蒸汽輔助重力泄漏 (SAGD)。這在圖IA和IB中示出，圖IB是圖IA的井對(duì)和相鄰類似井對(duì)的橫截面A-A。在典型SA⑶處理中，在油藏中鉆水平井對(duì)，其橫向間距(井對(duì)之間)近似100m(參見圖IB中的1. 6)。每個(gè)井對(duì)包括噴射井(1. 1)和生產(chǎn)井(1. 2)。在油藏基底附近鉆出生產(chǎn)井，而噴射井與其平行，并且約在上方5m(參見圖IB中的1. 5)。當(dāng)完成井時(shí)，在兩個(gè)井中循環(huán)蒸汽以“熔化”位于兩個(gè)井周圍的極度粘性碳?xì)浠衔?，并且因而增加其移?dòng)性。當(dāng)在兩個(gè)井之間建立通道時(shí)(這通常需要幾周)，將生產(chǎn)井再完成至其最初目的，作為產(chǎn)油井。上部噴射井繼續(xù)噴射蒸汽，以熔化井附近的更多的碳?xì)浠衔?。成為可移?dòng)的碳?xì)浠衔锵蛳铝髦辽a(chǎn)井，其中將其泵送至地面。在圖IB中示出了泄油區(qū)，例如如1. 3。這種類型的井對(duì)在約5至10年的使用壽命中通常生產(chǎn)一兩百萬桶油。然而，由于其需要兩個(gè)井，常規(guī)SAGD從經(jīng)濟(jì)角度而言僅對(duì)于特定厚度的砂層可行，而這取決于油價(jià)。 這是一個(gè)問題，因?yàn)榇蟛糠痔細(xì)浠衔镉筒卮嬖谟诒又校⑶乙蚨褂矛F(xiàn)有技術(shù)不能從這種油藏中較經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生碳?xì)浠衔?。而且，使用井?duì)導(dǎo)致了將楔形碳?xì)浠衔锞S持在該對(duì)傳統(tǒng)SAGD井之間不泄油(參見，例如圖IB中的1. 4)。出于這些原因，已經(jīng)推薦了 SAGD的備選方案，例如，單井方案，其中蒸汽噴射代替生產(chǎn)管還位于其中的井中的噴射管的包頭。為了避免蒸汽進(jìn)入生產(chǎn)管或者油進(jìn)入噴射管 (不合需要的情況，通常稱為“短路”)，生產(chǎn)與這種井結(jié)構(gòu)中的噴射隔開，即產(chǎn)量在井的跟端處，然而噴射在包頭處。雖然這種包頭噴射為在整個(gè)油藏的長度上均勻地分配蒸汽，而且僅跟端也非理想的，但是使用這些結(jié)構(gòu)以避免短路。如上所述，當(dāng)前的方法具有大量缺點(diǎn)，因而需要從重油油藏生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏钠渌桨?，特別是能解決前述問題的方法和井。為了提高生產(chǎn)碳氧化合物的效率，需要一種增加在單井的長度(例如，水平部分的長度)上各處的產(chǎn)量的方法。我們現(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到，單井可以在沿著油藏的長度上噴射和生產(chǎn)。本發(fā)明提供了一種方法，包括經(jīng)由多個(gè)噴射點(diǎn)(例如噴射管上的離散部分)而在井中噴射加熱流體(優(yōu)選為蒸汽、溶劑或其組合)，并且經(jīng)由多個(gè)生產(chǎn)點(diǎn)(例如生產(chǎn)管道上的離散部分)而生產(chǎn)。 在油藏各處的多個(gè)位置實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和噴射，可以提高效率，并且本發(fā)明的方法有助于在單井的長度(例如水平部分的長度)上各處同時(shí)噴射和生產(chǎn)。
因而，在第一方面，本發(fā)明提供了一種用于從存在井眼的地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏姆椒?，其中生產(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，所述方法包括經(jīng)由所述噴射管道將加熱流體噴射進(jìn)入油藏，其特征在于經(jīng)由沿著噴射管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分 (噴射部分)而釋放所述加熱流體，并且經(jīng)由沿著生產(chǎn)管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(生產(chǎn)部分)而收集已生產(chǎn)的碳?xì)浠衔?，?yōu)選地其中所述生產(chǎn)部分和所述噴射部分相對(duì)于彼此交錯(cuò)。本發(fā)明還提供了一種在本文所述的方法中使用的井。因而，從又一方面來看，本發(fā)明提供了一種從地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏木?，所述井包括井眼，其中生產(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，其特征在于管道均包括多個(gè)離散可滲透部分，用于通過流體，優(yōu)選地， 其中管道中的可滲透部分彼此交錯(cuò)，從而位于噴射管道上的可滲透部分(噴射部分)相對(duì)于位于生產(chǎn)管道上的可滲透部分(生產(chǎn)部分)縱向間隔開。在本發(fā)明的方法和井中，相鄰的噴射部分由管道的不可滲透部分分離，而相鄰的生產(chǎn)部分由管道的不可滲透部分分離，即每個(gè)管道包括交錯(cuò)的可滲透和不可滲透部分。優(yōu)選地，管道的可滲透部分位于井中的部分是水平的，即大體上是水平的。管道的可滲透部分優(yōu)選地定位于沿著井的大體上的水平部分的長度，即從而它們大體上規(guī)律地間隔開(可滲透部分之間的間隔是管道的不可滲透部分)，并且從而在每個(gè)管道中具有數(shù)個(gè)可滲透部分。 通常，管道包括2至600個(gè)可滲透部分，優(yōu)選為5至450個(gè)，尤其是10至250個(gè)，例如，15至 50，或者約20個(gè)左右。噴射管道和生產(chǎn)管道并非必需分別具有相同數(shù)量的可滲透部分，但是將優(yōu)選地具有接近數(shù)量的可滲透部分。與現(xiàn)有技術(shù)的單井系統(tǒng)相關(guān)的突出問題是由于噴射管道和生產(chǎn)管道相對(duì)彼此的接近性引起的“短路”。現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)通常包括位于槽型井尾管(well liner)中的兩個(gè)管道，環(huán)面是空的空間。已噴射和已生產(chǎn)的流體沿著具有最小阻力的路徑，因而來自噴射管道的一些加熱流體可能進(jìn)入生產(chǎn)管道(即加熱流體“短路”)，而不是從邊界井流出，并且進(jìn)入和加熱周圍巖層。這導(dǎo)致了不均勻的熱分布以及控制處理中的困難。為了減少本發(fā)明的方法和井中的短路，從而通過促進(jìn)同時(shí)噴射和生產(chǎn)并且促進(jìn)巖層中的熱分布而增加了提取的效率，優(yōu)選地以一定方式將噴射部分和生產(chǎn)部分分隔開。這可以通過交錯(cuò)設(shè)置噴射部分和生產(chǎn)部分(如本文所述，優(yōu)選是砂篩和槽型部分)而實(shí)現(xiàn)，加熱流體通過其中流出，而油、冷凝和非冷凝的加熱流體分別進(jìn)入噴射管道和生產(chǎn)管道。因而，在本發(fā)明的方法中，生產(chǎn)部分和噴射部分優(yōu)選定位使得它們相對(duì)彼此交錯(cuò)設(shè)置(即，噴射部分與生產(chǎn)部分不對(duì)齊)。類似地，根據(jù)本發(fā)明的井將優(yōu)選包括采取管道中可滲透部分的噴射部分和生產(chǎn)部分，其相對(duì)彼此交錯(cuò)設(shè)置，從而位于噴射管道上的可滲透部分相對(duì)于位于生產(chǎn)管道上的可滲透部分縱向間隔開，即，在本發(fā)明的方法和井的優(yōu)選方面，井包括噴射管道，其具有沿著管道間隔的多個(gè)可滲透部分(由不可滲透部分彼此間隔開)，并且其中噴射管道上的可滲透部分相對(duì)于生產(chǎn)管道上的可滲透部分交錯(cuò)設(shè)置，從而相鄰管道上的可滲透部分從不被彼此相鄰設(shè)置(即直接在上/下或在旁邊)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的單井，其中噴射部分和生產(chǎn)部分相對(duì)彼此交錯(cuò)設(shè)置。圖 2B是圖2A的橫截面視圖(A-A)。2. 3是生產(chǎn)管道，如果需要，其可以包括泵(2. 1)。生產(chǎn)管道2. 3和噴射管道2. 2位于井眼中，井眼和巖層之間的界面由2. 6示出，并且可以包括襯套 (lining)，或者在無襯套的情況中，可以僅是鉆孔/巖層界面?？蛇x地，界面2. 6和管道之間的環(huán)面可以是充填礫石的O. 7)，否則環(huán)面可能打開。圖2A示出了噴射部分2. 4如何相對(duì)于生產(chǎn)部分2. 5交錯(cuò)設(shè)置，從而噴射部分從不直接位于生產(chǎn)部分之上。噴射部分和生產(chǎn)部分的交錯(cuò)設(shè)置，通過沿著井的長度引導(dǎo)流體進(jìn)入油藏而以有效的方式加熱巖層，而有助于加熱流體的分布。沒有交錯(cuò)設(shè)置，即在各個(gè)部分彼此相鄰的情況下，加熱流體可能趨向于從噴射部分直接流至相鄰的生產(chǎn)部分，因而浪費(fèi)能量。圖3示出了本發(fā)明中的主要流動(dòng)形式。箭頭示出了向上的噴射流和向下的生產(chǎn)流(因?yàn)閹r層中的粘性碳?xì)浠衔锶刍⑶矣捎谥亓ΧM(jìn)入生產(chǎn)管道)。流動(dòng)的高度隨著時(shí)間而增加，即隨著巖層加熱而從3. 1至3. 2至3. 3。圖3示出了噴射部分(3. 4)和生產(chǎn)部分(3. 5)的交錯(cuò)設(shè)置如何避免短路?？梢允褂昧鲃?dòng)模型或測量以確定噴射部分和生產(chǎn)部分的理想位置。噴射部分和生產(chǎn)部分相對(duì)彼此的位置交錯(cuò)設(shè)置因而允許在井的水平部分的長度上進(jìn)行噴射和生產(chǎn)(優(yōu)選為同時(shí)地)，確保在油藏的長度上生產(chǎn)碳?xì)浠衔?。而且，通過避免短路，交錯(cuò)設(shè)置迫使加熱流體進(jìn)入油藏，而不是如現(xiàn)有技術(shù)的方法中出現(xiàn)的加熱流體經(jīng)過井。因而從又一方面可見，本發(fā)明提供了一種用于從其中具有井眼的地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏姆椒?，其中生產(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，所述方法包括經(jīng)由所述噴射管道將加熱流體噴射進(jìn)入油藏，其特征在于經(jīng)由沿著噴射管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(噴射部分)而釋放所述加熱流體，并且經(jīng)由沿著生產(chǎn)管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(生產(chǎn)部分)而收集已生產(chǎn)的碳?xì)浠衔?，其中所述生產(chǎn)部分和所述噴射部分相對(duì)于彼此交錯(cuò)。在又一方面，本發(fā)明提供了一種從地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏木?，所述井包括井眼，其中生產(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，其特征在于每條管道包括多個(gè)離散的可滲透部分，用于通過流體，從而定位在噴射管道上的可滲透部分(噴射部分)相對(duì)于定位在生產(chǎn)管道上的可滲透部分(生產(chǎn)部分)縱向間隔開。與傳統(tǒng)的雙井SA⑶相比，本發(fā)明僅需要單一井眼，其包括位于油藏中的兩個(gè)管道。這允許使用更小型的提取設(shè)備，并且因而本發(fā)明的方法應(yīng)該可應(yīng)用于比現(xiàn)有技術(shù)的雙井方法更薄的油藏中。而且，由于本發(fā)明無需包裝或用礫石填充井的水平部分，可以避免與此相關(guān)的成本。優(yōu)選地，噴射管道將位于井眼中的生產(chǎn)管道上方，然而其他結(jié)構(gòu)也是可能的。例如，噴射管道無需直接位于生產(chǎn)管道之上，其可以在上方斜對(duì)角處。作為選擇地，管道可以彼此靠近，例如，在同一水平面上大體上平行。在所有這些結(jié)構(gòu)中優(yōu)選地是，噴射部分相對(duì)于生產(chǎn)部分交錯(cuò)設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的井眼可以包括一個(gè)以上的噴射管道和/或一個(gè)以上的生產(chǎn)管道。例如，在單一井眼中，兩個(gè)上部噴射管道可以位于一個(gè)下部生產(chǎn)管道上，其中生產(chǎn)管道定位在上部噴射管道之間水平等距。優(yōu)選地，在本文所述的所有設(shè)置中，所有相鄰的部分相對(duì)于彼此交錯(cuò)設(shè)置，即，在剛提及的實(shí)施例中，在水平面中彼此相鄰的噴射管道的噴射部分優(yōu)選相對(duì)于彼此交錯(cuò)設(shè)置，而下部管道上的生產(chǎn)部分相對(duì)于兩個(gè)上部噴射管道的噴射部分交錯(cuò)設(shè)置。同樣地，單一井眼可以包含位于兩個(gè)下部生產(chǎn)管道上的一個(gè)上部噴射管道，其中噴射管道位于下部生產(chǎn)管道之間水平等距。作為選擇地，單一井眼可以包括任何結(jié)構(gòu)的一個(gè)以上的噴射管道和一個(gè)以上的生產(chǎn)管道，然而，優(yōu)選地噴射管道位于生產(chǎn)管道上方(并非必需直接位于上方，在水平面中可以有偏移)。在本發(fā)明中使用的加熱流體，可以是適于加熱巖層的任何流體，從而使得粘性碳?xì)浠衔锉灰苿?dòng)化。優(yōu)選地，流體在井狀況下是氣體，并且可溶于碳?xì)浠衔镏小＜訜崃黧w優(yōu)選包括下列一種或多種蒸汽、二氧化碳、氮?dú)?、廢氣或C^6碳?xì)浠衔?例如，Ch碳氧化合物，諸如甲烷)。尤為優(yōu)選地是，加熱流體是蒸汽，任選地與二氧化碳、氮?dú)?、廢氣或CV6 碳?xì)浠衔?例如，CV4碳?xì)浠衔铮T如甲烷)中的一種或多種組合。同樣稱為加熱流體的是Cp6碳?xì)浠衔?，任選地與二氧化碳、氮?dú)狻U氣或蒸汽中一種或多種組合。與任何SAGD類型的產(chǎn)油方法/井相同，噴射管道和生產(chǎn)管道包含允許流體通過的部位，例如，加熱流體從噴射管道流入巖層中的(流出流)，以及已釋放的碳?xì)浠衔镞M(jìn)入生產(chǎn)管道(流入流)。在本發(fā)明中，這些部位是可滲透部分，其防止不合需要的成分、諸如散砂或礫石從周圍巖層中進(jìn)入井眼，同時(shí)允許所需的流體(例如蒸汽、冷凝水和碳?xì)浠衔? 離開/進(jìn)入。在任一管道中，可滲透部分并非連續(xù)的，它們由非可滲透部分而彼此分離。篩選或過濾部分，諸如砂篩或槽型襯墊(即，管道的槽型部分)是實(shí)現(xiàn)所需可滲透性水平的優(yōu)選裝置，即在優(yōu)選實(shí)施例中，可滲透部分是砂篩?！翱蓾B透”指的是討論中的管道部分對(duì)于加熱流體和/或碳?xì)浠衔锟蓾B透。優(yōu)選用作為本發(fā)明的管道的可滲透部分的篩選部分(例如砂篩)可以是適于本目的的任意裝置，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是易于顯然的。篩通常是濾管，其允許碳?xì)浠衔锪骱驼羝ㄟ^，但是禁止礫石和巖層砂的通過。可以使用獨(dú)立篩或開孔(或外部) 礫石填充層，其包括圍繞篩設(shè)置成環(huán)形的一定尺寸的砂。篩通常包括金屬絲網(wǎng)、編織金屬織物等。通常，管道篩由金屬制成，諸如碳素鋼、優(yōu)質(zhì)鋼(例如316L)或鎳基合金(例如鉻鎳鐵合金)，其限制了腐蝕。典型的孔尺寸(直徑)或槽支持(孔徑或?qū)挾?處于0.05mm 至2. Omm的范圍內(nèi)，尤其是0. Imm至1. 0mm，最優(yōu)選在0. 2mm至0. 5mm。篩可以包括槽、孔、 所謂的繞線、編織金屬織物、燒結(jié)的金屬纖維或者具有鋸齒槽的管子，即所謂的槽型襯墊或者任一其他合適的篩過濾介質(zhì)。使用外部礫石填充可以控制噴射和/或生產(chǎn)部分的可滲透性。這種礫石的可滲透性的典型值的范圍從10至300達(dá)西(Darcy)，尤其從20至200達(dá)西，尤為優(yōu)選從50至150 達(dá)西。優(yōu)選可滲透部分的實(shí)例包括由可滲透性200達(dá)西的12/20網(wǎng)狀鈣鉛碳硅石或者可滲透性在30達(dá)西左右的渥太華砂20/30網(wǎng)包圍的那些。這種礫石的可滲透性的尤為優(yōu)選的值的范圍從10至2000達(dá)西、尤其從50至1000達(dá)西，尤為有效從100至800達(dá)西。尤為優(yōu)選的可滲透部分的實(shí)例包括由可滲透性500-1000達(dá)西的16/20網(wǎng)狀鈣鉛碳硅石或者可滲透性在200達(dá)西左右的渥太華砂20/30網(wǎng)包圍的那些?？梢杂杀绢I(lǐng)域已知的方法形成噴射和生產(chǎn)管道并且將其插入井中。然而，為了有助于將生產(chǎn)部分和噴射部分交錯(cuò)設(shè)置在各個(gè)管道上，優(yōu)選地在將管道插入地表下井中之前將管道的可滲透部分集成(在管道中)。如上所述，最優(yōu)選地，該部分采取砂篩的形式，其在將管道插入井眼之前集成在管道中。這允許了確定可滲透部分的精確設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的交錯(cuò)定向。由于在井形成之后難以調(diào)整噴射部分和生產(chǎn)部分的結(jié)構(gòu)，可以基于所預(yù)期的流動(dòng)的數(shù)字模型可以提前確定安裝、定位和長度。
噴射管道和生產(chǎn)管道的尺寸無需相同。管道的典型直徑的范圍在1至30cm，優(yōu)選從5至15cm，例如7至12cm。兩個(gè)管道可以存在為兩個(gè)離散的管，或者作為包括兩個(gè)獨(dú)立通道的單一管。認(rèn)為這些通道是根據(jù)本發(fā)明目的的管道。較不優(yōu)選地是共軸管道設(shè)置，例如一個(gè)管道設(shè)置在另一個(gè)之中。優(yōu)選地，管道彼此物理地不連接，即它們是獨(dú)立的管。生產(chǎn)管道將通常在井的跟端處附近配備有泵。噴射管道主要用于噴射加熱流體，而生產(chǎn)管道主要用于生產(chǎn)流動(dòng)的碳?xì)浠衔铮?然而，在處理的不同階段任意管道可以執(zhí)行兩種功能(即噴射和生產(chǎn))。每個(gè)獨(dú)立可滲透部分(例如篩)優(yōu)選長度1至30m，尤其是5至20m。位于噴射管道中的可滲透部分的尺寸無需與生產(chǎn)管道中的相同，位于任意管道上的所有可滲透部分也無需尺寸相同。為了結(jié)構(gòu)簡化，可滲透部分優(yōu)選均為尺寸相同，然而，如果需要，尺寸可以改變。同樣地，相鄰可滲透部分之間的間隔可以在管道內(nèi)和管道之間改變，但是優(yōu)選是恒定的。管道上各個(gè)部分之間的距離的典型值從10至150m，例如20m至100m，尤為優(yōu)選地從40至80m，例如50m。通常，井眼直徑從5至50cm，尤其從10至30cm，優(yōu)選從15至25cm。碳?xì)浠衔锞纳疃瓤梢允桥c傳統(tǒng)SAGD相關(guān)的任何深度。典型值從70至1000m。井的水平部分可以根據(jù)需要而延伸，例如高達(dá)5000m，例如從200至3000m，優(yōu)選進(jìn)入油藏500至2000m。本發(fā)明允許在同一井中同時(shí)噴射和生產(chǎn)。相反地，許多已知的單井SA⑶方法包括生產(chǎn)和噴射之間的交替，其提供了非經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)。在本發(fā)明中，噴射和生產(chǎn)可以按序發(fā)生， 即彼此交替，然而，優(yōu)選對(duì)于至少一些提取處理，同時(shí)噴射和生產(chǎn)。通過在沿著井的水平部分的長度的若干位置處實(shí)現(xiàn)噴射和生產(chǎn)，同時(shí)避免短路， 該方法可能比趨向于僅在生產(chǎn)井末端、而不是多處包括蒸汽的噴射的現(xiàn)有技術(shù)更有效。例如，現(xiàn)有技術(shù)中所見的“包頭”噴射導(dǎo)致了將大部分熱提供至蒸汽噴射發(fā)生之處的巖層部分，并且隨著(與井的包頭的)距離的增加，而逐漸減弱。因而，蒸汽腔的發(fā)展將不如當(dāng)由于沿著噴射管道的長度的噴射而將加熱流體沿著油藏分布時(shí)那么均勻。本發(fā)明因而改進(jìn)了沿著油藏的長度的熱分布。在本發(fā)明的優(yōu)選方面，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)管道(即噴射管道和/或生產(chǎn)管道)包括裝置已控制(例如碳?xì)浠衔锏?流入流和(例如加熱流體的)流出流。這種裝置可以改善熱量分布進(jìn)入巖層。流控制可以通過設(shè)計(jì)可滲透部分而實(shí)現(xiàn)，從而它們?cè)诳拷陌^處比靠近跟端處更可滲透，以便于補(bǔ)償在噴射/生產(chǎn)管道自身中的壓力損失。作為備選方案，或者附加地，該裝置可以采取有限開口(諸如噴嘴)的形式，流必須在噴射管的一個(gè)或多個(gè)噴射位置或生產(chǎn)管的一個(gè)或多個(gè)流入間隔處通過其中。開口的橫截面可調(diào)整，從而在其上具有特定壓降。該壓降可以通過選擇開口的橫截面而設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的尤為優(yōu)選的實(shí)施例中，使用礫石填充以改變井眼中的流動(dòng)。在該領(lǐng)域中，使用礫石填充以通常僅用于防止砂子從砂相被運(yùn)送進(jìn)入井眼。然而，在本發(fā)明尤為優(yōu)選的方面，對(duì)于井的至少水平部分(即，不存在圍繞礫石的襯墊)，將礫石直接填充進(jìn)入開孔中，從而其位于管道和井眼/巖層界面之間的環(huán)面中。礫石不僅用于防止運(yùn)送砂，還想加熱流體和碳?xì)浠衔锾峁┝肆鲃?dòng)通路。在不希望被理論限制的情況下，應(yīng)當(dāng)相信，礫石填充可能有助于確保碳?xì)浠衔飶膸r層至生產(chǎn)管道的受限但是必須的流動(dòng)通路，并且可能有助于避免噴射和生產(chǎn)部分之間的短路。這示出在圖3中，其示出了本發(fā)明方法的典型流動(dòng)圖形(加熱流體上升，而碳?xì)浠衔锵陆?。應(yīng)當(dāng)注意到，隨著更多的碳?xì)浠衔锟闪鲃?dòng)而巖層變得更可滲透，加熱流體穿入巖層越來越遠(yuǎn)。圖3還示出了噴射部分和生產(chǎn)部分的交錯(cuò)設(shè)置如何避免重大的短路情況。通過改變礫石填充的特征(例如，微粒尺寸分布)以及噴射/生產(chǎn)部分(例如可滲透性和間隔)，可以控制加熱流體和已生產(chǎn)的碳?xì)浠衔锏牧魉俸吐窂?。井眼中的礫石填充可以有助于確保流動(dòng)均勻地沿著井分布，尤其在較早的階段， 即直到由于融化了井周圍(尤其在其上或附近)的油而在巖層中形成足夠大的流動(dòng)通道。 一旦在巖層中建立了這種流動(dòng)通道，加熱流體可以進(jìn)一步穿入巖層(如圖3中流動(dòng)箭頭3. 1 至3. 3的漸增區(qū)域所示)。通過保持經(jīng)驗(yàn)穩(wěn)定和將巖層砂鎖定在合適的位置，礫石還可以執(zhí)行關(guān)于砂控制的功能。為了實(shí)現(xiàn)該功能，應(yīng)當(dāng)選擇礫石尺寸，從而巖層砂不能通過其中而流動(dòng)。用于此的通常使用的標(biāo)準(zhǔn)是所謂的Saucier標(biāo)準(zhǔn)，其相對(duì)于平均巖層砂粒徑而指定了平均礫石直徑。礫石尺寸通過參考周圍巖層的特征選擇，即應(yīng)當(dāng)充分可滲透，以允許蒸汽流出和油流入，但是足夠具有選擇性以防止砂等從巖層中進(jìn)入管道。典型的礫石尺寸(直徑)在 0. 05mm至2. Omm的范圍內(nèi)。礫石的可滲透性的典型值從10至2000達(dá)西，例如100至1000達(dá)西，這取決于礫石尺寸分布和類型。合適的實(shí)例是可滲透性范圍在500-1000達(dá)西的12/20 或16/20網(wǎng)狀鈣鉛碳硅石或者可滲透性在200達(dá)西左右的渥太華砂20/30或20/40網(wǎng)。如上所述，礫石填充還可以實(shí)現(xiàn)支撐巖層和因而防止巖層崩塌的功能。巖層崩塌是不合需要的，因?yàn)檫@可能阻滯蒸汽流，并且因而導(dǎo)致由于不均勻流動(dòng)阻力而引起的不均勻蒸汽分布。如果必要，可滲透部分可能需要通過在礫石填充之后關(guān)閉(或者相對(duì)可能性較小地通過打開)其中一些而進(jìn)行修改。還可能需要增加中間內(nèi)管，用于在礫石填充期間在一個(gè)管道(生產(chǎn)或噴射)中的回流。作為備選，或者附加地，為了使用礫石填充，井的水平油藏部分可以以類似于常規(guī) SAGD方法的方式加以襯墊，例如使用篩或槽型襯墊，噴射管道和生產(chǎn)管道位于該襯墊內(nèi)。在襯墊采取篩的情況下，這可以是可擴(kuò)張篩，其插入井眼中，并且在插入噴射和生產(chǎn)管道之前 (以及如果使用在插入礫石填充之前)擴(kuò)張。襯墊可以提供對(duì)巖層的額外支撐，其圍繞井， 并且協(xié)助砂控制。在一些情況下，當(dāng)不使用礫石填充時(shí)，沿著這種結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)的流動(dòng)阻力可以受限，因?yàn)槲雌仁拐羝刂植汲上嗤某潭?。使用礫石填充(單獨(dú)或者與襯墊組合) 可以提供遍布油藏部分的良好熱分布。在對(duì)井進(jìn)行襯墊的情況下，襯墊可以由諸如上述結(jié)合管道的可滲透部分所述的材料而形成。然而，雖然管道的可滲透部分不是連續(xù)的(即，它們由非可滲透部分而彼此分離)，襯墊優(yōu)選在井的水平部分的長度各處大體上是可滲透的(即，可滲透的程度不明顯改變，除非由出于制造和安裝理由而必須的間隔、即非可滲透部分)。這樣，可以確保加熱流體 (從噴射部分至巖層)的流出流以及生產(chǎn)碳?xì)浠衔?從巖層進(jìn)入井中，朝向生產(chǎn)部分)的流入流未受不必要的限制。因而，襯墊優(yōu)選可以采取細(xì)穿孔的篩，或者(尤其對(duì)于穩(wěn)定的巖層)預(yù)先鉆孔的襯墊。由于與常規(guī)雙井方法相比，本發(fā)明的單井可以位于較小井眼和較窄的油藏中，可能無需襯墊和礫石填充可以提供的額外穩(wěn)定。因而，襯墊和礫石填充對(duì)于本發(fā)明而言并非必需。避免使用襯墊和/或歷史填充提供了更簡單和更便宜的方法和井。因而，在一個(gè)優(yōu)選方面，井眼未被包裝，也未填充礫石，即生產(chǎn)管道和噴射管道存在于開放環(huán)面中。管道和本發(fā)明中的井眼/巖層界面之間的環(huán)面可以打開(即大體上不具有巖層部分)或填充有礫石。不考慮環(huán)形打開或填充有礫石，其可以加以襯墊或者不加襯墊。在現(xiàn)有技術(shù)的雙井SAGD中，使用產(chǎn)油的油井(producer)作為熔融階段中的噴射器，以便于加速井之間的熔融。產(chǎn)油油井在開始生產(chǎn)之前需要二次完井(re-completed)。 例如，在產(chǎn)油油井中使用以將油和冷凝蒸汽帶至表面的泵可能不能忍受蒸汽噴射，并因此需要在預(yù)加熱階段之前安裝，從而其將僅經(jīng)歷井的略涼的回流。常規(guī)雙井SAGD的又一缺點(diǎn)是通過未運(yùn)行的泵的噴射可能增加壓力的額外損耗。就無需使用生產(chǎn)管道用于噴射的意義而言，本發(fā)明的方法和井的優(yōu)點(diǎn)在于，在初始完井之后無需改變井的結(jié)構(gòu)。因而，生產(chǎn)大體上可以在噴射的同時(shí)開始。在本發(fā)明的方法中，一旦開始噴射加熱流體，接近井的油將開始變得可移動(dòng)(由于加熱降低了其粘性)。然而，在較早的階段，限制暴露至加熱流體的巖層的表面積(即，在開始時(shí)，僅將于井眼邊緣接觸的巖層部分暴露至加熱流體)。因而，在開始時(shí)生產(chǎn)相對(duì)較低， 并且隨著時(shí)間而增加，直至接近碳?xì)浠衔锷a(chǎn)和加熱流體的噴射率之間的平衡。為了避免在早生產(chǎn)階段返回井中的過多加熱流體(這是能量的浪費(fèi))，其可能是必需的，以限制該階段中的加熱流體的流動(dòng)，并且根據(jù)流體和巖層之間的熱傳遞能力的增加而使其增加(隨著其穿入巖層，這增加了加熱流體腔的漸增表面積)。作為選擇地，如果僅當(dāng)實(shí)現(xiàn)特定生產(chǎn)率而需要開始生產(chǎn)時(shí)，可以在本發(fā)明的方法中任選地包括預(yù)加熱步驟。用于本發(fā)明的方法的井的典型結(jié)構(gòu)包括向下鉆垂直或傾斜孔直至重油油藏的水平的第一步，隨后是延伸進(jìn)入油藏的大體上水平部分。優(yōu)選地，包裝井眼的垂直部分。隨后， 優(yōu)選地，將生產(chǎn)和噴射管道插入井中，從而噴射部分相對(duì)于生產(chǎn)間隔(部分)交錯(cuò)設(shè)置。隨后，優(yōu)選地使用本領(lǐng)域中已知的標(biāo)準(zhǔn)方法(參見實(shí)例2作為一個(gè)實(shí)例)而對(duì)鉆井進(jìn)行礫石填充。如果必需的話，在礫石填充期間可以在生產(chǎn)管和噴射管中使用內(nèi)管。構(gòu)建這種井的方法被認(rèn)為是形成了本發(fā)明的又一方面。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明的井，在比雙井系統(tǒng)更節(jié)省成本的意義而言，可以定位在否則未開發(fā)的區(qū)域中，例如出于經(jīng)濟(jì)的原因。例如，可以結(jié)合傳統(tǒng)雙井SAGD使用根據(jù)本發(fā)明的單井，即可以將本發(fā)明的單井設(shè)置在未排水的區(qū)域中(參見圖IB中的未排水楔形 1.4)。而且，由于本發(fā)明僅需要一個(gè)井以噴射和生產(chǎn)，其比雙井版本更節(jié)省成本。相關(guān)的節(jié)省使其經(jīng)濟(jì)可行，以使用比以往可行的更多的井，并且因而相對(duì)于雙井版本可以減少相鄰井之間的間距。這可以增加已排水巖層的比例。以這些方式，可以減少未排水的巖層量，使得生產(chǎn)更有效。以該方式使用本發(fā)明的井和所述井的陣列，因而形成了本發(fā)明的又一方面。根據(jù)本發(fā)明的井可以以任何規(guī)則或不規(guī)則的設(shè)置而定位，互相組合或者與已知的井組合(例如，傳統(tǒng)的SA⑶或楔形井設(shè)置)。例如井可以定位使得兩個(gè)上部井在大體上水平平面中大體上彼此平行，并且將下部井水平等距地定位在上部井之間。作為選擇地，井在水平面中可以彼此等距地間隔，任選地在上方和/或下方具有其他行的水平間隔的井，其中各行的井直接定位在彼此上方/下方，或者彼此水平地偏移。通常，在任意前述的設(shè)置中，相鄰的井將大體上彼此平行，然而，它們可以位于適于最大化從碳?xì)浠衔镉筒氐纳a(chǎn)的位置。優(yōu)選地，在本文所述的設(shè)置中，所有相鄰噴射/生產(chǎn)部分(無論在同一井眼或相鄰井中)相對(duì)彼此交錯(cuò)。交錯(cuò)指的是，當(dāng)從上方直接觀察時(shí)(在垂直間隔的管道或井的情況下)，任意噴射部分均與生產(chǎn)部分不重疊，反之亦然。在尤為優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)本發(fā)明的井的陣列，其中相鄰井配置使得它們的噴射部分相對(duì)彼此交錯(cuò)。由于任一井內(nèi)的生產(chǎn)部分將相對(duì)于其噴射部分交錯(cuò)設(shè)置，由于噴射部分的交錯(cuò)設(shè)置，相鄰井的生產(chǎn)部分將自動(dòng)彼此交錯(cuò)。本文所使用的術(shù)語“水平”應(yīng)當(dāng)理解為覆蓋了大體上平行，事實(shí)上，其中常規(guī)SAGD 方法能夠運(yùn)行的任何井方向。例如，井無需沿著筆直的路徑。將參考下列非限制性實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)例1一井構(gòu)造和碳?xì)浠衔锱．a(chǎn)1.從表面鉆出井的第一部分至油藏部分的起始處，并且包住該部分。2.鉆出(近似)水平油藏部分。3.插入兩根管(管道)，一根用于蒸汽噴射，而一根用于生產(chǎn)。生產(chǎn)管將通常在井跟端附近配備有泵。在插入井中之前，生產(chǎn)管沿著用于油(和冷凝和一些蒸汽)的流入流的油藏部分配備有離散的砂篩間隔。噴射管同樣配備有用于蒸汽噴射(同樣在插入之前) 的離散砂篩間隔。生產(chǎn)篩間隔和噴射篩間隔交錯(cuò)設(shè)置，以避免噴射器和生產(chǎn)器之間的短路， 例如如圖2和3中所示，其示出了根據(jù)本發(fā)明的井的垂直橫切面。4.為了進(jìn)一步改進(jìn)巖層中的熱分布，油藏部分任選地填充礫石(使用實(shí)例2的過程而填充有可滲透砂)。篩部分需要通過數(shù)字地刺激井和相鄰油藏中的流動(dòng)而均參考生產(chǎn) /噴射位置和礫石填充操作最優(yōu)化長度和距離。如果必需，篩部分可能需要通過在礫石填充之后關(guān)閉(或者較不可能地通過打開)其中一些而進(jìn)行修改。還可能必需的是添加中間內(nèi)管，用于在礫石填充期間的一個(gè)管道(生產(chǎn)或噴射)中的回流。5.開始噴射蒸汽。蒸汽將開始“熔融”鉆井周圍的巖層中的油(尤其在向上的方向上)。隨著更多的油熔融，蒸汽穿入巖層越來越遠(yuǎn)，使得含油巖層可滲透(通常1-10達(dá)西)。與冷凝蒸汽一起，油將流至生產(chǎn)管中的生產(chǎn)間隔，并且一些可能的蒸汽在冷凝之前與油一同流入生產(chǎn)器。6.在礫石不完全填充油藏部分中的環(huán)面的情況下，在高側(cè)存在流動(dòng)通道。這可能引起蒸汽的短路，但是預(yù)期將在加熱開始之后作為鉆井崩塌的結(jié)果而被填充。7.為了進(jìn)一步控制油藏中的流動(dòng)圖形，可以分別在生產(chǎn)和噴射部分中之一或兩者中使用流入或流出控制設(shè)備。實(shí)例2—礫石填充將礫石泥漿(自然的、仔細(xì)分類的砂微?；蛉斯の⒘?，通常直徑在0.3和2mm之間)和載液(水、油或凝膠)泵送通過井的環(huán)面(噴射和生產(chǎn)管的外側(cè))。液體通過噴射和生產(chǎn)管的篩部分泄漏，并且使得礫石沿著井的水平部分沉淀。礫石的所謂阿爾法波填充料從跟端開始并且朝向包頭的開孔。當(dāng)?shù)竭_(dá)包頭時(shí)，所謂的貝他波使用礫石而填滿孔，其從包頭開始并且移動(dòng)朝向跟端。一旦使用礫石填充了整個(gè)水平部分， 停止泵送。如果部分油藏部分未填充礫石，那么一旦鉆井附近的油熔融，油藏砂將崩塌，并且填充該空間。
權(quán)利要求
1.一種用于從存在井眼的地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏姆椒ǎ渲猩a(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，所述方法包括經(jīng)由所述噴射管道將加熱流體噴射進(jìn)入油藏，其特征在于經(jīng)由沿著噴射管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(噴射部分)而釋放所述加熱流體， 并且經(jīng)由沿著生產(chǎn)管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(生產(chǎn)部分)而收集已生產(chǎn)的碳?xì)浠衔铩?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述生產(chǎn)部分和噴射部分相對(duì)彼此交錯(cuò)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中管道的可滲透部分位于井眼的大體上水平的部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中生產(chǎn)和噴射同時(shí)發(fā)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述加熱流體包括下列一種或多種蒸汽、二氧化碳、氮?dú)?、廢氣或(V6碳?xì)浠衔铩?br> 6.一種從地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏木?，所述井包括井眼，其中生產(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，其特征在于每條管道均包括多個(gè)離散可滲透部分，用于通過流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井，其中管道的可滲透部分位于井眼的大體上水平部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7中所述的井，其中管道中的可滲透部分彼此交錯(cuò)，從而位于噴射管道上的可滲透部分(噴射部分)相對(duì)于位于生產(chǎn)管道上的可滲透部分(生產(chǎn)部分)縱向間隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任意一項(xiàng)所述的井，其中管道和井眼/巖層界面之間的環(huán)面包括礫石填充。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任意一項(xiàng)所述的井，其中管道和井眼/巖層界面之間的環(huán)面是開孔。
11.一種井陣列，包括如權(quán)利要求6至10中任意一項(xiàng)所述的井，其中相鄰井配置使得它們的噴射部分相對(duì)彼此交錯(cuò)。
全文摘要
本發(fā)明涉及單井蒸汽輔助重力泄油。特別地，本發(fā)明提供了一種用于從存在井眼的地表下油藏中回收碳?xì)浠衔锏姆椒?，其中生產(chǎn)管道和噴射管道位于井眼中，所述方法包括經(jīng)由所述噴射管道將加熱流體噴射進(jìn)入油藏，其特征在于經(jīng)由沿著噴射管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(噴射部分)而釋放所述加熱流體，并且經(jīng)由沿著生產(chǎn)管道的長度定位的多個(gè)離散可滲透部分(生產(chǎn)部分)而收集已生產(chǎn)的碳?xì)浠衔铩?br> 文檔編號(hào)E21B43/24GK102395752SQ201080016679
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者H·薛霍爾特 申請(qǐng)人:斯塔特伊公司