一种稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统及采油方法

摘要

一种稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统及采油方法。方法包括：在油藏目标区域打井，自上而下钻穿地层、油层、隔层及天然气层，井筒连通油层和气层，并对油层和气层进行射孔；选定眼管长度，安装流量计、压力计和流量控制阀；下入生产管柱和电缆，生产管柱依次串接第一油管、抽油泵、眼管、封隔器、及第二油管，电缆传导信号；坐封封隔器；安装采油树和抽油机；关井，打开流量控制阀，使天然气流入油层；关闭流量控制阀，然后焖井；达到设计焖井时间后，开井采油。本发明充分利用天然气层自身的高压能量，使天然气从气层经井筒直接流入稠油油层，避免了工艺流程复杂、作业成本高、能耗大的问题，同时天然气吞吐效率较高，采油效率大幅提升。

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其是指一种稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统及采 油方法。

背景技术

目前，稠油油藏常采用注蒸汽吞吐、SAGD、注天然气吞吐、火烧油层、泵上掺稀举 升等方法进行开采。其中，注天然气吞吐的采油方法主要是将气层中的天然气采出地面， 获得天然气气源，再用压缩机通过油井将天然气注入油层（吞气过程），天然气溶解到原 油中，降低原油黏度，然后，再打开油井将原油和溶解在原油中的天然气一块采出（吐气 过程）。

吐玉克稠油油藏是国内第一个进行天然气吞吐试验的油田。试验阶段采用液态天然气 (LNG)作为气源，并采用如下注入工艺：将LNG储罐中的液态天然气经低温液态增压泵增 压至压缩机入口，经LNG汽化器汽化后进入压缩机入口缓冲罐，压缩机增压后，进入配气 阀组计量后分配至注入井口。具体注气流程为:LNG储罐→低温液态增压泵→汽化器→压 缩机入口缓冲罐→注气压缩机→配气阀组→(经单井管线)注气井（殷百寿，李军，稠油天然 气吞吐试验地面工艺技术，油气田地面工程第26卷第10期，2007：24）。目前，吐玉克 油田和鲁克沁油田实施了天然气吞吐注采一体化技术，该技术需满足以下要求：（1）优化 完井和固井方式，为满足注气吞吐气密封性能要求，防止注气过程中发生气窜，确保注气 安全，对于水平井直井段、直井油层采用长水泥固井段加直井段全程气密封套管完井；（2） 研制天然气吞吐气密封井口及配套工具，能够在高压下实现气密封；注入过程中，要将泵 提出泵座悬挂在井口，确保天然气从油管安全注入；井口在一定高度内，能够满足有杆泵 采油需求；气密封井口及配套工具主要包括光杆连接器、高压气密封井口、标准套管头、 光杆密封器等；（3）针对天然气吞吐注气过程中对管柱气密封的要求，综合考虑注气过程 中高压气密封性及生产安全可靠性、设计了注气吞吐注气采油一体化管柱；（4）为满足既 可以注气又可以生产，设计了注采切换工艺（具体装置请参考以下文章：巩小雄，王爱华， 李军等，深层稠油天然气吞吐注采一体化技术研究与应用，石油天然气学报，第30卷第1 期，2008：303-305；白彦华简家斌，稠油天然气吞吐注采一体化技术研究，石油机械， 第36卷第8期，2008：74-77）。

上述技术对完井及固井方式、井口及配套工具、采油管柱及注采切换工艺有极高的要 求，工艺及操作流程非常复杂、作业成本昂贵、能耗大。

发明内容

鉴于背景技术中所述的缺陷，本发明的目的，是提供一种稠油油藏天然气吞吐采油工 艺系统及采油方法，充分利用天然气层的自身高压能量，使天然气从气层经井筒直接流入 稠油油层，避免了工艺流程复杂、作业成本高、能耗大的问题。

上述本发明的目的，是由以下的技术方案所实现的：

首先需要说明的是，在实际生产操作过程中，常规稠油开采所需要的抽油机、采油树、 挂泵装置、抽油泵、抽油杆、尾管、筛管等装置均配合本发明。因为这些装置的结构、作 用、安装方法及使用方法已经普及，本发明不再对上述装置的结构、作用、安装方法及使 用方法一一赘述。

本发明提供一种稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统，在井筒中下入有生产管柱，所述 生产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 对应油层和天然气层的位置均具有射孔段；所述封隔器的设置位置位于油层与天然气层之 间，以封隔油层与天然气层之间的油套环空。

如上所述的稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统，第二油管里设有用于监测天然气流量 的流量计及用于监测天然气压力的压力计；第二油管末端设置有用于控制天然气进入油管 流量的流量控制阀。

如上所述的稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统，其特征在于，所述流量计通过第一电 缆与位于地面端的流量计终端连接，流量计终端显示流量数值；所述压力计通过第二电缆 与位于地面端的压力计终端连接，压力计终端显示压力数值；所述流量控制阀通过第三电 缆与位于地面端的流量控制阀终端连接，通过流量控制阀终端调节流量控制阀阀门大小， 以控制天然气流量；所述采油工艺系统在井口还安装有采油树，所述采油树上设置有第一 电缆孔、第二电缆孔及第三电缆孔，以便第一电缆、第二电缆及第三电缆分别对应穿过； 电缆孔与电缆之间的间隙通过橡胶垫密封。

如上所述的稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统，其特征在于，所述第一电缆从所述流 量计终端伸出，穿过采油树上的第一电缆孔，沿井口延伸入油套环空，再通过眼管的孔眼 进入眼管内部并向下延伸至第二油管，与位于第二油管中的流量计连接；所述第二电缆从 所述压力计终端伸出，穿过采油树上的第二电缆孔，沿井口延伸入油套环空，再通过眼管 的孔眼进入眼管内部并向下延伸至第二油管，与位于第二油管中的压力计连接；所述第三 电缆从所述流量控制阀终端伸出，穿过采油树上的第三电缆孔，沿井口延伸入油套环空， 再通过眼管的孔眼进入眼管内部并向下延伸至第二油管，与第二油管末端串接的流量控制 阀连接。

本发明还提供一种稠油油藏天然气吞吐采油方法，包括：

步骤A：在油藏目标区域打油井，自上而下地钻穿地层、油层、隔层及天然气层，通 过井筒使油层和气层连通，并对对应油层和天然气层的井筒段进行射孔；

步骤B：根据眼管材料强度、天然气层的产能及隔层厚度选用适当长度的眼管；在一 根第二油管中设置用于监测天然气流量的流量计及用于监测天然气压力的压力计，在第二 油管末端设置用于控制天然气流量的流量控制阀，将流量计、压力计和流量控制阀的电缆 分别穿过第二油管和眼管上的孔眼，并使各条电缆的预留长度略大于井筒的深度；

步骤C：依序连接第一油管、抽油泵、眼管、封隔器及第二油管，组成生产管柱，在 井筒中下入该生产管柱，同时下入第一电缆、第二电缆及第三电缆，并坐封该封隔器至井 筒内对应油层与天然气层之间的位置；将第一电缆、第二电缆及第三电缆的自由端分别对 应穿过采油树上的第一电缆孔、第二电缆孔及第三电缆孔，分别与流量计终端、压力计终 端及流量控制阀终端相接；安装采油树、抽油机等常规井口装置；

步骤D：关闭抽油机和采油树上的油嘴以关井，打开流量控制阀的阀门，使天然气经 过第二油管管段、眼管、油套环空流入油层；

步骤E：关闭流量控制阀的阀门，然后焖井；

步骤F：达到设计焖井时间后，保持流量控制阀的阀门关闭，开启所述抽油机和油嘴， 开井采油。

如上所述的方法，其中：在所述步骤E中，当所述流量计监测的天然气注入量达到预 定值后，再关闭流量控制阀的阀门。

如上所述的方法，其中：在步骤F的采油过程中，当原油产量达不到设计目标时，重 复所述步骤D至步骤F。

如上所述的方法，在步骤C和步骤D之间还包含如下步骤：

步骤C’：首先关闭所述流量控制阀的阀门，开启所述抽油机和油嘴进行采油，直至采 油量低于设计产能时，再进行所述步骤D。

借由以上技术方案，本发明的特点及优点在于：

本发明提出的采油工艺系统及采油方法，尤其适合于在稠油油层下部发育大规模异常 高压天然气层的情况。对于非异常高压或规模较小、产能较低的天然气层，天然气层与稠 油油层之间的压差不够大、天然气层能量低，可先采用其它开采稠油的方法进行开采，随 着开采的进展，稠油油层压力会逐渐降低，当天然气层与油层之间的压差达到一定值时， 就可采用本发明提出的采油工艺系统及采油方法。

本发明通过井筒将天然气层和油层连通，充分利用天然气层与油层之间的压差，引天 然气自动流入油层，降低原油黏度，实现天然气吞吐采油，而不需要特殊的完井及固井方 式、井口装置、采油管柱及注采切换工艺。所以本发明在提高原油产量和采收率的基础上， 特别具有工艺流程简单、采油作业成本低、能耗低等诸多优势，提高了油田经济效益。

附图说明

图1为本发明在吞气过程中的示意图；

图2为本发明在吐气过程中的示意图。

具体实施方式

为令本发明的目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明， 并请一并参阅附图及部件标号。

请参阅图1，首先介绍本发明的采油工艺系统。

一种稠油油藏天然气吞吐采油工艺系统，在井筒5中下入有一套生产管柱1，所述生 产管柱1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在对应油层8和天然气层13的位置均具有射孔段，各射孔段开设多个炮眼19 （或14）；所述眼管9的长度由眼管9材料强度、天然气层13的产能及隔层10厚度决定； 所述封隔器17的设置位置位于油层8与天然气层13之间，用于封隔油层8与天然气层13 之间的油套环空18（指的是生产管柱1与套管28之间的环空），且封隔器17的位置在眼 管9强度允许的情况下应尽量靠近天然气层13，以保证眼管9有足够的长度，即具有足够 多的孔眼90，从而为天然气提供尽可能多的流通通道。

所述第二油管12里设有用于监测天然气流量的流量计11及用于监测天然气压力的压 力计16；第二油管12末端设有用于控制天然气流量的流量控制阀15。

较佳地，所述流量计11通过第一电缆21与位于地面端的流量计终端26连接，流量计 终端26显示流量数值；所述压力计16通过第二电缆22与位于地面端的压力计终端25连 接，压力计终端25显示压力数值；所述流量控制阀15通过第三电缆6与位于地面端的流 量控制阀终端2连接，通过流量控制阀终端2调节流量控制阀15的阀门大小，从而控制天 然气流量；所述采油工艺系统在井口还安装有采油树29，所述采油树上设有第一电缆孔31、 第二电缆孔32及第三电缆孔30，以便第一电缆21、第二电缆22及第三电缆6分别对应穿 过；电缆孔与电缆之间的间隙通过橡胶垫密封。

较佳地，所述第一电缆21从所述流量计终端26伸出，穿过采油树29上的第一电缆孔 31，沿井口24延伸入油套环空18，再通过眼管9的孔眼90进入眼管9内部并向下延伸至 第二油管12，与位于第二油管12中的流量计11连接；所述第二电缆22从所述压力计终 端25伸出，穿过采油树29上的第二电缆孔32，沿井口24延伸入油套环空18，再通过眼 管9的孔眼90进入眼管9内部并向下延伸至第二油管12，与位于第二油管12中的压力计 16连接；所述第三电缆6从所述流量控制阀终端2伸出，穿过采油树29上的第三电缆孔 30，沿井口24延伸入油套环空18，再通过眼管9的孔眼90进入眼管9内部并向下延伸至 第二油管12，与第二油管12末端串接的流量控制阀15连接。

请一并参阅图1及图2，下面将介绍稠油油藏天然气吞吐的采油方法，该方法包括：

步骤A：在油藏目标区域打油井3，自上而下地钻穿地层4、油层8、隔层10及天然 气层13，通过井筒5使油层8和天然气层13连通，并对对应油层8和天然气层13的井筒 段进行射孔；

步骤B：根据眼管材料强度、天然气层13的产能及隔层10厚度选用适当长度的眼管9； 在第二油管12中设置用于监测天然气流量的流量计11及用于监测天然气压力的压力计16， 在第二油管12末端设置用于控制天然气流量的流量控制阀15，将流量计11、压力计16和 流量控制阀15的电缆分别穿过第二油管12和眼管9上的孔眼90，并使各条电缆的长度略 大于井筒5的深度；

步骤C：依序连接第一油管7、抽油泵20、眼管9、封隔器17及第二油管12，组成生 产管柱1，在井筒5中下入所述生产管柱1，同时下入第一电缆21、第二电缆22及第三电 缆6，并坐封封隔器17至井筒5内对应油层8与天然气层13之间的位置；将第一电缆21、 第二电缆22及第三电缆6的自由端分别穿过采油树29上的第一电缆孔31、第二电缆孔32 及第三电缆孔30，然后分别与流量计终端26、压力计终端25及流量控制阀终端2相接； 安装采油树29、抽油机等常规井口装置；

步骤D：关闭抽油机和采油树29上的油嘴27以关井，打开流量控制阀15的阀门，使 天然气经过第二油管管段12、眼管9、油套环空18流入油层8，此时天然气的流向如图1 中的箭头所示；

步骤E：关闭流量控制阀15的阀门，然后焖井；

步骤F：达到设计焖井时间后，保持流量控制阀15的阀门关闭，开启抽油机和油嘴27， 开井采油，此时原油的流向如图2中箭头所示。

在所述步骤E中，当所述流量计11所监测的天然气注入量达到预定值后，再关闭流量 控制阀15的阀门。天然气注入量的预定值提前用油藏工程和数值模拟等方法论证。

较佳地，在步骤F的采油过程中，当原油产量达不到设计目标时，重复所述步骤D至 步骤F。原油产量是一个动态的过程，随着原油的开采，较稀的油液会率先被开采出，而 较浓稠的油液会留在油层中逐渐积累，导致产量降低。一旦原油产量低于设计值，就可以 启动本发明的天然气吞吐采油方法，通过将天然气溶入油层稀释稠油，以利于原油的正常 产出。

较佳地，在步骤C和步骤D之间还包含如下步骤：

步骤C’：首先关闭所述流量控制阀15的阀门，开启抽油机和油嘴27进行采油，直 至采油量低于设计产能时，再进行所述步骤D。此步骤表明，在开采初期不需要进行天然 气吞吐的阶段，可以照常进行采油作业，直至采油量不符合要求再开启天然气吞吐。

本发明的前提或适用条件是天然气层的折算压力（指天然气从天然气层产出后，经井 筒到达油层位置处的剩余压力）远远大于油层的压力，且天然气层储量大、产能高；天然 气层与油层之间的压差越大、气层产能越高，则吞气过程越容易进行。

若天然气层折算压力略高于、约等于、或略低于油层压力，或天然气层储量较小、产 能较低，天然气层不具有足够的能量使天然气大量注入油层，此时就要分以下两种情况：1、 对于原油黏度不太高的稠油油层，如果油井可以达到设计产能，则可以先直接进行上述步 骤C’进行开采；2、对于原油黏度非常高的稠油油层，如果油井不能达到设计产能，则必 须首先采取措施，比如井筒加热等，将稠油先进行一定程度的降黏才能进行上述步骤C’进 行开采。随着油层的开采，油层压力逐渐降低，产能下降，而天然气层与油层之间的压力 差就会逐渐加大，当天然气层与油层之间的压差达到一定值（通过油藏工程方法和数值模 拟方法论证）时，就可以进行上述的步骤D进行天然气吞气过程。

以上所举仅为本发明示意性的部分实施例，并非用以限制本发明的范围，任何本领域 的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括 在本专利保护范围之内。