水淹厚层稠油点火系统及点火方法与流程

1.本发明涉及稠油开采技术领域，尤其涉及油田开发后期应用的一种水淹厚层稠油点火系统及点火方法。


背景技术：

2.目前国内大部分稠油区块处于注蒸汽开发后期，开采难度极大，油层纵向动用不均矛盾凸显，上部油层超覆严重，特别是水淹厚层稠油，动用程度仅为整个油层段1/3左右。
3.火烧油层是稠油开发后期最有效的开发方式之一，其成功的关键是油层点火。电点火技术作为一种行之有效的点火技术已广泛用于火驱开发，现有技术中存在一种火烧油层可收卷式电点火及监测系统(中国专利zl201310078305x)，一种利用分段火驱开采提高厚层块状稠油采收率的方法(中国专利zl2010101544762)，一种提高厚层稠油油藏火驱效果的井网及方法(中国专利zl 2015109008520)，上述专利主要从油藏地质构造条件及井网部署方面考虑提高厚状油层火驱开发的采收率，未对单井如何实施高温点火进行阐述，也未提及水淹层的点火方式；现有技术中存在一种水淹火驱油藏油基可燃封堵工艺(中国专利zl2019100141553)，一种乳化重油法水淹火驱油藏可燃封堵工艺(中国专利zl2019100142217)，一种水淹火驱油藏油基可燃封堵剂(中国专利2019100141661)，上述专利主要是对水淹多层稠油油藏进行选择性封堵，但未对管柱结构进行阐述，未提及水淹厚状油层如何点火；现有技术中存在一种火烧油层分层点火方法(中国专利zl 2014106437892)，一种火驱点火方法及其管柱(中国专利zl2015105627288)，均选用封隔器进行封隔，双层管分别注气分别点火，适用于薄互层稠油点火，但对于单个厚层水淹油层仍由其局限性，这里不再赘述。
4.以目前管柱结构及点火方式，无法实现液面下底部厚层稠油的高温点火，无法实现纵向上的有效动用。
5.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种水淹厚层稠油点火系统及点火方法，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种水淹厚层稠油点火系统及点火方法，克服现有技术中存在的问题，本发明采用了移动点火与监测一体化工艺以及高温可熔开关的助燃调剖工艺，实现整个油层段的高温点火及高效动用。
7.本发明的目的是这样实现的，一种水淹厚层稠油点火系统，包括点火注气管柱，所述点火注气管柱包括油管，所述油管的侧壁下部设置可熔滑套开关；所述油管内移动穿设点火监测一体化结构，所述点火监测一体化结构包括连续管式电点火器，所述连续管式电点火器的底端设置点火器加热段；所述点火监测一体化结构还包括测温光纤，所述测温光纤位于所述点火器加热段的下方设置光纤测温点，所述连续管式电点火器和所述测温光纤的顶端电连接于地面数据采集及功控部。
8.在本发明的一较佳实施方式中，所述点火监测一体化结构包括外护管，所述连续管式电点火器包括加热电缆和所述点火器加热段，所述点火器加热段位于所述外护管的底端，所述加热电缆穿设于所述外护管内，所述点火器加热段与所述加热电缆的底端电连接，所述加热电缆的顶端与地面数据采集及功控部电连接；所述测温光纤穿设通过所述外护管和所述点火器加热段；所述外护管内还填充矿物绝缘材料单元。
9.在本发明的一较佳实施方式中，所述点火器加热段的底端连接向下延伸且底端封闭的测温光纤保护管，所述光纤测温点位于所述测温光纤保护管内，所述测温光纤保护管的侧壁上设置径向透孔。
10.在本发明的一较佳实施方式中，还包括起下注入装置，所述起下注入装置包括收卷装置、导向器和注入装置，所述点火监测一体化结构的顶端缠绕于所述收卷装置，所述点火监测一体化结构通过所述导向器后穿过所述注入装置，所述注入装置用于将所述点火监测一体化结构下入井内。
11.在本发明的一较佳实施方式中，所述点火注气管柱还包括油管外侧径向间隔套设的套管，所述油管的外壁和所述套管的内壁之间构成油套环空，所述套管的底部设置筛管，所述筛管的底部封闭且所述筛管的侧壁上设置射孔段；所述油管上套设封隔器，所述封隔器用于封隔水淹厚油层和其上方的油套环空；所述油管的外壁上设置一个或多个所述可熔滑套开关，所述可熔滑套开关对应的油层处注有高温暂堵助燃剂。
12.在本发明的一较佳实施方式中，所述油管的顶部连通地面上的注气管汇，所述套管的顶部连通地面上的套管管汇，所述注气管汇上连通设置第一压力传感器，所述套管管汇上连通设置第二压力传感器；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述地面数据采集及功控部电连接。
13.在本发明的一较佳实施方式中，所述封隔器为加热坐封式封隔器。
14.本发明的目的还可以这样实现，一种点火方法，使用前述的水淹厚层稠油点火系统，采用移动点火监测一体化工艺方法和高温可熔开关的助燃调剖工艺方法，完成整个油层段的高温点火及动用。
15.在本发明的一较佳实施方式中，所述的点火方法包括以下步骤：
16.步骤a、井内下入并固定套管；试注并采集井内数据；
17.步骤b、根据井内数据配比高温暂堵助燃剂；
18.步骤c、下入油管并通过油管向上部油层内打入高温暂堵助燃剂；
19.步骤d、通过油管注气，油管内下入点火监测一体化结构，至点火器加热段到达封隔器，开启连续管式电点火器对封隔器进行加热坐封；
20.步骤e、点火监测一体化结构继续下行，至点火器加热段到达水淹界面位以下，开启连续管式电点火器，将底部油层积水加热成过热蒸汽，判断水淹界面位位置；
21.步骤f、水淹界面位降至射孔段以下时，开启连续管式电点火器，高温加热点燃下部油层；
22.步骤g、上提点火监测一体化结构，至点火器加热段到达可熔滑套开关，开启连续管式电点火器，加热熔化可熔滑套开关；
23.步骤h、可熔滑套开关打开后，在热空气作用下高温暂堵助燃剂向远端地层推进燃烧，点燃上部油层；
24.步骤i、上提点火监测一体化结构，进行吸气剖面测试后评价。
25.在本发明的一较佳实施方式中，步骤d至步骤h的移动点火过程中，第一压力传感器、第二压力传感器和点火监测一体化结构内的测温光纤、加热电缆均与地面数据采集及功控部电连接，地面数据采集及功控部对地面压力信号、井下温度信号和采集连续管式电点火器的电信号进行采集和调控。
26.在本发明的一较佳实施方式中，步骤e中，根据第一压力传感器测得的压力值折算蒸汽湿饱和压力，光纤测温点测得的温度高于蒸汽湿饱和压力线对应的饱和温度，积水加热构成过热蒸汽。
27.在本发明的一较佳实施方式中，水淹界面位降至射孔段以下，开启连续管式电点火器，高温点火3～5d，温度在450℃以上，完成下部油层点火，持续注气维持下部油层燃烧。
28.在本发明的一较佳实施方式中，步骤g中，开启连续管式电点火器，光纤测温点测得的温度达到350℃以上，可熔滑套开关熔化打开；步骤h中，点燃上部油层，油层持续加热450℃以上，加热5～7d，完成整个油层段的高温点火，在持续注气过程中，利用起下注入装置将点火监测一体化结构提出。
29.在本发明的一较佳实施方式中，步骤a中，下入试注管柱进行试注，在注气过程中，下入吸气剖面测试仪进行吸气剖面，判断吸气层段厚度及水淹界面位的位置，同时利用c/o比测井仪器测试油层段的含油饱和度。
30.由上所述，本发明提供的一种水淹厚层稠油点火系统及点火方法具有如下有益效果：
31.本发明提供的水淹厚层稠油点火系统及点火方法中，使用油管内移动穿设的点火监测一体化结构实现移动点火与监测一体化，油管上设置的可熔滑套开关能在连续管式电点火器的高温点火加热作用下打开，实现助燃调剖，从而实现整个油层段的高温点火及高效动用。
附图说明
32.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
33.图1：为本发明的水淹厚层稠油点火系统的示意图。
34.图2：为本发明的点火监测一体化结构的示意图。
35.图3：为图2中a-a剖视图。
36.图4：为本发明的连续管式电点火器的示意图。
37.图5：为本发明的水淹厚层稠油点火系统进行上部油层点火时的状态示意图。
38.图中：
39.100、水淹厚层稠油点火系统；
40.1、点火注气管柱；
41.11、油管；12、可熔滑套开关；13、套管；14、筛管；141、射孔段；15、封隔器；16、注气管汇；17、套管管汇；
42.2、点火监测一体化结构；
43.21、连续管式电点火器；211、点火器加热段；212、加热电缆；
44.22、测温光纤；221、光纤测温点；
45.23、外护管；
46.24、矿物绝缘材料单元；
47.25、测温光纤保护管；
48.3、地面数据采集及功控部；
49.4、起下注入装置；41、收卷装置；42、导向器；43、注入装置；
50.5、高温暂堵助燃剂；
51.61、第一压力传感器；62、第二压力传感器；
52.81、下部油层；82、上部油层；83、水淹界面位。
具体实施方式
53.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
54.在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
55.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
56.如图1至图5所示，本发明提供一种水淹厚层稠油点火系统100，包括点火注气管柱1，点火注气管柱1包括油管11，油管11的侧壁下部设置可熔滑套开关12；油管11内移动穿设点火监测一体化结构2，点火监测一体化结构2包括连续管式电点火器21，连续管式电点火器21的底端设置点火器加热段211；点火监测一体化结构2还包括测温光纤22，测温光纤22位于点火器加热段211的下方设置光纤测温点221，连续管式电点火器21和测温光纤22的顶端电连接于地面数据采集及功控部3。
57.本发明提供的水淹厚层稠油点火系统中，使用油管内移动穿设的点火监测一体化结构实现移动点火与监测一体化，油管上设置的可熔滑套开关能在连续管式电点火器的高温点火加热作用下打开，实现助燃调剖，从而实现整个油层段的高温点火及高效动用。
58.进一步，如图1、图2、图3、图4所示，点火监测一体化结构2包括外护管23，连续管式电点火器21包括加热电缆212和前述的点火器加热段211，点火器加热段211位于外护管23的底端，加热电缆212穿设于外护管23内，点火器加热段211与加热电缆212的底端电连接，加热电缆212的顶端与地面数据采集及功控部3电连接；测温光纤22穿设通过外护管23和点火器加热段211；外护管23内还填充矿物绝缘材料单元24。在本实施方式中，点火监测一体
化结构2是将测温光纤22(铠装光纤，也可以是热电偶)、加热电缆212(镍铬加热电缆)和矿物绝缘材料单元24预制在外护管23内，利用现有的mi电缆制造工艺制作而成。
59.进一步，如图1、图2所示，点火器加热段211的底端连接向下延伸且底端封闭的测温光纤保护管25，光纤测温点221位于测温光纤保护管25内，测温光纤保护管25的侧壁上设置径向透孔。
60.在本发明的一具体实施例中，点火器加热段211的长度为20m，功率为100kw左右；测温光纤22穿过点火器加热段211，光纤测温点221位于点火器加热段211的下方，测温光纤22底端伸出点火器加热段211至少3m，由测温光纤保护管25进行保护，测温范围是0～700℃。
61.进一步，如图1所示，水淹厚层稠油点火系统100还包括起下注入装置4，起下注入装置4包括收卷装置41、导向器42和注入装置43，点火监测一体化结构2的顶端缠绕于收卷装置41，点火监测一体化结构2通过导向器42后穿过注入装置43，注入装置43用于将点火监测一体化结构2下入井内。
62.进一步，如图1、图5所示，点火注气管柱1还包括油管11外侧径向间隔套设的套管13，油管11的外壁和套管13的内壁之间构成油套环空，套管13的底部设置筛管14，筛管14的底部封闭且筛管14的侧壁上设置射孔段141；油管11上套设封隔器15，封隔器15用于封隔水淹厚油层和其上方的油套环空，在本实施方式中，封隔器15为加热坐封式封隔器，通过连续管式电点火器点火对封隔器进行加热坐封，一般地，封隔器15安装在下部油层81(稠油厚状油层)的顶界上方5～10m处，避开套管13的接箍(现有技术，图中未示出)；油管11的外壁上设置一个或多个可熔滑套开关12，可熔滑套开关12对应的油层处注有高温暂堵助燃剂5。
63.根据吸气测试及含油饱和度测试结果，配比高温暂堵助燃剂5，高温暂堵助燃剂5用量根据吸气情况、油藏孔渗特性及顶替半径(前述数据在注气点火前根据测试仪器测量)进行计算，高温暂堵助燃剂5可以由沥青、煤粉及污油泥等一种或几种组合。在热空气作用下，高温暂堵助燃剂5能向远端地层推进燃烧，点燃上部油层82并形成连续火线，燃烧后形成的胶质及煤泥渣有助于改善整个油层段的吸气效果。高温暂堵助燃剂5对吸气好的上部油层82进行暂堵调剖，改善下部油层81吸气状况，同时对上部油层82地层内亏空原油进行补充，起到助燃点火的目的。
64.进一步，如图1所示，油管11的顶部连通地面上的注气管汇16，套管13的顶部连通地面上的套管管汇17，注气管汇16上连通设置第一压力传感器61，套管管汇17上连通设置第二压力传感器62；第一压力传感器61和第二压力传感器62均与地面数据采集及功控部3电连接。第一压力传感器61和第二压力传感器62监测地面压力，并传递地面压力信号给地面数据采集及功控部3。
65.本发明还提供一种点火方法，其使用前述的水淹厚层稠油点火系统100，采用移动点火监测一体化工艺方法和高温可熔开关的助燃调剖工艺方法，完成整个油层段的高温点火及动用。
66.具体地，本发明的点火方法包括以下步骤：
67.步骤a、井内下入并固定套管13；试注并采集井内数据；
68.具体地，套管13施工结束后，先下入试注管柱(现有技术，图中未示出)进行试注，试注管柱下至下部油层81(稠油厚状油层)的顶界，在注气过程中，下入吸气剖面测试仪(现
有技术，图中未示出)进行吸气剖面，判断吸气层段厚度及水淹界面位83的位置，同时利用c/o比测井仪器(现有技术，图中未示出)测试油层段的含油饱和度。
69.步骤b、根据井内数据配比高温暂堵助燃剂5；
70.具体地，根据吸气测试及含油饱和度测试结果(吸气情况、油藏孔渗特性及顶替半径)，配比高温暂堵助燃剂5，高温暂堵助燃剂5可以由沥青、煤粉及污油泥等一种或几种组合。
71.步骤c、下入油管11并通过油管11向上部油层82内打入高温暂堵助燃剂5；
72.具体地，根据水淹界面位83的位置，下入油管11至水淹界面位83上方3～5m左右，通过油管11向上部油层82内打入高温暂堵助燃剂5，高温暂堵助燃剂5对吸气好的上部油层82进行暂堵调剖，改善下部油层81吸气状况，同时对上部油层82地层内亏空原油进行补充，起到助燃点火的目的。
73.步骤d、通过油管11注气，油管11内下入点火监测一体化结构2，至点火器加热段211到达封隔器15，开启连续管式电点火器21对封隔器15进行加热坐封；
74.具体地，点火监测一体化结构2下入经油管下入井内，当连续管式电点火器21的点火器加热段211到达封隔器15时，通过第一压力传感器61、第二压力传感器62和点火监测一体化结构2内的测温光纤22、加热电缆212对地面压力信号、井下温度信号和采集连续管式电点火器21的电信号进行监测，并将各信号传递至地面数据采集及功控部3；开启连续管式电点火器21对封隔器15进行加热坐封，套管管汇17上连接的第二压力传感器62监测环空内压力，通过油套管压差判断封隔器坐封情况。
75.步骤e、点火监测一体化结构2继续下行，至点火器加热段211到达水淹界面位83以下，如图1所示，开启连续管式电点火器21，将底部油层积水加热成过热蒸汽，判断水淹界面位83位置；
76.具体地，封隔器15坐封后，继续将连续管式电点火器21下至水淹界面位83以下，重新开启连续管式电点火器21，对底部油层积水(井筒内的油水混合介质)进行加热，形成过热蒸汽后与油管11注入空气混合点燃下部油层；根据光纤测温点221测得温度判断液面的下降情况。
77.根据第一压力传感器测得的压力值折算蒸汽湿饱和压力，光纤测温点测得的温度高于蒸汽湿饱和压力线对应的饱和温度，积水加热构成过热蒸汽。
78.判断水蒸气是否达到过热态、加热功率及加热时间：依据传热学、能量守恒定律及水蒸气热力学性质进行计算，蒸汽湿饱和压力可参照注气管汇16上的第一压力传感器61进行折算，当光纤测温点221的温度高于湿饱和压力线对应的饱和温度，即为过热蒸汽，根据不同位置光纤测温点221的温度判断是否形成过热蒸汽，亦可判断水淹界面位83。
79.步骤f、水淹界面位83降至射孔段141以下时，开启连续管式电点火器21，高温加热点燃下部油层81；
80.具体地，根据光纤测温点221测得温度判断液面的下降情况，当水淹界面位83降至射孔段141以下位置时，开启连续管式电点火器，高温点火3～5d，温度在450℃以上，完成下部油层点火，持续注气维持下部油层燃烧。
81.步骤g、上提点火监测一体化结构2，至点火器加热段211到达可熔滑套开关12，如图5所示，开启连续管式电点火器21，加热熔化可熔滑套开关12；
82.步骤h、可熔滑套开关12打开后，在热空气作用下高温暂堵助燃剂5向远端地层推进燃烧，点燃上部油层82；
83.具体地，步骤g中，开启连续管式电点火器21，光纤测温点221测得的温度达到350℃以上，可熔滑套开关12熔化打开；步骤h中，点燃上部油层82，油层持续加热450℃以上，加热5～7d，完成整个油层段的高温点火，在持续注气过程中，利用起下注入装置4将点火监测一体化结构2提出。
84.进一步，步骤d至步骤h的移动点火过程中，第一压力传感器61、第二压力传感器62和点火监测一体化结构2内的测温光纤22、加热电缆212均与地面数据采集及功控部3电连接，地面数据采集及功控部3对地面压力信号、井下温度信号和采集连续管式电点火器的电信号进行采集和调控。
85.步骤i、上提点火监测一体化结构2，进行吸气剖面测试后评价。
86.具体地，利用吸气剖面测试仪器(现有技术，图中未示出)对整个油层段的吸气情况进行测试，对本次点火进行后评价。
87.在本发明的一具体实施例中，对水淹厚层稠油油藏进行了现场点火试验，点火温度均在450℃以上，点火后吸气剖面测试结果显示，上部油层未出现空气超覆现象，整个油层段均不同程度吸气，整个油层段得到有效动用。
88.由上所述，本发明提供的一种水淹厚层稠油点火系统及点火方法具有如下有益效果：
89.本发明提供的水淹厚层稠油点火系统及点火方法中，使用油管内移动穿设的点火监测一体化结构实现移动点火与监测一体化，油管上设置的可熔滑套开关能在连续管式电点火器的高温点火加热作用下打开，实现助燃调剖，从而实现整个油层段的高温点火及高效动用。
90.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。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，均应属于本发明保护的范围。