[发明专利]用于提高粘性油的油回收的蒸汽分配和调节组件

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2009年10月22日提交的、序列号为61/254,144的美国临时申请的权益，上述申请在此通过全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及油田开采装置和技术，尤其涉及用于开采重油或粘性原油的装置和技术。

背景技术

众所周知，通过在开采层中钻出竖井并且然后将蒸汽注入开采层中而在储集层中开采粘性原油以增加移动性并且减小粘性原油的粘度。该蒸汽注入以若干不同的方式进行。在一种技术中，可以使用被称为周期注蒸汽(CSS)的工艺周期性地对储集层中的井吹蒸汽。在该工艺中，蒸汽沿着竖井向下注入开采层中。允许蒸汽在储集层中“浸透”持续短时期以加热原油，因此减小它的粘度并且增加它的移动性。然后让井继续开采持续相对较长的时期以提取经加热的粘性较小的原油。典型地，重复该周期直到开采变得无利可图。

用于开采粘性原油储集层的另一种技术是在开采层中以几何图案(例如以5点或9点图案)钻出竖井。在这些几何图案中，井典型地以对称方式布置在储集层区域内，并且基于它在图案中的位置被指定为注入井或开采井。经由注入井将蒸汽连续地注入开采层中，以试图加热粘性原油并且将它驱动到几何阵列中的相邻竖直开采井。

在粘性原油的储集层的最初开发中，这些所述的方法工作良好。然而随着时间的推移，蒸汽容易在开采层的上部中聚集。这当然可能导致开采层的下部中的粘性原油的加热不够。开采层的充满重原油的下部没有被耗尽，原因是原油的高粘度阻止它迁移到开采井的井眼。因此大量潜在的原本可开采的原油会变得不可回收。

在本领域中众所周知，水平定向井或水平井可以用于帮助从典型地在对竖井注入蒸汽之后没有损耗的开采层的部分(尤其是上述的下部)开采。期望在这些组件中沿着井的水平段的整个长度将均匀分配的蒸汽输送到开采层。

水平蒸汽注入井对于重油蒸汽驱来说正变得越来越有用和高效，并且在许多情况下是开采一些储集层的唯一经济的解决方案。水平蒸汽注入的成功应用需要沿着水平段的整个长度的受控蒸汽分配。许多装置已被提出作为完成方法来提供该受控分配；然而，这些装置还未进行测试并且具有严重的限制。

主要限制在于所提出的设备最多只能提供单相蒸汽的注入的控制(“100％质量”)。当提取湿蒸汽流、水蒸汽和液体的一部分时，这样的装置的性能遇到相分离效果。该相分离现象与从总水蒸汽提取百分比水蒸汽不同于从总液体提取百分比液体的事实有关。例如，如果主流具有百分之七十(70％)的蒸汽质量，则提取流可能具有明显更高或更低的质量。

许多蒸汽驱操作使用由水蒸汽和液相组成的双相蒸汽。即使对于注入单相的操作，在井头处的100％质量的蒸汽，热损失和水阻塞也会沿着地表下水平段产生变化的蒸汽质量。此外，如果两个相不在装置内成比例地分离，则质量分配是非均匀的，并且不能获得均匀潜热(更关键的储集层性能标准)。

多数提出的装置通过一系列孔提取蒸汽离开主管道流，所述孔可以在输送到储集层之前提供或不提供附加的流动限制机构。许多这些装置的基础和成功的希望依赖于在反向流动方向上操作(“注入模式”)的改进流入控制装置(“ICDs”)。尽管未完全测试，但是这样的机构不具有分配单相、100％质量的蒸汽的可能性。然而，在利用双相蒸汽的应用中，流态影响和不同相速度导致取决于装置内的水蒸汽-水分离的未知相分配。最佳蒸汽分配和潜热输送需要装置能够在大约百分之四十(40％)至百分之百(100％)的质量范围内可靠地控制注入蒸汽。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种用于将蒸汽注入地下储集层中的井组件。所述井组件包括与地下储集层的开采层流体连通的油管柱。所述油管柱具有大致竖直段和从所述大致竖直段的下部延伸的大致水平段。所述大致水平段限定在一个端的跟部和在相对端的趾部。形成于所述大致水平段的内表面上的开口限定入口。形成于所述大致水平段的外表面上的开口限定出口。通道在所述入口和所述出口之间延伸，使得由所述入口接收的蒸汽输送到所述出口。流动调节装置比所述入口在轴向上更靠近所述跟部定位在所述油管柱中，以生成双相蒸汽的水蒸汽和液体组分的更均匀混合物。

在一个或多个实施例中，所述流动调节装置是固定件。在一个或多个实施例中，所述流动调节装置是限定调节区域的多个轴向间隔开的固定件。在一个或多个实施例中，所述流动调节装置包括多个翼部，所述多个翼部从所述油管柱的内表面向内延伸并且围绕所述油管柱的圆周。

在一个或多个实施例中，所述流动调节装置能够允许测井下井仪器穿过其中。