[发明专利]用于油砂开采的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过注蒸汽进行重油或原油的原地运动的方法和设备。

背景技术

也称为沥青砂的油砂包括覆盖有焦油的沙粒，所述焦油如石油原油，简称为原油。油砂中的原油粘度较高并且必须被加热或稀释以便流动。可以通过简称为SAGD的“蒸汽辅助重力泄油”实现油砂的原地开采。SAGD使用水平延伸的注蒸汽井形成蒸汽产生腔以使油砂中的原油运动。运动的原油向下倾泻并且通过第二水平延伸井回收，所述第二水平延伸井是所谓的生产井，如US2001/0278001A1中所述。

蒸汽可以通过地上的设施产生或在井下通过由美国专利4805698所建议的电加热器产生。通过水供给管线从地上供给水。电蒸汽生成器加热水以产生蒸汽。蒸汽被注入到砂中并且使原油运动，所述原油通过相邻的生产井收集。

发明内容

本发明所要解决的问题是改善原地油砂开采。

解决该问题的方案由相应独立权利要求所述的用于开采油砂储油部的井下设备和方法提供。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。

用于油砂开采的井下设备至少包括：容纳水管的外壳，所述水管用于经由水管路接收水；和至少一个蒸汽发生腔，所述蒸汽发生腔与所述水管流体连通并且具有至少一个蒸汽出口。所述蒸汽发生腔热连接至电加热器。所述井下设备还包括至少一个原油管道，所述原油管道用于回收已经通过所述蒸汽运动的原油。这种井下设备允许将用于使原油运动的蒸汽注入到油砂中并且允许通过单个设备回收原油，并且因而仅需要单个井孔。

所述外壳可以优选地容纳所述至少一个原油管道。所述外壳例如可以是或包括多管道管，其中所述至少一个水管和所述至少一个原油管道是所述多管道中的每个。这允许所述外壳的稳定设计。

所述至少一个蒸汽发生腔优选地由所述外壳的外周表面支撑。蒸汽发生腔的这种定位允许在所述蒸汽发生腔中产生的蒸汽简单地注入到油砂中。

优选地，多个、例如5个或9个、至少两个蒸汽发生腔布置成围绕所述外壳的外周表面，限定蒸汽发生腔的束。井下设备可以具有一个或多个束。在一个实施例中，有一束蒸汽发生腔。在另一个实施例中，沿着外壳的远端长度在不同位置处布置有两个或多个束。一束或多束蒸汽发生腔允许蒸汽的均匀注入并且因而可以高效开采油砂。由于所述一束或多束蒸汽发生腔绕所述外壳布置，因而所述一束或多束蒸汽发生腔也用于保持或升高外壳的温度，这有助于(经由外壳中的原油管道)从储油部去除原油。

每个所述蒸汽发生腔优选地具有围绕加热器管的包覆舱。这一方面允许高效地加热水，并且另一方面允许在故障的情况下简单地更换电加热器筒。所述加热器管优选地容纳至少一个备用电加热筒。这允许在收回井下设备之间较长的操作间隔。

所述加热器管可以是中空的并且可以具有包含无机化合物成分的内部，并且可以是纯基础种类。这种成分的示例在专利US 6132823、US 6911231、US 6916430、US 6811720和申请US2005/0056807中描述，其全部内容通过参考包含于此。这种成分用作导热材料或介质，以通过加热器管提供由加热器筒提供的热量的至少几乎完美的均匀分布。所述加热器管也可以是被抽空的，如上述参考文献所述。在优选实施例中，加热器管被抽空并且一定量的液体无机化合物，例如至少一种无机盐的溶液，插入到管中。随后，电加热器被通电。由此在上述液体无机化合物示例中溶液蒸发并且所述至少一种无机盐保持涂覆在所述电加热器和加热器管的内表面上，将电加热器与加热器管热连接。优选地，加热器管转动或枢转，同时给加热元件供电，以获得溶液在加热器管中较好的分布，并且由此获得更均匀的涂覆。插入到加热器管中的溶液的量优选地显著小于管的容积，例如小到加热器管的容积的1/10或1/50。上述参考文献中公开了优选的涂覆溶液。加热器管的涂覆优选地在将加热器管附装至井下设备之前实现。

所述加热器管可以例如轴向地延伸过所述蒸汽发生腔。因而加热器管的至少一段延伸出蒸汽发生腔而到达井孔中。加热器管因而不仅将蒸汽发生腔中的水加热成蒸汽，而且还对注射之后在储油部中冷却的蒸汽或水再次加热。由此提高开采效率。

用于开采油砂储油部的方法至少包括以下步骤：在井下设备的蒸汽发生腔中产生蒸汽；将所述蒸汽经由蒸汽出口注入到所述油砂储油部中以使所述油砂储油部的原油运动。通过所述井下设备回收运动的原油的至少一部分。与SAGD相比，该方法减小了用于原地油砂开采的井孔的最小数量，并且因而降低了成本。

附图说明

下文将参照附图通过示例性方式说明本发明的实施例，而不限制一般发明概念。