[发明专利]减轻高温流体注入期间对井部件热损害的装置、方法和井筒设施

说明书

用于减轻在诸如从地面通过井筒的蒸汽注入的高温流体注入操作期间对井部件的热损害的装置、方法和井筒设施。装置包括将高温流体输送至注入区的注入管和注入管下端穿过的隔离封隔器。管道沿着注入管延伸，其中出口端靠近封隔器上方。当该装置安装在井筒中时，管道形成冷却流体回路，其从封隔器正上方沿注入管外表面在井筒中向上流动至表面，然后返回至管道。

技术领域

本发明的实施例涉及包括任何高温流体注入的方案，其中需要防止对诸如套管、密封胶合剂(sealing cement)或地层(earthen formation)的井部件的高温效应，地层包括井筒通过的仰孔(uphole)浅地层。一种特殊的应用是减轻来自蒸汽注入的不利热效应。

背景技术

世界各地有大量的粘性烃储层。粘性烃通常被称为“沥青”、“焦油”、“重油”和“超重油”(统称为“重油”)，其粘度通常在3000至1000000厘泊以上的范围内。高粘度使得回收烃既困难又昂贵。

每个油储层都是独一无二的，且对用于回收其中烃的各种方法的反应也不同。一般来讲，采用现场加热重油以降低粘度。通常，这些粘性重油储层可以采用诸如循环蒸汽吞吐(cyclic steam stimulation，CSS)、蒸汽驱动(Drive)和蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的方法进行开采，其中蒸汽从地表注入油储层，以加热油并降低其粘度，以满足开采需要。上述方法通常称为提高油采收(Enhanced Oil Recovery,EOR)方案。

大量重油储层采用井套管和密封胶合剂材料进行开发，这些材料不能承受蒸汽作业中通常使用的温度。当前“非热”井筒套管/胶合剂系统的温度限制在60摄氏度至120摄氏度(其取决于井筒套管的质量)，而不会影响井筒套管和密封胶合剂。典型的蒸汽或高温注入EOR方案在温度超过200摄氏度时操作。

此外，目前开采重油储层的方法还面临其他限制。一个特别的问题是高温流体或蒸汽从地表流向储层时的井筒热损耗。随着深度增加，蒸汽质量下降，更多的能量损失到井筒和油储层上方的地层中，该问题恶化。

发明内容

根据本发明的广泛方面，提供了一种用于井的井筒设施，包括：井口；沿所述井的长度延伸并配置成将高温流体输送至所述井内的注入区的注入管，所述注入管在所述井内在所述注入管和所述井的壁之间形成环部；围绕注入管设置和密封所述环部的封隔器；沿着所述注入管延伸穿过所述环部的管道，所述管道的入口端在所述井口处连接至表面管道并且出口端定位成靠近所述封隔器；位于井口上的排出口；以及泵，所述泵用于通过回路形成冷却流体的流，所述回路从所述表面管道流经所述管道、从所述管道流入靠近所述封隔器的所述环部、沿着所述注入管通过所述环部向上返回，并通过所述排出口流出至表面管道。

根据本发明的另一个广泛方面，提供了一种用于保护井在高温流体注入期间免受热损害的方法，所述方法包括：a)将冷却流体引入高温流体注入管和井筒壁之间的环部中；b)允许所述冷却流体在所述环部中停留一段时间，以使所述冷却流体成为加热过的冷却流体；c)循环来自所述环部的加热过的冷却流体；并重复步骤a-c。

根据本发明的另一个广泛方面，提供了一种用于高温注入井内储层的装置，所述装置包括：可连接至井口的注入管，所述注入管配置为用于将高温流体输送至所述井内的注入区；封隔器，所述注入管的下端通过所述封隔器；沿着所述注入管延伸的管道，所述管道的入口端配置成在所述井口处连接至表面管道且出口端靠近所述封隔器定位；以及所述井口上的排出口，所述装置配置成形成冷却流体回路，所述冷却流体回路从表面流过所述管道，并沿着所述注入管的外表面靠近所述封隔器从所述管道流动，然后沿着所述注入管向上返回到表面，且通过所述排出口流出。

应当理解，根据下文详细描述，本发明的其他方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中以示例的方式示出并描述了本发明的各种实施方案。如将要实现的，本发明能够用于其他和不同的实施方案，并且其设计和实现的若干细节能够在各种其他方面进行修改，所有这些都被本发明的权利要求所涵盖。因此，详细描述和示例将被视为本质上是说明性的，而非限制性的。