专利名称：用于提高粘性油采收的蒸汽分配设备和方法
技术领域：
本发明涉及油田开采设备和技术，更尤其是，涉及用于开采重油或粘性原油的设备和技术。
背景技术：
众所周知，在储层开采粘性原油，需要通过向开采区钻竖直井，然后向开采区注入蒸汽，以增加粘性原油的可动性并降低粘性原油的粘度。可以以若干不同方式进行该蒸汽注入。在一种技术中，利用称作循环蒸汽增产法(CSQ的工艺，可以循环地采用蒸汽加热储层中的井。在该工艺中，沿着竖直井向下注入蒸汽至开采区。蒸汽被允许在储层中"浸渍" 一较短时间段，以加热原油，从而降低其粘度，增加其可动性。然后将井再置于开采一较长时间段，以抽取受热的较小粘性的原油。通常重复该循环，直到无开采价值。另一种用来开采粘性原油储层的技术是向开采区以一几何图案钻入竖直井，例如 5点式或9点式图案。在这些几何图案中，这些井置于储层区域内，通常以对称方式设置，并根据井在图案中的位置，指定为注入井或开采井。蒸汽经由注入井不断注入到开采区内加热粘性原油，并驱使其到达几何排列中的相邻竖直开采井。在粘性原油储层的初始开发时，所述的这些方法非常有效。但是，随着时间推移， 蒸汽势必聚集在开采区的上部。当然，这可能导致开采区下部的粘性原油受热少。由于原油的高粘性阻止其移动至开采井的井眼，所以重质原油饱和的开采区下部没有开采完。因而大量潜在的可开采原油可能变得不能再回收。在本领域，众所周知，可以利用水平定向的井或称为水平井来帮助从开采区部分进行开采，尤其是从利用上述的竖直井在注入蒸汽后通常不能开采完的下部开采。所希望的是，这些组件能够沿着井的水平段的整个长度向开采区传送均勻分配的蒸汽。水平蒸汽注入井对于重油蒸汽驱油变得更有用、有效，在许多情况下，是开采某些储层的唯一经济方案。水平蒸汽注入的成功应用需要控制蒸汽沿水平段整个长度的分配。 目前已经提出了许多装置作为完井方法来提供这种分配控制；然而，这些装置都没有测试过，具有苛刻的限制。主要的限制在于，所提出的设备最多能够提供对单相蒸汽(“100%质量")的注入。当抽取湿蒸汽流、蒸气和液体中的一部分时，这种装置的性能受到分相效应的影响。这种分相现象与从总蒸气抽取的蒸气百分比不同于从总液体抽取的液体百分比有关。例如， 如果主流的蒸汽质量为百分之七十(70% )，所抽取的流可能具有更高或更低的质量。许多蒸汽驱油作业使用由蒸气和液相构成的两相蒸汽。即使对于在井头注入单相 100%质量蒸汽的操作来说，热损失和持水率也可能使蒸汽质量沿着地下水平段发生变化。此外，如果这两相在装置内不按比例分流，则会使质量分布不均勻，而且也不能实现均勻的潜热(这是更重要的储层性能标准)。大多数所提出的装置通过一系列孔口将蒸汽抽出主要油管流，这些蒸汽在传送到储层之前可以进给至额外的流量限制机构，也可以不进给至额外的流量限制机构。这些装置中的许多装置的基础以及成功的希望依赖于在逆流方向(“注入模式")上操作的改变的流入控制装置(“ICDs")。虽然没有全面测试，但是这样的机构对于单相100%质量蒸汽的确具有潜力。但是，在利用两相蒸汽的应用中，流态效应和不同相速度导致未知的相分布，这取决于装置内部的蒸气-水的分离。最佳的蒸汽分配和潜热传送需要能够可靠地控制蒸汽注入质量在大约百分之四十(40% )到百分之一百(100% )范围内的装置。
发明内容
依照本发明的一个方面，公开了一种用于将蒸汽注入到地下储层中的井组件。该井组件包括与地下储层的开采区流体连通的管柱。管柱具有基本上竖直段和从所述基本上竖直段下部伸出的基本上水平段。基本上水平段限定了在一端的踵部和在相对一端的趾部。在基本上水平段的内表面上形成的开口限定了入口。在基本上水平段的外表面上形成的开口限定了出口。一通路在所述入口和出口之间延伸，使得由入口接收的蒸汽传送至出口。所述入口在管柱上形成为比出口轴向更靠近所述踵部，这样，当通路接收蒸汽时，蒸汽的轴向动量能够得到保持。例如，通路可以以小于大约十五度的角度从内表面延伸。在一个或更多个实施例中，管柱具有横截面减小的流动区域，入口形成在该横截面减小的流动区域上。例如，横截面减小的流动区域可以具有向内渐变表面，入口可以至少部分地形成在该向内渐变表面上。在一个或更多个实施例中，管柱具有横截面减小的流动区域，该横截面减小的流动区域具有向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面，使得蒸汽由所述向内渐变表面加速，由所述向外渐变表面减速。在一个或更多个实施例中，与所述出口流体连通的环空形成在管柱的外表面上， 并绕所述管柱的外周延伸。在环空内部可配置喷嘴，以控制从出口接收的蒸汽的流动。本发明的另一个方面包括用于将蒸汽注入到地下储层中的井组件。该井组件包括与地下储层的开采区流体连通的管柱。管柱具有基本上竖直段和从所述基本上竖直段下部伸出的基本上水平段。基本上水平段限定了在一端的踵部和在相对一端的趾部。一横截面减小的流动区域配置在所述基本上水平段的踵部与趾部之间。在横截面减小的流动区域的内表面上形成的开口限定了入口。在基本上水平段的外表面上形成的开口限定了出口。一通路在所述入口和出口之间延伸，以从所述入口向出口传送蒸汽。在一个或更多个实施例中，管柱具有横截面减小的流动区域，该横截面减小的流动区域具有向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面，使得蒸汽由向所述内渐变表面加速，由所述向外渐变表面减速。在一个或更多个实施例中，入口形成在该直径减小表面上。例如，与出口相比，所述入口可以在更轴向上靠近踵部，这样，当通路接收蒸汽时，蒸汽的轴向动量能够得到保持。作为选择，所述入口和出口可以形成在踵部和趾部之间基本上相同的轴向部位处。在一个或更多个实施例中，所述入口至少部分地形成在该向内渐变表面上。例如，向内渐变表面可以相对于所述基本上水平段的轴线倾斜大约十五度，所述入口可以大体上平行于所述基本上水平段的轴线。在一个或更多个实施例中，与出口流体连通的环空形成在管柱的外表面上，并绕所述管柱的外周延伸。在环空内部可配置喷嘴，以控制从出口接收的蒸汽的流动。本发明的另一个方面包括用于将蒸汽注入到地下储层中的井组件。该井组件包括与地下储层的开采区流体连通的管柱。管柱具有基本上竖直段和从该基本上竖直段下部伸出的基本上水平段。基本上水平段限定了在一端的踵部和在相对一端的趾部。一横截面减小的流动区域配置在基本上水平段的踵部与趾部之间，该横截面减小的流动区域具有向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面。在横截面减小的流动区域的内表面上形成的开口限定了入口。在基本上水平段的外表面上形成的开口限定了出口。一通路在所述入口和出口之间延伸，使得由入口接收的蒸汽传送至出口。所述入口在所述管柱上形成为比所述出口轴向更靠近所述踵部，这样，当通路接收蒸汽时，蒸汽的轴向动量能够得到保持。在一个或更多个实施例中，所述入口形成在该直径减小表面上。例如，通路可以相对于所述直径减小表面的内表面以小于大约十五度的角度延伸。在一个或更多个实施例中，所述入口至少部分地形成在该向内渐变表面上。例如， 向内渐变表面可以相对于所述基本上水平段的轴线以大约十五度的角度渐变，所述入口可以大体上平行于基本上水平段的轴线。在一个或更多个实施例中，与所述出口流体连通的环空形成在管柱的外表面上， 并绕管柱的外周延伸。在环空内部可配置喷嘴，以控制从出口接收的蒸汽流动。
图1是烃开采领域水平井蒸汽传送现有技术的示意剖视图。图2是烃开采领域水平井蒸汽传送现有技术的示意剖视图。图3是在烃开采领域水平井中使用的管柱分配组件现有技术的示意剖视图。图4是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的示意剖视图。图5是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的示意剖视图。图6是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的示意剖视图。图7是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的示意剖视图。图8是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的示意剖视图。图9是在烃开采领域水平井中使用的传统管柱分配组件的蒸汽分相曲线图。图10是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的蒸汽分相曲线图。图11是在烃开采领域水平井中使用的依照本发明实施例的管柱分配组件的蒸汽分相曲线图。
具体实施例方式首先参照现有技术图1，显示了井眼11的剖视图，其具有竖直段IlA和水平段 IlB0井眼11在井表面和开采砂层或储层31之间提供一流动路径。在图1中还显示了管柱13和割缝衬管15。管柱13的水平段IlB包括踵部13A和相对的趾部13B。割缝衬管15 是衬在井眼的水平段IlB中的完井装置，其通常由铅封17而与井眼11的竖直段IlA隔离开。新鲜蒸汽经由管柱13供给，并在端部19排出趾部13B。蒸汽流如箭头21所示。新鲜蒸汽在标记为23的区域处直接冲击割缝衬管15，这种直接冲击会潜在导致对衬管15的冲蚀以及导致衬管塌缩，这是不希望的情况。而且，通过使用该技术，蒸汽的热量被集中在趾部13B附近的储层31的区域25和27中，而不是沿着割缝衬管15的长度。现在参照现有技术图2，井眼四具有竖直段29A和水平段^B，所述竖直段延伸到地面，所述水平段穿入开采砂层或储层31的较长水平区段。割缝衬管37对井眼四的水平段29B加衬。管柱33从地面下入，在其下端通过塞子35塞住。管柱33的水平段29B包括踵部33A和相对的趾部33B。塞子35之前的那段管柱33沿着踵部33A和趾部3 之间的整个水平段设置有间隔开的钻孔39。每个钻孔39被具有牺牲性的冲击带41覆盖。所述具有牺牲性的冲击带由碳钢材料构造而成，根据需要，可以涂敷陶瓷。具有牺牲性的冲击带 41焊接在管柱33上，在各钻孔39上方有一偏移量。一蒸汽发生器源(未显示)位于地面上，提供管柱33内的蒸汽输入。蒸汽沿着管柱33向下行进至其下部的水平段^B，在这里，蒸汽经由钻孔39排出。正如将要描述的，当蒸汽在踵部33A和趾部3 之间排出管柱33时，沿着水平段29B不能实现均勻的质量分布和潜热。参照图3，显示了位于割缝衬管37内部的如图2所示的一部分管柱33的横截面。 在图3中未显示所述具有牺牲性的冲击带41。管柱33包括内表面43和外表面45。多个钻孔39从内表面43延伸到外表面45。每个钻孔39基本上垂直于内表面43向外径向延伸。通常，钻孔39在管柱33的踵部33A和趾部3 之间断续间隔开，用于向储层31传送蒸汽。两相流体F(通常为具有气态水和液态水滴D的蒸汽)穿过管柱33行进，以便向油砂层或储层31传送。当两相流体F处于低速状态，例如小于40英尺/秒时，流动分层。尤其是，重力导致液相沿着管的底部行进。当处于表面的蒸气和液体的速度都低时，液相和蒸气相之间的交接面是平滑的。蒸气速度开始增加，交接面变为波浪状。随着液体表面速度的增加，流动趋向于形成迟滞或者由分层波浪流分离的大波浪液体(持续时间短)。在非常高的表面流动速度下，液体在管壁内表面上形成环，蒸气在管的中心行进。在高的表面蒸气速度和蒸汽质量下，液体变得夹带在蒸气芯中，使得该管除液雾细滴外充满蒸气。液滴D具有比气态水高的密度，因而具有比气态水高的动量，这限制了液滴D改变方向的能力。当在流体F的主流中行进的液滴D朝着钻孔39遇到少的蒸气流或速度分布时，液滴D经受拖曳力而改变方向。然而，液滴D的动量与该方向变化相反，从而导致朝着钻孔39的运动减小。在图3所示的实施例中，蒸气芯中夹带的液滴必须相对于流体F流动进行急剧的、径向向外的转动，以便液滴进入钻孔39而传送至储层31。这导致所抽取的蒸汽具有较小的液滴D，使得在管柱33的上游部分传送的蒸汽质量不同于传送到管柱33的下游部分的蒸汽。尤其是，与踵部3 相比，更多的液滴将朝着管柱33的趾部33A传送。这种现象被称为"分相"。在如图4-8中，为抵制上述分相，设置了替换的油管构造，使得更均勻质量的蒸汽从相应管柱的上游和下游两部分传送给储层31。更具体地说，图4-8均显示了配置在井眼水平段的踵部和趾部之间的油管接头或管柱111的一部分。正如将要描述的，在地面生成的蒸汽传送给油管111，以便沿着井眼水平段向储层31更均勻地分配蒸汽质量。参照图4，油管111包括从内表面113延伸到外表面115的多个开口 117。这些开口 117包括形成在内表面113上、限定入口 117A的开口 ；形成在外表面115上、限定出口 117B的开口 ；和在入口 117A和出口 117B之间延伸以便将由入口 117A接收的蒸汽传送到出口 117B的通路117C。与出口 117B相比，入口 117A在管柱上形成为轴向更靠近踵部。虽然所示的开口 117相对于流体F流动具有向外的大约十五度的角度，但是，应当明白，开口 117的最佳角度是机加工工具允许的最小角度。多个开口 117优选沿着油管111的长度断续地间隔开。例如，可以沿着油管111每 100英尺到500英尺配置开口 117。一般而言，开口 117的间隔取决于特定的储层特性。本领域普通技术人员应当明白，可以利用第一组开口 117和第二组开口 117之间的隔离。此外，传统的防砂机构，例如砂蹄，可以邻接开口 117放置。在一个实施例中，油管111结束于踵部附近，开口 117构造在衬管上。开口 117减少了液滴进入开口 117所需的方向变化，从而使液滴更容易排出油管 111。尤其是，当通路117C接收蒸汽时，蒸汽的轴向动量能够得到保持。因此，减小了从油管111的上游部分与油管111的下游部分传送的蒸汽质量之间的差别，蒸气芯中夹带的更多液滴能够排出开口 117。参照图5，为阻止流体F中蒸气和液体的分离，设置了替换的油管构造，使得更均勻质量的蒸汽从相应管柱的上游和下游两部分传送给储层31。如图5所示，油管111包括芯轴部分或油管接头120，其带有横截面减小的流动区域和从内表面114延伸到外表面115 的多个开口 117。这些开口 117包括形成在内表面113上、限定入口 117A的开口 ；形成在外表面115上、限定出口 117B的开口 ；和在入口 117A和出口 117B之间延伸以便将由入口 117A接收的蒸汽传送到出口 117B的通路117C。入口 117A和出口 117B形成在管柱的踵部和趾部之间基本上相同的轴向部位处。和图4的实施例一样，多个开口 117优选沿着油管 111的长度断续地间隔开，各个开口 117与油管接头120相联。油管接头120包括向内渐变表面121，该向内渐变表面在具有油管111正常直径的内表面113部分与直径减小表面123之间延伸，所述直径减小表面是开口 117所处的部位。 向内渐变表面121位于开口 117的上游，以调节流体F流动。油管接头120还可以包括向外渐变表面125，所述向外渐变表面位于开口 117的下游，并从直径减小表面123延伸到具有油管111正常直径的内表面113部分。油管111在向内渐变表面121处的直径减小使流体F加速，而从向外渐变表面125 的直径增大使流体F减速。流体F的速度沿油管111长度的不断变化导致液滴D与气态水在朝着开口 117流动之前混合。混合流体F有助于提供沿油管111更均勻质量蒸汽传送。 举例来说，如果油管111为传统的4. 5英寸管，内径113将为大约3. 96英寸。当直径减小表面123等于标准23/8英寸油管的内径、大约为2. 44英寸时，可以实现所希望的速度改变。 优选地，向内渐变表面121和向外渐变表面125相应倾斜大约十五度。参照图6，显示了替换的油管构造，其中，油管111包括从内表面113成一定角度延伸到外表面115的开口 117。这些开口 117包括形成在内表面113上、限定入口 117A的开口 ；形成在外表面115上、限定出口 117B的开口 ；和在入口 117A和117B之间延伸以便将由入口 117A接收的蒸汽传送到出口 117B的通路117C。入口 117A在所述管柱上形成为比出口 117B在轴向上更靠近踵部。在该实施例中，邻接开口 117的内表面113直径减小，从而使紧挨着开口 117的上游和下游的油管111厚度比图4所示的实施例厚。类似于图5，油管接头120包括向内延伸的渐变表面121，该向内延伸的渐变表面在具有油管111正常直径的内表面113部分与直径减小表面123之间延伸，所述直径减小表面是开口 117所处的部位。向内渐变表面121位于开口 117的上游，以调节流体F流动。向外渐变表面125位于开口 117的下游，并从直径减小表面123延伸到具有油管111正常直径的内表面113部分。图7所示的油管接头120除开口 117从向内渐变表面121轴向贯穿油管111之外，其余与图5和6所示大体上相同。这些开口 117包括形成在内表面113上、限定入口 117A的开口 ；形成在外表面115上、限定出口 117B的开口 ；和在入口 117A和出口 117B之间延伸以便将由入口 117A接收的蒸汽传送到出口 117B的通路117C。入口 117A在所述管柱上形成为比出口 117B在轴向上更靠近踵部。优选地，通过机加工性能，使开口 117尽可能接近平行于流体F的轴向流动。通过在向内渐变表面121上定位开口 117，允许液滴在遇到直径减小表面123之前极小偏离液滴D路径地进入出口 117。例如，向内渐变表面121可以相对于油管111的轴线以大约十五度的角度逐渐渐变，入口可以大体上平行于油管111 的轴线。如图7所示，开口 117轴向延伸至从直径减小表面123向外径向形成的环空129。 尤其是，环空1 形成在管柱的外表面115上，并绕管柱的外周延伸。但是，在有些实施例中，不存在环空129，开口 117在向内渐变表面121和外表面115之间轴向延伸。图8所示的实施例除喷嘴131位于环空129中以从开口 117接收流体外，其余与图7基本相同。喷嘴131的尺寸设计成能够更精确地控制沿着油管111而从各个开口 117 到储层31中的蒸汽传送流量。喷嘴131的例子包括带有减小横截面的孔口或文丘里管。另外，因为在该实施例中，喷嘴131正在控制蒸汽传送流量，所以可以扩大开口 117以提高液滴D捕集至预定量。有关上述实施例描述的均勻蒸汽传送可以防止蒸汽移动至下层含水区或者移动至储层的不饱和上部分中。而且，通过沿着井水平段穿入的开采区的整个水平区段均勻传送蒸汽，可以减少在该水平钻孔中对开采衬管的任何潜在损坏。此外，上述实施例减少了沿井眼水平段的分相，从而传送均勻质量蒸汽，确保储层的均勻潜热。例子 I替换的油管构造的性能可利用两相流动模型说明。尤其是，流体通常像膜一样沿着管壁流动，液滴夹带在蒸气芯中。流动管中的液体夹带和薄膜厚度利用两相流动模型确定。液体夹带可通过管壁圆周上以很低速度行进的总液体的百分比估算。在高的表面蒸气速度下，管壁圆周上的液体变得夹带在蒸气芯中，导致管充满蒸气和小的液滴D。由于水平段的重力效应使较厚膜形成在底部，液体厚度常常还用术语平均膜厚度表示，平均膜厚度表示膜在均勻分配在整个内圆周的情况下的厚度。一般来说，如果液体更多地夹带在蒸气中，可能出现两相流动的更典型的抽样或抽取。两相流动模型在如下条件下进行4. 5英寸直径油管，压力为400磅/平方英寸 (psig)，质量流率为每天1200桶蒸汽，蒸汽质量为百分之七十(70%)。所算出的液体夹带为百分之二十六( % )，平均液体膜厚度为0. 037英寸，底部液体膜厚度为0. 14英寸。当油管减小为3. 5英寸而其他流动条件保持相同时，液体夹带为百分之九十六(96% )，平均液体膜厚度为0. 003英寸，底部液体膜厚度为0. 008英寸。减小的横截面使算出的夹带液体从百分之二十六(26%)增加到百分之九十六(96%)，大大减少了液体膜，以产生更均勻和可预测的抽取或分配。例子 II正如下面将要描述的，替换的油管构造的性能能够比得上使用地表水平蒸汽注入设施的现有技术管柱分配组件。在地面上，在受控条件下，水平蒸汽注入设施能够测试大范围的全尺寸井下完井设备，例如油管和衬管流动控制装置。地表水平蒸汽注入设施的补充细节可以在标题为"利用雪佛龙水平蒸汽注入测试设施解决水平蒸汽注入完井挑战 (Addressing Horizontal Steam Injection Completions Challenges with Chevron' s Horizontal Steam Injection Test Facility)“的 S. P. E.文件 #132410 中找到。测量从各种油管构造抽取的蒸汽质量，尽可能地组合三个入口压力，两个入口蒸汽质量，六个入口流量和两个压力抽取比率。下面的附图显示了通过装置的排出口抽取的蒸汽质量和流入油管的蒸汽质量之间的差别，其作为油管表面蒸气速度的函数。图9显示了利用4. 5英寸油管获得的蒸汽质量结果，该油管具有四个与水平方向相垂直的四分之一英寸的钻孔，且四个孔绕圆周以90度定相。该油管装置类似于图3所示的油管装置，其中，液滴必须相对于流体流动进行急剧的90度转动，以便液滴进入孔而传送至储层。进入所述装置和从装置抽出的蒸汽质量差别的范围具有-15到+15蒸汽质量单位的较大变化。图10显示了利用4. 5英寸油管获得的蒸汽质量结果，该油管具有四个与水平方向相垂直的四分之一英寸的钻孔，并绕具有减小的2"内径的圆周定相90度。与没有减小的横截面的装置(图9)相比，利用紧邻减小的内径的孔可以观察到蒸汽质量差别的改善—— 尤其是在速度大于40英尺/秒的速度下，其中蒸汽质量差别保持在较小的蒸汽质量差范围 (-10到+ 之内。如前所述，减小的内径使蒸汽沿油管长度的速度发生变化，从而导致液滴与气态水在蒸汽经由钻孔排出之前混合。图11显示了利用4. 5英寸油管获得的蒸汽质量结果，该油管具有与水平方向成15 度角的四个四分之一英寸的钻孔，并绕具有减小的2"内径的圆周定相90度。用于产生如图11所示的结果的油管构造与用于产生如图10所示的结果的油管构造基本相同，除这里钻孔与水平方向成15度角之外。对于所有油管表面蒸气速度，通过成角度的孔抽取的蒸汽质量与流过油管的蒸汽质量之间的差别达到最小。尤其是，与使用垂直于水平方向钻出的四个四分之一英寸钻孔、但没有减小的内径孔而获得的蒸汽质量(如图9所示)相比，在整个速度范围上的蒸汽质量产生较严格的蒸汽质量差范围。虽然仅以其一定形式显示了本发明，但是，对本领域技术人员来说，显而易见本发明不局限于此，在没有脱离本发明的范围的情况下，可以对此进行各种改变。例如，图4-8 所示的每个实施例中的油管111可以是位于油管对之间的油管接头，而不是集成到管柱本身。
权利要求
1.一种用于将蒸汽注入到地下储层中的井组件，所述井组件包括与地下储层的开采区流体连通的管柱，所述管柱包括基本上竖直段和从基本上竖直段下部伸出的基本上水平段，基本上水平段限定了在一端的踵部和在相对一端的趾部； 在基本上水平段的内表面上形成的开口，其限定入口 ； 在基本上水平段的外表面上形成的开口，其限定出口 ；在入口和出口之间延伸的通路，该通路使得由所述入口接收的蒸汽传送至所述出口 ；和所述入口在管柱上形成为比所述出口在轴向上更靠近踵部，这样，当通路接收蒸汽时， 蒸汽的轴向动量能够得到保持。
2.如权利要求1所述的井组件，其中，所述通路相对于所述内表面以大约十五度的角度延伸。
3.如权利要求1所述的井组件，其中， 管柱还包括横截面减小的流动区域；以及所述入口形成在该横截面减小的流动区域上。
4.如权利要求1所述的井组件，其中，管柱还包括横截面减小的流动区域，横截面减小的流动区域包括一向内渐变表面；和所述入口至少部分地形成在该向内渐变表面上。
5.如权利要求1所述的井组件，其中，管柱还包括横截面减小的流动区域，该横截面减小的流动区域包括向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面，使得蒸汽由所述向内渐变表面加速，由所述向外渐变表面减速。
6.如权利要求1所述的井组件，还包括形成在管柱的外表面上的环空，所述环空绕管柱的外周延伸，环空与所述出口流体连通。
7.如权利要求6所述的井组件，还包括配置在所述环空内部的喷嘴，以控制从所述出口接收的蒸汽的流动。
8.一种用于将蒸汽注入到地下储层中的井组件，所述井组件包括与地下储层的开采区流体连通的管柱，所述管柱具有基本上竖直段和从基本上竖直段下部伸出的基本上水平段，基本上水平段限定了在一端的踵部和在相对一端的趾部； 一横截面减小的流动区域，其配置在所述基本上水平段的踵部与趾部之间； 在横截面减小的流动区域的内表面上形成的开口，其限定入口 ； 在基本上水平段的外表面上形成的开口，其限定出口 ；和在所述入口和出口之间延伸的通路，用以从所述入口向出口传送蒸汽。
9.如权利要求8所述的井组件，其中，该横截面减小的流动区域包括向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面，使得蒸汽由所述向内渐变表面加速，由向外渐变表面减速。
10.如权利要求8所述的井组件，其中，该横截面减小的流动区域包括向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面； 所述入口形成在该直径减小表面上；和所述入口比出口在轴向上更靠近踵部，这样，当通路接收蒸汽时，蒸汽的轴向动量能够得到保持。
11.如权利要求8所述的井组件，其中，该横截面减小的流动区域包括向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面； 入口形成在该直径减小表面上；和入口和出口形成在踵部和趾部之间基本上相同的轴向位置处。
12.如权利要求8所述的井组件，其中， 横截面减小的流动区域包括向内渐变表面；和所述入口至少部分地形成在该向内渐变表面上。
13.如权利要求12所述的井组件，其中，所述向内渐变表面相对于所述基本上水平段的轴线倾斜大约十五度；和所述入口大体上平行于所述基本上水平段的轴线。
14.如权利要求8所述的井组件，其中，所述通路垂直于管柱的轴线。
15.如权利要求8所述的井组件，其中，所述通路相对于所述内表面以十五度的角度延伸。
16.如权利要求8所述的井组件，还包括形成在管柱的外表面上的环空，所述环空绕管柱的外周延伸，该环空与所述出口流体连通；禾口喷嘴，其配置在所述环空内部，以控制从出口接收的蒸汽的流动。
17.一种用于将蒸汽注入到地下储层中的井组件，所述井组件包括与地下储层的开采区流体连通的管柱，所述管柱具有基本上竖直段和从基本上竖直段下部伸出的基本上水平段，所述基本上水平段限定了在一端的踵部和在相对一端的趾部；一横截面减小的流动区域，其配置在所述基本上水平段的踵部与趾部之间，该横截面减小的流动区域包括向内渐变表面、向外渐变表面以及在该向内渐变表面和该向外渐变表面之间延伸的直径减小表面；在横截面减小的流动区域的内表面上形成的开口，其限定入口 ； 在基本上水平段的外表面上形成的开口，其限定出口 ；和在所述入口和出口之间延伸的通路，使得由入口接收的蒸汽传送至出口 ； 所述入口在所述管柱上形成为比所述出口在轴向上更靠近踵部，这样，当所述通路接收蒸汽时，蒸汽的轴向动量能够得到保持。
18.如权利要求17所述的井组件，其中，所述入口形成在该直径减小表面上。
19.如权利要求17所述的井组件，其中，向内渐变表面相对于所述基本上水平段的轴线倾斜大约十五度；和所述入口至少部分地形成在该向内渐变表面上，该入口大体上平行于所述基本上水平段的轴线。
20.如权利要求17所述的井组件，还包括形成在管柱的外表面上的环空，所述环空绕所述管柱的外周延伸，环空与所述出口流体连通；和喷嘴，其配置在所述环空内部，以控制从出口接收的蒸汽的流动。
全文摘要
本申请公开了用于提高和改善粘性油采收的方法和设备。一水平井钻穿粘性油岩层。一特别设计的管柱包括向井眼的整个水平范围更均匀地传送蒸汽的出口。来自蒸汽的热量使重质原油动起来，降低其粘度，这里，原油则经由传统的提升装置被开采至地面。
文档编号E21B43/24GK102575514SQ201080047389
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月22日
发明者J·C·西姆斯 申请人:雪佛龙美国公司