用于对在烃类生产设备中产生的蒸汽的品质进行估计的方法和用于蒸汽发生器的鉴定方法
【专利说明】用于对在烃类生产设备中产生的蒸汽的品质进行估计的方法和用于蒸汽发生器的鉴定方法
[0001]本发明涉及对蒸汽特别是所产生的蒸汽或者可以在用于生产烃类的设备中产生的蒸汽的品质进行估计的方法。
[0002]在烃类生产领域中，蒸汽的使用已发展成使得可以获得令人满意的生产流程或者从需要热刺激的烃类储层取回。蒸汽发生器的不同的实施方案与烃类生产设备相关联以允许将所产生的蒸汽注入到烃类的地下储层中。注入的蒸汽优选地是饱和的，但是根据生产设备的状况，该蒸汽可以具有不同的品质一一从呈液体形式且具有可变水分的饱和品质至干蒸汽品质，该干蒸汽品质即不存在呈液体形式的水。如US专利5，031，466中所指出的，优选的是，注入到井中的蒸汽的品质适应烃类设备的井所穿透的地层的状况。
[0003]US专利5，031，466公开了一种根据蒸汽流在位于流动通道中的孔板的上游的点与位于该孔板的下游的点之间的压差的波动程度来测量蒸汽品质的方法。测量随压差的波动变化的蒸汽品质的这种方法利用了涉及蒸汽的品质下降而波动增大的现象。然而，所提出的方法仅使得可以在蒸汽的饱和度的整个范围内对蒸汽品质进行近似测量。
[0004]因此，存在对用于对产生以注入到烃类储层中的蒸汽的品质进行估计的更精确方法的需求。
[0005]已提出用于对用在烃类生产设备中的蒸汽的品质进行估计的其他方法，如在US专利5，663,491、US专利4，658，208和US专利5,115,670中公开的方法。这些专利公开了分别通过下述方式来估计蒸汽的品质:
[0006]-在将一定量的水注入到蒸汽线路中之后测量压差；
[0007]-测量蒸汽流的电特性；
[0008]-测量蒸汽流中的声速。
[0009]然而，所提出的这些方法没有给以上所列出的需求提供满意的解决方案。
[0010]为了满足这种需求，本发明提供了一种用于对蒸汽的品质进行估计的方法，所述蒸汽可在从粘性油储层生产烃类的设备中产生，用于注入到该粘性油储层中，该方法包括:[0011 ]-使蒸汽膨胀，该蒸汽从确定的初始温度和/或初始压力膨胀至确定的最终压力；
[0012]-测量膨胀蒸汽的最终温度；
[0013]-当蒸汽已膨胀成干蒸汽时，评价随以下变化的所产生的蒸汽的包括在0.9与I之间的品质:
[0014]-确定的初始温度和/或初始压力；
[0015]-确定的最终压力；以及
[0016]-膨胀蒸汽的所测得的最终温度。
[0017]在一个实施方案中，在从初始压力进行的所述膨胀之前，该方法包括:
[0018]-使蒸汽从所产生的蒸汽的压力膨胀至初始压力；
[0019]-确定蒸汽膨胀至初始压力的压差；
[0020]-在O与I之间的范围内对随所确定的压差变化的蒸汽的品质进行近似评价；
[0021]对随膨胀蒸汽成为干蒸汽的最终温度变化的所产生的蒸汽的品质进行的评价是更精细的估计。
[0022]在一个实施方案中，预先确定随调节阀的设定变化的蒸汽的在膨胀或多次膨胀的上游的压力，所述调节阀使膨胀进行至确定的最终压力。
[0023]在另一实施方案中，蒸汽的初始温度和/或初始压力通过在膨胀或多次膨胀之前的测量来确定。
[0024]在另一实施方案中，所产生的蒸汽的确定的初始温度大于或等于250°C。
[0025]在另一实施方案中，所产生的蒸汽的确定的初始压力为30巴至50巴、优选地等于40巴。
[0026]在另一实施方案中，膨胀蒸汽的最终压力是预先确定的并且等于I巴。
[0027]在另一实施方案中，膨胀蒸汽的最终压力通过测量来确定。
[0028]根据又一实施方案，当蒸汽已经历成为干蒸汽的膨胀时，蒸汽品质的估计包括:
[0029]-借助于膨胀蒸汽的所测得的温度和确定的最终压力来在焓图上确定膨胀蒸汽的焓；
[0030]-在假设膨胀是等焓的情况下，借助于确定的初始温度和/或确定的初始压力来在焓图上确定蒸汽的评价品质。
[0031]本发明还提供了一种用于鉴定蒸汽发生器的方法，该发生器包括被感应线圈围绕的用于导电导热材料的水循环的导管，该方法包括:
[0032]-向发生器的导管供应待汽化且具有确定的流量、温度和压力的水；
[0033]-通过借助于向发生器的所述感应线圈供应具有确定的电压、电流和频率的电力而产生的感应来加热所述导管；
[0034]-利用上述估计方法对由发生器所产生的蒸汽的品质进行估计；
[0035]-确定一方面所产生的蒸汽的估计品质与另一方面确定的流速、温度、压力、电压、电流和频率之间的相关性。
[0036]根据阅读本发明的实施方案的以下详细描述并参照附图，本发明的其他特性和优点将变得明显，实施方案仅提供用于示例，在附图中:
[0037]-图1示出了待利用本发明的方法来鉴定的蒸汽发生器；
[0038]-图2是用于估计蒸汽品质的模块的截面图；
[0039]-图3是图2的估计模块的示意图；
[0040]-图4是用在本发明的方法的优选实施方案中的焓图；
[0041]-图5是根据图4的图表的放大部分。
[0042]提供了一种用于估计蒸汽品质的方法。具体地，提供了一种用于对可以用在生产下述烃类的技术领域中的蒸汽的品质进行估计的方法:所述烃类在标准温度和压力状况下是液态的并且也被称为油。将蒸汽注入到油储层中可以用于允许油特别是粘性的稠油或非稠油的流化。油的流化(即，油的粘度的降低)有利于油从储层的提取。换句话说，将蒸汽注入到烃类储层中允许提供热量，从而降低待提取的油的粘度。这种流化对包含在砂一一如油砂(例如，类似于加拿大或委内瑞拉的油砂)一一中的稠油特别有用。目前使用了不同的蒸汽注入技术:蒸汽吞吐(英文中缩写成CSS)、利用蒸汽清扫(英文中称为蒸汽驱动)或者蒸汽辅助重力泄油(英文中缩写成SAGD)。
[0043]蒸汽注入的有效性特别依赖注入蒸汽的品质。蒸汽的品质与蒸汽中的处于气态的水的质量分数对应。因此，对于给定量的蒸汽，蒸汽的品质等于处于气态的水的相对于水的总质量的质量。因此，蒸汽的品质从I至O变化，其中，I与干蒸汽(也就是说，没有处于液态的水)对应，O与完全地液态水对应。蒸汽的品质还可以表示为从100%至0%的百分比。注入蒸汽的品质特别依赖蒸汽的产生条件。
[0044]在生产烃类的这个技术领域中，所产生且所使用的蒸汽表现出高温和高压的状态。例如，待估计其品质的所产生的蒸汽因而具有从I巴至200巴的压力，该压力与从100°C至365°C的温度对应。更具体地，压力可以分布在从30巴至50巴的范围内，这与从235°C至265°C的温度对应。因此，期望估计其品质的所产生的蒸汽的温度可以大于或等于250°C。在本说明书的剩余部分中，术语“所产生的蒸汽”指的是可以在用于生产烃类、特别地从包含粘性油的储层生产烃类的设备中产生的蒸汽。这种蒸汽此时可以在被用来注入到粘性油储层中时具有上述的温度范围和压力范围。
[0045]可以利用如图1中示出的类型的发生器来获得这些范围的蒸汽压力和蒸汽温度。图1示出了发生器20，发生器20包括导电导热材料的用于水循环的导管22。导管在上游被供应有待汽化的水24，如液态水或具有添加剂如腐蚀抑制剂的水。出于这个目的，发生器20包括感应电缆28，感应电缆28在此处呈螺线管线圈的形式并且卷绕在管22的周围以将涡流诱导到导电导热的线路22中。导管22随后被加热并且使水24汽化以在发生器20的下游产生蒸汽26。
[0046]发生器20的紧凑结构使得可以将发生器20容置在烃类生产井的空间中，这与通过使用专用设备在地表处生蒸汽的常规解决方案相比是有利的。第二，将发生器20容置在井中的这一事实使发生器20的占用面积减小，这对于用于海上生产的狭窄平台是特别有用的。第三，将发生器20容置在井内的这一事实还使在蒸汽产生与将该蒸汽注入到油层中之间的热损失降低。这种热损失可以加热与井相邻