一种开采稠油的方法及装置技术领域
本申请涉及石油开采技术领域，特别涉及一种开采稠油的方法及装置。
背景技术
稠油是指地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油。由于其密度大、流动性差，
所以如何开采稠油是采油工业的一大难题。目前，现有技术中通常采用蒸汽吞吐、蒸汽驱、
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)等热采方式来进行稠油开采。
上述热采方式通常是通过在地面燃烧天然气或者燃煤，然后将水加热成水蒸汽，使用数
千米长的管输线路将水蒸汽输送到几百米深的油藏中，注入到油藏中的水蒸汽形成蒸汽腔，
该蒸汽腔从注气井向上缓慢发育，等蒸汽腔的发育到达顶部后，蒸汽腔再缓慢向四周扩展，
如图1所示。蒸汽腔中的水蒸汽与油层中的稠油发生热交换，加热后的稠油和冷凝水靠重力
作用泄到下面的水平生产井中产出。
在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有技术中的热采方式需要往油藏中注入水蒸汽，这可能需要用大量的水来加热成水蒸
汽。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种开采稠油的方法及装置，以减少用水量。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种开采稠油的方法及装置是这样实现的：
本申请实施例提供了一种开采稠油的方法，包括：
在目标区域中的直井内布设偶极天线；
对所述偶极天线进行通电，以通过对所述直井周围油藏中的地层水加热来对所述油藏中
的稠油进行加热；
从与所述直井相适配的水平井中采出加热后所泄下的稠油，所述稠油是在重力作用下从
所述直井中泄入到所述水平井中的。
在一实施例中，在所述直井内布设所述偶极天线后，所述方法还包括：
按照第一预设速度，往所述直井内注入非凝析气体。
在一实施例中，在对所述偶极天线进行通电前，所述方法还包括：
按照第二预设速度，往所述水平井中注入水。
在一实施例中，所述方法还包括：
控制所述直井内偶极天线的辐射功率，以在相邻直井间建立压力梯度。
在一实施例中，所述直井通过以下方式来获取：
在预设位置处，开钻预定数量以及预设深度的直井；
对所开钻的直井进行固井；
对固井后的直井进行完井。
在一实施例中，所述水平井通过以下方式来获取：
基于开采任务，开钻具有预设长度的水平井；
对开钻的水平井进行完井。
本申请实施例还提供了一种开采稠油的装置，包括：
布设单元，用于在目标区域中的直井内布设偶极天线；
通电单元，用于对所述偶极天线进行通电，以通过对所述直井周围油藏中的地层水加热
来对所述油藏中的稠油进行加热；
采油单元，用于从位于所述直井下方并与所述直井相适配的水平井中采出加热后所泄下
的稠油。
在一实施例中，所述装置还包括：
注气单元，用于按照第一预设速度，往所述直井内注入非凝析气体。
在一实施例中，所述装置还包括：
注水单元，用于按照第二预设速度，往所述水平井中注入水。
在一实施例中，所述装置还包括：
控制单元，用于控制所述直井内偶极天线的辐射功率，以在相邻直井间建立压力梯度。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例通过在目标区域中的直井内布
设偶极天线；对所述偶极天线进行通电，以对所述直井周围油藏中的地层水加热来对所述油
藏中的稠油进行加热；从与所述直井相适配的水平井中采出加热后所泄下的稠油，而不需要
额外往直井中注入水蒸汽，因而可以减少用水量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记
载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1是利用SAGD技术开采稠油的过程中蒸汽腔的发育过程图。
图2是本申请所提供的一种开采稠油的方法中一个实施例的流程图。
图3是布设有偶极天线的直井和水平井的剖面示意图。
图4是利用偶极天线来对稠油进行射频加热的效果示意图。
图5是利用偶极天线加热地层水所形成的蒸汽腔的发育过程图。
图6是本申请所提供的一种开采稠油的装置中一个实施例的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种开采稠油的方法及装置。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中
的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅
是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人
员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本申请所述的开采稠油的方法进行详细的说明。虽然本申请提供了如下
述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可
以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执
行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。
图2是本申请实施例提供的一种开采稠油的方法的流程图。该方法包括：
S110：在目标区域内构建相适配的直井和水平井。
所述目标区域可以是整个勘探区域，也可以是整个勘探区域中的部分区域。
所述相适配可以是指直井和水平井之间的位置相适配；也可以是指直井的大小、数量和
/或直井间的间距与水平井的长度相适配。所述相适配还可以包括直井和水平井相联通，即流
体可以在直井和水平井之间流动。
可以基于开采任务，在目标区域内构建直井和水平井，所述直井和水平井构成管柱结构。
具体的，
可以根据所设计的层位、深度和/或井口坐标等，使用钻井装置在目标区域中开钻预设长
度(例如，400米或800米)的水平井。在完成水平井的钻井工作后，可以在水平井中布设测
温装置和/或测压装置，以便于监控、优化采油过程。也还可以在水平井的水平段下入筛管进
行完井。在下入筛管后，在筛管中下入油管，以用于后续采油；还可以在筛管中布设测温和
/或测压管线，以用于监测产出液的温度和/压力。
所述筛管可以是割缝筛管或者打孔筛管，其可以防止地层中砂体等固体颗粒进入到水平
井中。所述油管可以包括长油管和/或短油管。所述长油管可以位于水平井的水平段终点附近；
所述短油管可以位于水平井的水平段起点附近，其可以与抽油泵(例如有杆泵)进行连接。
在完成水平井的钻井工作后，可以利用钻井装置和引导装置，在水平井上方的预设位置
处开钻一口或多口具有预设深度的直井，例如，所述直井的底部距离水平井的井眼为0.5米左
右。所述引导装置可以用于控制所述直井的底部与所述水平井之间的距离，以便于后期快速
完成直井与水平井之间的联通以及避免钻井装置中的钻头钻穿所述水平井。所述多口直井中
的每两口直井在水平井所在方向(即水平方向)上的间距可以相同，例如均为70米；也可以
不相同。每口直井的底部与水平井的顶部之间的距离可以相同，例如均为1米；也可以不同。
在完成直井的钻井工作后，可以在直井中布设测温装置和/或测压装置，以便于监控射频
加热装置的操作环境，从而可以防止安全事故的发生。所述测压装置可以通过井口环空与注
气装置连接。
在完成直井的钻井工作后，也可以对所开钻的直井进行固井。例如，可以往直井中下入
套管；然后可以在套管和井壁所形成的环形空间中注入水泥(可以是高温和/或高压水泥)，
对套管和井壁所形成的环形空间进行封固，以封隔油气水层。
在对直井进行固井后，还可以对直井进行完井，例如，在直井的底部进行射孔，形成与
地层的接触通道，以便于后续向地层注入气体，从而提高所形成的蒸汽腔的压力、降低顶部
的热能损失。
需要说明的是，开钻直井、在直井中布设测温装置和/或测压装置、布设套管以及射孔等
操作与在水平井中布设测温装置和/或测压装置以及布设筛管等操作之间的执行顺序并没有
限制。此外，虽然上述实施例中首先开钻水平井，然后开钻直井，但在实际操作中，也可以
首选开钻直井，然后开钻水平井。
对该步骤的相关执行过程，可以参考现有技术中有关的钻井方法，在此不再赘叙。
S120：在所构建的直井内布设偶极天线。
在完成直井的钻井工作后，可以在所钻直井内布设偶极天线。所述偶极天线可以称为对
称天线或对称振子，其在通电后可以产生电磁场。所述偶极天线的底部离所述直井的底部具
有一定距离，例如大约1米或4米。所述偶极天线的长度可以与油藏储层的厚度相近。图3示
出了布设有偶极天线的直井和水平井的剖面示意图。
需要说明的是，该步骤与上述在直井中布设测温装置和/或测压装置、布设套管以及射孔
等操作之间的执行顺序并没有限制。
S130：对所述偶极天线进行通电，以通过对所述直井周围油藏中的地层水加热来对油藏
中的稠油进行射频加热。
在直井内布设好偶极天线后，可以利用供电线缆对所述偶极天线进行通电。所述偶极天
线在通电后，可以向四周辐射具有预设频率(例如，10KHz～100MHz)的电磁场。所辐射的
高频电磁场可以使油藏中的地层水加热，进而汽化成水蒸气，并通过热传导作用将其周围的
稠油加热。稠油在加热后，其粘度下降，然后在重力的作用下泄入到与所述直井联通的水平
井中。如图4所示，具体原理如下：
由于油藏中的地层水是极性分子，在交变电场中，水分子需要按照电场的方向快速定向，
水分子的这种不断转动导致内能增加，进而导致温度升高并不断汽化。而在稠油油藏中，除
水以外，水蒸气、岩石、稠油以及其它伴随产生的气体将所吸收的电磁能量转换为热能的能
力比较弱，因而在对偶极天线通电后，偶极天线附近的水最先升温直至汽化，在此期间通过
热传导加热周围物质，例如稠油；稠油在升温、粘度降低后在重力作用下下泄，而地层水成
为水蒸汽后失去了吸受辐射能量的能力，因而起到了自动控制加热的效果。而随着水蒸汽所
形成的蒸汽腔(即水蒸汽所围成的空间)向四周扩展，如图5所示，电磁场的作用半径逐渐
增加，因而可以通过热传导作用加热更远距离的稠油。此外，在将热量传导给周围物质后，
水蒸汽液化成冷凝水。冷凝水和泄下的稠油在水平井上可以形成液池，该液池可以起到防止
气体流出的作用。
S140：从所述水平井中采出加热后泄入到水平井中的稠油。
在稠油通过筛管泄入到水平井后，可以通过油管采出泄下的稠油。
从水平井中采出稠油的具体过程，可以参考现有技术中的方法，例如SAGD，在此不再
赘叙。
通过上述步骤可以看出，本申请实施例通过采用偶极天线所产生的电磁场来对油藏中的
地层水进行加热，并通过热传导作用将热量传送给油藏中的稠油，从而实现直接在井中对稠
油进行射频加热，而不是通过额外注入水蒸汽的方式来对油藏中的稠油进行加热，这实现了
减少用水量的目的。并且，由于本申请实施例中主要利用的是加热地层水来形成蒸汽腔，而
不需要利用管输线路输送水蒸汽，这也可以减少热能损失，从而降低了整个开发过程的能量
损耗；还可以减少产出液量，节省了水处理成本。而且，本申请实施例中是在井中直接利用
偶极天线所产生的电磁场对地层水进行加热，而不需要采用燃烧天然气或者燃煤来将水加热
成水蒸汽，因而可以减少环境污染。此外，利用本申请实施例所提供的方法，可以实现连续
采油。
在至少一实施例中，在直井中布设所述偶极天线后，该方法还可以包括：
S150：按照第一预设速度，往直井中注入非凝析气体。
在直井中布设所述偶极天线后，可以按照第一预设速度，通过所设置的注气装置往各个
直井中注入非凝析气体，例如氮气、天然气或者二氧化碳等，以提高直井内的操作压力，可
以使得操作压力(例如，4.5MPa)高于地层压力(例如，4MPa)，这有益于后续所形成的
蒸汽腔快速扩展。并且，所注入的非凝析气体将向上扩散聚集，以阻止水蒸汽与盖层的接触，
从而可以减少蒸汽向顶部的热损失。
在偶极天线辐射电磁场后，可以继续往各个直井内注入非凝析气体。连续注入的非凝析
气体可以形成一个惰性气体环境，隔离高温热水与偶极天线的接触，从而可以保护天线不至
于过热而损坏。
S160：按照第二预设速度，往水平井中注入水。
在直井中布设所述偶极天线后，还可以往水平井中按照第二预设速度(例如，1L/min)
注入水，以提高水平井内的压力，控制该压力低于破裂压力并高于孔压，以缓慢挤注的形式
使水平井和直井间形成一个含水饱和度的地带，该含水地带可以吸收辐射能量、以对流的形
式加速邻近区域的升温过程。
当水平井内的压力快速下降时，则可以判断至少有部分直井和水平井已经相联通；而当
各个直井内的压力均上升时，则可以判断所有直井和水平井相联通，此时可以停止往水平井
内注入水。
当往水平井内注入的水进入到直井后，后续在对偶极天线进行通电后，进入到直井内的
水首先被加热，井内压力上升，井内的水加热所产生的热量可以通过热传导作用传导给直井
周围的油藏，这可以促进稠油的温度上升以及粘度下降。
在至少一实施例中，该方法还可以包括：
S170：控制各个直井内偶极天线的辐射功率，以在相邻直井间建立压力梯度。
通过控制各个直井内偶极天线的辐射功率，可以使相邻直井内偶极天线的辐射功率具有
一定差异，从而可以使得直井外的地层水的上升温度不同，进而可以使得地层水汽化而成的
水蒸汽所形成的蒸汽腔的气压不同，即相邻蒸汽腔间形成了压力梯度。
在压力梯度的作用下，相邻蒸汽腔间的稠油向气压比较低的蒸汽腔流动，受热稠油进入
低压汽腔后，在重力作用下泄入下方的水平井中，进而被采出，这有利于采出布展有夹层这
种非均质油藏中的稠油。
本申请实施例还提供了一种开采稠油的装置，如图6所示。该装置可以包括布设单元410、
通电单元420以及采油单元430。其中，布设单元410可以用于在目标区域中的直井内布设偶
极天线；通电单元420可以用于对所述偶极天线进行供电并控制其工况，以通过对所述直井
周围油藏中的地层水加热来对所述油藏中的稠油进行加热；采油单元430可以用于从与所述
直井相适配的水平井中采出加热后在重力作用下泄入到水平井中的稠油。
在至少一实施例中，该装置还可以包括钻井单元(图中未示出)，其可以用于在目标区
域中开钻相适配的直井和水平井。
在至少一实施例中，该装置还可以包括注气单元(图中未示出)，其可以用于按照第一
预设速度，往所述直井内注入非凝析气体。
在至少一实施例中，该装置还可以包括注水单元(图中未示出)，可以用于按照第二预
设速度，往所述水平井中注入水。
在至少一实施例中，该装置还可以包括控制单元(图中未示出)，可以用于控制所述直
井内偶极天线的辐射功率，以在相邻直井间建立压力梯度。
对该装置中各个单元的具体描述，可以参考上述方法实施例中的相关描述，在此不再赘
叙。
本申请引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值
的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐
述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20
到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22
到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、
0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的
所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大
约”、“左右”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约
20到大约30”，至少包括指明的端点。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各
种说明性逻辑块、单元和步骤可以通过硬件、软件或两者的结合来实现。至于是通过硬件还
是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定
的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保
护的范围。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相
参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而
言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分
说明即可。
虽然通过实施例描绘了本申请，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，
并不用于限定本发明的保凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进
等，均应包含在本发明的保护范围之内。