CN101004132A - 注空气辅助蒸汽吞吐稠油开采技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种开采稠油油藏的方法。其技术要点是在蒸汽吞吐和蒸汽驱的过程中注入空气提高采收率和工程效益。该方法包括以下工艺步骤：钻井之后稠油层进行套管防砂完井，以抑制后期开采的出砂；完井过程中建成人工井底，以承受注蒸汽和高压空气时的高压；完井注入热蒸汽(200℃以上)，增加油层温度，降低稠油粘度；待油层温度升高后，可将空气注入同一油层，然后关井，使原油和氧气产生氧化反应；待井口压力稳定后开井生产。此工艺的机理和优点是，空气中氧气与原油发生低温氧化反应放出热量并产生二氧化碳和氮气的混合气，增加驱油能量；氧化反应可裂解稠油改变原油组分，增加原油流动性和油品质量；空气中的氧气可大部分被氧化反应消耗掉，不产生油井氧气引爆引起的安全隐患；空气资源丰富，可降低经济成本。
Description
技术领域
本发明涉及稠油油藏的开采和提高采收率技术。
背景技术
随着油气资源的巨大消耗，人类在21世纪后期将面临油气资源的巨大危机。特别是中国作为能源消耗大国，年原油进口已经超过一亿吨。而稠油在整个油气资源中占有很重要的比重，被认为是未来替代能源的重要组分之一。提高稠油采收率有助于维持国内原油产量，保障国内经济发展的能源供给。
稠油在世界油气资源中占有较大的比例。据统计，世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约为1000×108t。稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联、中国、印度尼西亚等国家和区域。中国重油沥青资源分布广泛，已在12个盆地发现了70多个重质油田，预计中国重油沥青资源量可达300×108t以上。因此，稠油的开采具有很大的潜力，而且随着轻质油开采储量的减少，未来开采稠油所占的比重将会不断增大。
稠油开采的方式主要是采取措施提高原油流动性、提高油水流度比以增加原油驱替效率。目前，稠油开采主要以强化采油为主，常用和比较成熟的方法主要有热采和冷采技术，包括蒸汽吞吐、蒸汽驱(包括SAGD)和火烧油层；常用的冷采强化采油技术包括溶剂驱、聚合物驱以及二氧化碳混相和非混相驱等，所有这些方法都需要注入流体和能量或其他驱替物降低稠油的流动粘度。
聚合物驱是目前我国提高中轻质油藏的重要技术，但开采稠油油藏成本较高，特别对于粘度较大的稠油开采效果不理想。二氧化碳驱可以很好的降低原油粘度，主要问题是气源问题不好解决，应用范围受到限制。目前稠油油藏采用冷采的采收率一般为10-20％。
传统蒸汽吞吐和蒸汽驱开采稠油油藏主要是依靠注入高温蒸汽提高原油温度，降低原油粘度，对于浅地层油田效果较好，但对深油藏(＞1000米)，存在蒸汽热损失大，采收率较低、产出井原油流动性差等缺点。火烧油层是将空气注到油层内发生高温氧化反应产生热量以降低原油粘度，工艺复杂，需要在地下点火并维持高的注气量，地下燃烧不易控制，现场成功率不高。鉴于以上原因，本方法在充分考虑各种传统稠油油藏热采方式的基础上，提出一种经济可行的、能改进传统蒸汽吞吐的新工艺，提高原油采收率，为稠油油藏的开采开辟了一条新的途径。
发明内容
本发明提供了一种经济有效、广泛可行、可以提高稠油油藏采收率、应用范围不受其它因素限制的开采稠油油藏的新方法。本发明的主要特征是在传统的蒸汽吞吐或蒸汽驱(包括SAGD)的工艺过程中，注入空气辅助蒸汽吞吐和驱油。
本发明是通过以下技术工艺方案实现的：
在稠油油藏中钻一口直井、斜井或水平井，采用套管和防砂完井。通过地面蒸汽发生设备先向油藏中注入蒸汽，提高油层温度。注入一定量的蒸汽后，利用空气压缩机向油层注入空气或热空气。然后焖井一段时间，使注入空气中的氧气与原油产生充分的氧化反应，待井口压力稳定后开井生产。注入蒸汽的温度应大于200℃。蒸汽和空气注入量及焖井时间应根据不同地质状况和原油性质来确定。空气辅助蒸汽吞吐最好在完成一个蒸汽吞吐轮次后进行，使油层在注空气前有足够高的温度。室内实验表明，原油和注入空气中的氧气在温度超过100℃后，可发生自发的低温氧化反应，消耗氧气，产生热量、和类似于烟道气的氮气和二氧化碳的混合气。温度越高，氧化反应速率越快，反应越彻底。本发明描述的低温氧化反应有别于火烧油层所需的高温氧化反应。低温氧化反应可在油层温度下自发进行，不需要点火，对氧气的注入量和速率没有要求，工艺简单，易于控制。
现场烟道气和氮气辅助蒸汽吞吐试验结果表明，在蒸汽吞吐过程中注入气体后，可降低原油粘度、改善驱油渗流条件、形成溶解气驱动、增加驱油动力，提高采收率。同时在油井内产生气举动力，增加采油效率。另外，气体的加入可使混注汽化压力降低，减少热损失、保持蒸汽温度、维持蒸汽干度，进而强化对原油中轻质组分的蒸馏效应。
本发明所描述的空气辅助蒸汽吞吐工艺，除有上述烟道气体具有的提高采收率的效果外，由于低温氧化反应产生热量，可维持地层温度，增加原油流动性。同时氧化反应过程中可促使碳链断裂，稠油裂解，使油品升级。空气中的氧气在氧化反应中可完全或大部分消耗掉，在油井生产中不会产生氧气引爆的安全隐患。由于空气来源不受限制，与其他气源相比，可大大降低工程的综合经济成本。
附图说明
图1是本发明工艺实施方案的工作原理
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
1、稠油层2、人工井底3、套管4、油管 5、进气管线6、空气压缩机7、空气压力稳定装置8、高压注气管线9、高压注蒸汽管线 10、蒸汽压力稳定装置11、加热锅炉12、进水管
如图1所示，首先钻井之后对稠油层1进行套管防砂完井，以防止后期开采过程中的出砂。完井过程中建成人工井底2，以承受注蒸汽和高压空气时的高压。地面注蒸汽系统由加热锅炉10、蒸汽压力稳定装置10和高压注蒸汽管线9组成。注空气系统由空气压缩机6、空气压力稳定装置7和高压注气管线8组成。蒸汽和空气都可通过进气管线由油管注入地层。注入的蒸汽温度最好超过200℃。待油层温度升高以后，即可进行注空气。蒸汽和空气可交替注入，也可单独轮次吞吐。为确保生产安全，防止油井中残余氧含量超过引爆的极限值，应对油井产出气中的气体成分进行监测。
Claims (18)
1、一种开采稠油油藏的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)稠油层采用防砂完井；
(2)首先注入蒸汽，且蒸汽要达到一定温度，即200-300℃；
(3)注入蒸汽后再注入空气，或蒸汽和空气同时注入，关井提供足够的反应时间，待压力稳定后进行开井生产；
4)此空气辅助蒸汽吞吐方式可循环进行。
2、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：注蒸汽提供能量并加热稠油油藏，降低油的粘度。
3、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：注入的空气可保持和增加蒸汽的干度和潜能。
4、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：被加热后稠油在油层内与氧气可进行自发的低温氧化反应。
5、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：稠油油藏低温氧化反应的氧气由注入的空气提供。
6、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：油和氧气产生自发的氧化反应放出热量为稠油油藏提供额外能量，使稠油的粘度进一步降低。
7、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：油和氧气的氧化反应的主要产物是二氧化碳。
8、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：注入到油藏的空气及其氧化反应的产物具有驱油效果，增加原油的流动和产量。
9、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：注入空气后的稠油油藏在蒸汽冷凝后可继续保持油藏压力及驱油能量。
10、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：注入的空气和反应产物在降压开采过程中迅速膨胀，油层内形成溶解气驱动，为油井生产提供进一步驱油动力。
11、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：低温氧化反应的产物可溶于原油，进一步降低原油粘度。
12、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：空气中氧气在低温氧化反应中可大部分被消耗，使生产过程中不产生油气和氧气混合气体引爆的安全隐患。
13、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：在注蒸汽的同时可注入特殊的氧化反应催化剂，增加氧化反应的耗氧速率。
14、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：在注蒸汽的同时可注入特殊的稠油裂解催化剂，增加反应活性，降低原有粘度。
15、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：地层中水和粘土矿物的存在可增加原油氧化和裂解反应的活性。
16、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：空气在注蒸汽过程中加入，可使混注汽化压力降低，减少热损失、保持蒸汽温度、保持蒸汽干度，强化原油中轻质组分的蒸馏，提高驱油效率。
17、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：空气注入可在蒸汽吞吐的第2或第3个循环后实施，以使油层有足够高的温度确保氧化反应的快速进行，将氧气完全消耗掉。
18、如权利要求1所述的开采稠油油藏的方法，其特征在于：油井中的产气，主要成分是氮气和二氧化碳，可被分离出回注到油层中重复利用，减少环境污染。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070725 |