CN101016835A - 热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，包括：蒸汽、氮气和发泡剂注入方法和氮气生产注入工艺，蒸汽从油管注入，氮气和泡沫剂从套管注入，注入重量份数比为发泡剂∶蒸汽＝1∶250－500；氮气∶蒸汽＝50－80∶1；注入速度为：蒸汽10－13t/h；发泡剂0.1－0.5t/h；氮气900－1000Nm³/h；注入步骤为：按四段塞注入，一段塞单独从套管注入氮气12h，速度为900－1000Nm³/h；二段塞单独从油管注蒸汽24h，速度为10－13t/h；三段塞从油管注蒸汽，同时从套管注氮气和发泡剂，蒸汽注入速度为10－13t/h，氮气注入速度为900－1000Nm³/h，发泡剂注入速度为0.1－0.5t/h，注入时间为2h；四段塞停注发泡剂，保持上述氮气和蒸汽的注入步骤和速度注12h；重复1－4段塞的步骤，连续注入，注完设计用量后，关井闷井后开井生产。

Description

热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法

一、技术领域

本发明涉及一种适合稠油油田蒸汽吞吐热采井在注蒸汽时用的氮气泡沫调剖工艺方法，适合稠油蒸汽吞吐开采油田的高含水井调剖应用，具体地说是一种热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，属于石油开发领域。

二、背景技术

我国原油储量中有三分之一以上属于稠油油藏，由于稠油的物性原因(地下粘度高，流动性差，胶质、沥青质含量高)，热采是稠油油藏开发的主要技术。孤岛油田也自1992年开始对稠油油藏实施了以蒸汽吞吐为主的热采开发，从1996年后，年产油均稳定在50×10⁴t以上，而2004年开始年均产油量超过了100万吨，占全厂产油量的30％。但是稠油油藏的非均质性以及热采技术特点，多轮吞吐后胶质、沥青质的沉积，重力超覆引起蒸汽在高渗层窜流，发生水窜、汽窜，蒸汽沿高渗透带突进，使得蒸汽波及系数小，大大降低蒸汽有效波及面积；多轮吞吐后地层压降增大，受边水、底水侵袭等影响，降低了稠油热采的效益和效果。

孤岛油田的吞吐周期达到了430天，但由于吞吐轮次的增多，周期油气比下降，导致油井含水大幅度上升。其中表现最突出的是中二北热采单元。孤岛油田热采单元是具有边水的稠油油藏，边底水及入侵严重，造成高含水井增多。中二北Ng5由于长期注蒸汽开发，地层压降幅度大，Ng54层的边水上窜53，沿53高渗透带和累计亏空大的区域由北部向中部推进，而引起部分热采井高含水。1997年开始在中二北治理高含水热采井，采用边部提液、高含水热采井调剖等措施抑制边水推进。通过室内研究以及热采井开发动态研究，发明了热采井在注蒸汽时应用氮气泡沫调剖工艺，可改善高含水井开发效果，在压制底水锥进，改善原油流动性，延长吞吐周期等方面具有显著的优点。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种适用于稠油蒸汽吞吐开发油田热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，控制油井含水上升，提高油井蒸汽吞吐效果。

热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法包括：蒸汽、氮气和发泡剂注入方法和氮气生产注入工艺，其特征在于蒸汽从油管注入，氮气和泡沫剂从套管注入，注入重量份数比为发泡剂∶蒸汽＝1∶250-500；氮气∶蒸汽＝50-80∶1注入速度为：蒸汽10-13t/h；发泡剂0.1-0.5t/h；氮气900-1000Nm³/h；注入步骤为：按四段塞注入，一段塞单独从套管注入氮气12h，速度为900-1000Nm³/h；二段塞单独从油管注蒸汽24h，速度为10-13t/h；三段塞从油管注蒸汽，同时从套管注氮气和发泡剂，蒸汽注入速度为10-13t/h，氮气注入速度为900-1000Nm³/h，发泡剂注入速度为0.1-0.5t/h，注入时间为2h；四段塞停注发泡剂，保持上述氮气和蒸汽的注入步骤和速度注12h；重复1-4段塞的步骤，连续注入，注完设计用量后，关井闷井后开井生产。

注入蒸汽的干度大于70％；氮气的纯度大于95％；发泡剂的耐温大于300℃。

氮气和发泡剂以井口制成泡沫状态注入套管，在油层上部封隔器以上与蒸汽混合，再进入油层。

发泡剂在蒸汽内的起泡浓度为0.3-0.5％。

注氮气和发泡剂的压力略高于注蒸汽的压力。

氮气是采用氮气车现场制氮注入套管。

本发明比现有技术相比具有以下优点：

1、在注蒸汽时实施氮气泡沫调剖，在油层中扩大加热带，增加了蒸汽的波及体积，降低油井的含水增加原油产量。

2、与蒸汽一起注入的氮气、泡沫到达油层中，在蒸汽凝为热水后，仍然是气体状态，在回采降压时，气体膨胀，起到强化助排油、水的作用。

3、由油管与套管之间的环空注氮气、泡沫改善了隔热效果，既减小井筒热损失，提高井底蒸汽干度，又能降低套管温度，保护套管。

4、注蒸汽氮气泡沫调剖技术的现场应用效果表明，该技术延长了热采吞吐周期，降低高含水油井的综合含水，提高稠油蒸汽吞吐效果和采收率。

四、附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图1：空气分离技术是从本世纪初开始发展起来的，空气分离制氮有以下三种方法，即深冷空分法、分子筛空分法及膜空分法。目前使用的是膜空分法。膜是由数百万根中空纤维组成的，空气中的各种气体(大约79％的氮气，21％的氧气)在透过膜壁时具有不同的渗透速率，才使得氧气和水蒸汽由加压的气流中从膜壁渗透过滤出来，从而产生干燥的氮气。

图2为本发明的注氮气和发泡剂的油井管柱结构示意图。

在油井注蒸汽过程中，在下入隔热油管情况下，由油管注入蒸汽，由环空注入氮气，蒸汽与氮气同时进入油层，在连续注完预计蒸汽量后，停注蒸汽及氮气。焖井后开井回采。

图中1-空气压缩机  2-缓冲罐  3-过滤器  4-加热器  5-N₂发生器  6-氮气缓冲罐  7-增压机  8-发泡剂  9-标定罐  10-柱塞计量泵  11-氮气进口  12-泡沫发生器  13-套管闸门  14-蒸汽气进口15-油管闸门  16-压力表  17-蒸汽  18-氮气泡沫  19-油管  20-套管21-封隔器  22-卡瓦

五、具体实施方式

1、发泡剂的性能要求

2、适应条件

(1)油藏非均质性强，由于泡沫主要产生于砂层的大孔道内，因此选择有较高渗透率的油层；

(2)边底水活跃的区块，综合含水＞90％的稠油井。

(3)多次吞吐后形成蒸汽窜进通道，蒸汽加热半径范围内剩余油丰富；

(4)根据试验，在蒸汽驱残余油饱和度(18.2％)以下时，开始有较高的封堵能力，因此选择含油饱和度较低的高渗透条带的油井；

(5)油层厚度≥5米；

(6)井下套管完好。

3、氮气来源及注入方法

使用膜空分法氮气车制氮其流程如图1所示。

在油井注蒸汽过程中，在下入隔热油管情况下，由油管注入蒸汽(正注方式)，由环空注入氮气(反注方式)，蒸汽与氮气同时进入油层。

4、注入参数设计

(1)注蒸汽参数

蒸汽干度尽量高，锅炉出口干度在70～75％，不低于70％。注入压力及注入速度视现场条件而定，但不超过安全限度(最高不超过16MPa)，注汽量保持在前周期水平，一般按油层厚度计算，即每米80～120t，经统计单井注汽量一般在2000～2500t。

(2)注氮气参数

氮气注入参数受油层深度、油层厚度、厚度比、地层温度、压力、孔隙度、渗透率、油水饱和度、原油粘度、油藏类型、完井方式、吞吐周期、蒸汽注入量、蒸汽干度、井况、边底水锥进状况等因素的影响，在设计氮气注入量时，需综合考虑各项因素。因采用大型制氮设备，注氮气量可以增加。总体说来，一般按氮气(标准状态)∶蒸汽(水当量，t)＝50～80∶1。

注氮气速度由注入压力限定，一般控制在900～1000Nm³/h，由氮气浓度来调节，纯度＞95％。由油套环空注入氮气，注入压力稍高于油管蒸汽压力，但不能超过套管安全压力，由现场套管使用状况而定。

(3)注入发泡剂

单井注入量按与注汽量的比例计算，发泡剂∶蒸汽(水当量按吨计算)＝1∶(250～500)，注入速度0.1～0.5t/h，此方式保证蒸汽中起泡剂浓度控制在0.3％-0.5％。

5、注入工艺

选择合理的氮气泡沫的四段塞式注入方式：

第一段塞：由油套环空单独反注氮气12h，速度为900～1200Nm³/h；

第二段塞：停注氮气，由油管单独正注蒸汽24h，速度为10～13t/h；。

第三段塞：由油管注蒸汽，同时由油套环空注氮气和泡发剂，蒸汽、氮气的注入速度同前，发泡剂排量为0.2t/h，持续注入2h。

第四段塞：停注发泡沫剂，保持氮气、蒸汽注入方式及排量，持续注入12h。

重复1～4段塞注入方式，连续注完设计量后，关井焖井后开井生产。

6、现场实施效果(如图1、图2所示)

自2006年以来，根据对边底水稠油油藏水侵规律和不同程度水侵井的开发特征分析，在孤岛油田热采区的强水侵井区实施了氮气泡沫调剖工艺。

用空气压缩机1压缩空气进缓冲罐2，经过滤器3过滤，经加热器4加热，进氮气发生器5，制出的氮气进氮气缓冲罐6，经增压机7增压，经泡沫发生器12制成泡沫17，从套管闸门13注入套管19，从封隔器20上部经封隔器21进入地层。注12小时，注入速度900-1200Nm³/h，形成第一段塞；从油管闸门15注入蒸汽14，经油管18进入油层，注24小时，注入速度为10-13m³/h形成第二段塞；从油管注蒸汽，同时从套管注氮气和发泡剂，蒸汽和氮气的注入速度同上，发泡剂8的注入速度为0.2t/h于封隔器上部混合进入油层，同注时间2小时，形成第三段塞；在注发泡剂8时，要经标定罐9标定，柱塞泵10加压与氮气混合，再进泡沫发生器12，再进套管闸门13进入套管19；停注发泡剂，保持氮气和蒸汽同上的注入速度，注12小时，形成第四段塞，重复1-4段塞过程，直致把方案中的设计注入量注完，关井闷井若干小时开井，如GD2-23-537井泡沫调剖施工过程中井口注汽压力呈上升趋势并且在施工后，能保持压力稳定一段时间。施工前井口注汽压力为13.0MPa，施工后注汽压力变为14.3MPa，上升1.3MPa。注汽压力提高说明蒸汽泡沫调剖降低了蒸汽的流度，提高了封堵压差，达到了封堵蒸汽汽窜通道，调整吸汽剖面，提高驱替波及系数的目的。

Claims (6)

1、一种热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，包括：蒸汽、氮气和发泡剂注入方法和氮气生产注入工艺，其特征在于蒸汽从油管注入，氮气和泡沫剂从套管注入，注入重量份数比为发泡剂∶蒸汽＝1∶250-500；氮气∶蒸汽＝50-80∶1注入速度为：蒸汽10-13t/h；发泡剂0.1-0.5t/h；氮气900-1000Nm³/h；注入步骤为：按四段塞注入，一段塞单独从套管注入氮气12h，速度为900-1000Nm³/h；二段塞单独从油管注蒸汽24h，速度为10-13t/h；三段塞从油管注蒸汽，同时从套管注氮气和发泡剂，蒸汽注入速度为10-13t/h，氮气注入速度为900-1000Nm³/h，发泡剂注入速度为0.1-0.5t/h，注入时间为2h；四段塞停注发泡剂，保持上述氮气和蒸汽的注入步骤和速度注12h；重复1-4段塞的步骤，连续注入，注完设计用量后，关井闷井后开井生产。

2、根据权利要求1所述的热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，其特征在于所述注入蒸汽的干度大于70％；氮气的纯度大于95％；发泡剂的耐温大于300℃。

3、根据权利要求1所述的热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，其特征在于所述氮气和发泡剂以井口制成泡沫状态注入套管，在油层上部封隔器以上与蒸汽混合，再进入油层。

4、根据权利要求1所述的热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，其特征在于所述发泡剂在蒸汽内的起泡浓度为0.3-0.5％。

5、根据权利要求1所述的热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，其特征在于所述注氮气和发泡剂的压力略高于注蒸汽的压力。

6、根据权利要求1所述的热采井注蒸汽氮气泡沫调剖工艺方法，其特征在于所述氮气是采用氮气车现场制氮注入套管。