CN101089362B - 一种改进的蒸汽吞吐采油方法 - Google Patents

Abstract

一种改进的蒸汽吞吐采油方法，应用于油田采油技术领域，提高油藏的采收率和开发效果。特征是：注蒸汽：往油井中注入足够的蒸汽量；注水：根据具体油藏条件，继续注入1℃至150℃的水；焖井；限量生产；效果是：采用改进的蒸汽吞吐采油方法，能避免井下闪蒸现象发生，降低了泡沫油的生成量，减少泡沫油堵塞井下地层作用，从而提高油田的产量和采收率。

Description

一种改进的蒸汽吞吐采油方法

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种蒸汽吞吐生产原油的方法，提高油藏的采收率和开发效果。

背景技术

常规的蒸汽吞吐技术是向稠油油藏注蒸汽，利用蒸汽所携带的热量，加热稠油。稠油在受热后粘度大幅度下降，在地层压力下从油层流向井筒的流量大幅度提高，从而提高产量。具体操作方案是向油层注入定量的蒸汽，然后关井一段时间，使蒸汽携带的热量向油藏扩散，关井过程称之为焖井。焖井结束后即开井放喷。油井自喷停止后，利用抽油泵继续采油生产。

中国专利授权公告号CN 1074502C，提供了一种“稠油热空气-蒸汽混合吞吐开采方法”。在注汽稠油井作业时，将耐高温封隔器、平衡阀、隔热油管组成的注汽管柱下入井筒内，待封隔器坐封后，安装好井口采油树；采用蒸汽锅炉制备饱和蒸汽，蒸汽锅炉连接采油树油管出口；空气压缩机连接采油树套管出口。打开采油树油管阀门向井下正挤注入高压蒸气。打开套管阀门，启动空气压缩机从油、套管的环型空间注入压缩空气。压缩空气通过注汽管柱上的平衡阀与蒸汽在井底混合，并一起进入地层。注入时蒸汽、空气的排量比为7∶3。当蒸汽和压缩空气总注入量达到设计量后停注。按照蒸汽吞吐井同样程序，焖井一定时间后，开井生产。这是目前常规的蒸汽吞吐采油方法。

目前常规的蒸汽吞吐采油存在问题是，由于注入的饱和蒸汽温度高，井下近井眼地带的岩石同时被加热到高温。在采油生产时尤其是放喷时压力降低，地层中的水发生强烈的闪蒸。稠油中含有大量的沥青和胶质，它们降低了原油的表面张力，并在高温下发生闪蒸会产生乳化液。另外，由于注饱和蒸汽热采过程的温度高，稠油内部会产生二氧化碳，二氧化碳以及原油中的甲烷气体与乳化液在闪蒸的作用下会形成及其稳定的泡沫油，与形成乳化一样，大量的沥青和胶质促成泡沫油的生成。形成极其强烈的假敏效应。泡沫油最终堵塞地层，形成泡沫油对地层的伤害，也叫热伤害。

发明内容

本发明的目的是：提供一种改进的蒸汽吞吐采油方法，实现饱和蒸汽注入井下，并且避免开井生产时井下发生闪蒸现象，达到降低泡沫油的生成量和堵塞作用，提高稠油油田油井产量和采收率。

本发明采用的技术方案是：改进的蒸汽吞吐采油方法是按以下步骤进行的：

A、准备工作：将耐高温封隔器、隔热油管组成的注汽管柱下入井筒内，待封隔器坐封后，安装好井口采油树；采用蒸汽锅炉制备饱和蒸汽，蒸汽锅炉连接采油树油管出口；高压注水泵连接采油树套管出口。

B、注蒸汽：往油井中注入饱和蒸汽，每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米之间，井底干度在40-80％，注入速度120-400吨/天，最高注入饱和蒸汽的压力低于或等于17兆帕，并且最高注入饱和蒸汽的压力低于或等于地层破裂压力；达到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽锅炉制备所需温度的热水，或者利用其他设备制备所需温度的热水，不做停顿开始地往井中注水。

C、计算注蒸汽后的温度场：确定注水量和注入水温度之前要了解注饱和蒸汽之后的温度场分布形式，注饱和蒸汽之后的温度场分布形式通过数值模拟技术计算出来，或者按照以下方法简单计算出来。

$Q=\frac{1}{3}\mathrm{\πDHC}({R_1}^2+R_1{R}_2+R_2^2)$

式中Q表示的是地层累积的注入热量，单位为J(焦耳)。地层累积的注入热量，如果是第一次注蒸汽，累积的注入热量就是这次注入的热量。如果已进行多次注饱和蒸汽，累积的注入热量包括最后一次注入的热量，还包括剩余热量，即以前注入的热量减去在产出流体中所携带的热量与向油藏的顶底盖层散失的热量后的剩余热量。一般剩余热量定为注入热量的20-30％之间。

式中D为油层的厚度，单位为米。

式中H为注入蒸汽温度与油藏原始温度之差，单位为℃。

式中C为油藏岩石含水状态下单位体积的热容，单位为J/(℃×m³)。

R₁(单位米)表示在注入饱和蒸汽后，距井筒半径R₁米范围内油藏温度为注入饱和蒸汽温度，其值取0.5至2米之间，累积的注入热量大则取值大一些，累积的注入热量小取值小一些；通过以上方程可以求出与R₂(单位米)。距井筒半径R₂范围之外油藏温度为原始地层温度，在R₁与R₂之间油藏温度由注入饱和蒸汽温度线性变化到原始地层温度。得出简化的注饱和蒸汽之后的温度场分布。

D、注水：达到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽锅炉制备所需温度的热水，或者利用其他设备制备所需温度的热水，不做停顿开始地往井中注入温度为1-150℃的水。注入水重量为注入饱和蒸汽重量的10％-50％，注入速度在50-400吨/天之间。注入水重量和注入温度要经过计算，保证使油井周围油藏最高温度低于200℃。注水总重量和注入水温度的计算：①、在计算出油井附近油藏的温度场的基础上，计算出200℃以上部分油藏中的热量，可以采用以下方法：以油井为中心，以距油井垂直距离为半径，以半径依次相差0.5米划分一系列同心圆，以这些同心圆将油层划分为宽度为0.5米，高度为油层厚度的一系列同心圆筒，如某个圆筒所处温度大于200℃，将此圆筒所处温度减去200℃，以此温度差乘以此圆筒体积乘以油藏单位体积热容，得出此圆筒的转移热，②、将所有的温度处于大于200℃的圆筒的转移热叠加到一起得出总转移热。③、以每吨水200℃时所含有的热量减去在注入水温度时所含有的热量，求出每吨水转移热量。④、以第②步计算出的总转移热量除以第③步计算的热量，得到注入水量。⑤、如果注入水量大于注入饱和蒸汽量的四分之一，减少注入水温度，重新进行第③步和第④步计算直到注入水量小于注入饱和蒸汽量的四分之一。⑥、在注入水温度计算中，计算出的注入温度已低于50℃，则停止降低注入水温度。注入50℃的水，注入水量等于注入饱和蒸汽量的四分之一。

E、焖井：注水后焖井时间2-10天。

F、维持井底流压生产：焖井后开井进行采油。测试油井动液面，测取井底流压，调整抽油机采出井液的排量，使油井井底流压保持在1.5-4兆帕之间。

所述的测试油井动液面、测取井底流压和调整抽油机采出井液的排量保持井底流压的工艺过程，属于公知技术，本领域技术人员能完成，不再进行详细叙述。

本发明的有益效果：由于在油井内注入饱和蒸汽后，又往油井内注入1-150℃的水，使井下油藏最高温度低于200℃的闪蒸点，避免了开井采油时，井下发生闪蒸现象，达到降低了井下泡沫油的生成量，减少泡沫油堵塞井下地层作用，从而提高油田的产量和采收率。

附图说明

图1是本发明改进的蒸汽吞吐采油施工过程注入饱和蒸汽时，油井剖面结构示意图。

图2是本发明改进的蒸汽吞吐采油施工过程注水时，油井剖面结构示意图。

图3是本发明改进的蒸汽吞吐采油施工过程焖井时，油井剖面结构示意图。

图4是本发明改进的蒸汽吞吐采油施工过程限量生产时，油井剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：以一口油井进行改进的蒸汽吞吐采油为例进行说明。

某油井，油层深度在1000米，地层原始温度50℃，油层厚度20米的稠油井，进行第一轮蒸汽吞吐生产。

A、准备工作：将耐高温封隔器、隔热油管组成的注汽管柱下入井筒内，待封隔器坐封后，安装好井口采油树；采用蒸汽锅炉制备饱和蒸汽，蒸汽锅炉连接采油树油管出口；

B、注蒸汽：参阅附图1。往油井中注入饱和蒸汽，每米厚度油藏注入蒸汽量100立方米，井底干度在50％，注入速度400吨/天，最高注入饱和蒸汽的压力17兆帕，共向油井注入2000吨的饱和蒸汽量。

C、计算注蒸汽后的温度场：注完蒸汽后，确定注水量和注入水温度之前要了解注饱和蒸汽之后的温度场分布形式，注饱和蒸汽之后的温度场分布形式通过数值模拟技术计算出来。

$Q=\frac{1}{3}\mathrm{\πDHC}({R_1}^2+R_1{R}_2+R_2^2)$

式中Q表示的是地层累积的注入热量，单位为J(焦耳)。地层累积的注入热量，如果是第一次注饱和蒸汽，累积的注入热量就是这次注入的热量。如果已进行多次注饱和蒸汽，累积的注入热量包括最后一次注入的热量，还包括剩余热量，即以前注入的热量减去在产出流体中所携带的热量与向油藏的顶底盖层散失的热量后的剩余热量。一般剩余热量定为注入热量的20-30％之间。

式中D为油层的厚度，单位为米。π为圆周率。

式中H为注入饱和蒸汽温度与油藏原始温度之差，单位为℃。

式中C为油藏岩石含水状态下单位体积的热容，单位为J/(℃×m³)。

R₁(单位米)表示在注入饱和蒸汽后，距井筒半径R₁米范围内油藏温度为注入饱和蒸汽温度，其值取0.5至2米之间，累积的注入热量大则取值大一些，累积的注入热量小取值小一些；通过以上方程可以求出与R₂(单位米)。距井筒半径R₂范围之外油藏温度为原始地层温度，在R₁与R₂之间油藏温度由注入饱和蒸汽温度线性变化到原始地层温度。得出简化的注饱和蒸汽之后的温度场分布。

根据以下基本数据计算温度场分布：油层厚度20米的稠油井，地层原始温度50℃，进行第一轮蒸汽吞吐生产。共向油井注入2000吨的饱和蒸汽量。井底干度在50％，注入饱和蒸汽的压力16.5兆帕，蒸汽温度350℃，R₁取值0.5米。

计算温度场分布为距井筒半径0.5米范围内油藏温度为注入饱和蒸汽温度350℃，距井筒半径10.5米范围之外油藏温度为原始地层温度50℃，距井筒半径0.5米与10.5米之间油藏温度由注入饱和蒸汽温度350℃线性变化到原始地层温度50℃。得出简化的注饱和蒸汽之后的温度场分布。

D、注水：参阅附图2。达到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽锅炉制备所需温度的热水，或者利用其他设备制备所需温度的热水，以注蒸汽相同的管路，不做停顿开始地往井中注入温度为1-150℃的水。注入水重量为注入饱和蒸汽重量的10％-50％，注入速度在50-400吨/天之间。注入水重量和注入温度要经过计算，保证使油井周围油藏最高温度低于200℃。注水总重量和注入水温度的计算：①、在计算出油井附近油藏的温度场的基础上，计算出200℃以上部分油藏中的热量，可以采用以下方法：以油井为中心，以距油井垂直距离为半径，以半径依次相差0.5米划分一系列同心圆，以这些同心圆将油层划分为宽度为0.5米，高度为油层厚度的一系列同心圆筒，如某个圆筒所处温度大于200℃，将此圆筒所处温度减去200℃，以此温度差乘以此圆筒体积乘以油藏单位体积热容，得出此圆筒的转移热，②、将所有的温度处于大于200℃的圆筒的转移热叠加到一起得出总转移热。③、以每吨水200℃时所含有的热量减去在注入水温度时所含有的热量，求出每吨水转移热量。④、以第②步计算出的总转移热量除以第③步计算的热量，得到注入水量。⑤、如果注入水量大于注入饱和蒸汽量的四分之一，减少注入水温度，重新进行第③步和第④步计算直到注入水量小于注入饱和蒸汽量的四分之一。⑥、在注入水温度计算中，计算出的注入温度已低于50℃，则停止降低注入水温度。注入50℃的水，注入水量等于注入饱和蒸汽量的四分之一。

根据计算出的温度场，利用以上注水量计算方法，计算出向油井再注入401吨100℃的热水。

E、焖井：参阅附图3。注水后关闭油井进行焖井过程，焖井时间5天。

F、维持井底流压生产：参阅附图4。焖井后开井进行采油。测试油井动液面，测取井底流压，调整抽油机采出井液的排量，使油井井底流压保持在1.5-4兆帕之间。

开始生产时通过对动液面的控制对井底流动压力进行控制。使其高于能够发生闪蒸的压力。控制的依据是：注入500吨100℃的热水后，近井地带温度100℃，油藏内部最高温度可能在230℃左右，230℃下水的饱和蒸汽压力是2.7兆帕左右，因此控制井底流压在3兆帕即可。在生产100天后，由于冷原油不断使高温区域降温，井底流压控制在1.5兆帕即可，在200天以后，由于温度进一步降低，井底流压的控制主要以满足抽油泵需要为主，可以不考虑闪蒸问题。直到第二次注蒸汽饱和蒸汽开始。

Claims (1)

1.一种改进的蒸汽吞吐采油方法，其特征是：

A、准备工作：将耐高温封隔器、隔热油管组成的注汽管柱下入井筒内，待封隔器坐封后，安装好井口采油树；采用蒸汽锅炉制备饱和蒸汽，蒸汽锅炉连接采油树油管出口；

B、注蒸汽：往油井中注入饱和蒸汽，每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米之间，井底干度在40-80％，注入速度120-400吨/天，最高注入饱和蒸汽的压力低于或等于17兆帕，并且最高注入饱和蒸汽的压力低于地层破裂压力；

C、计算注蒸汽后的温度场：确定注水量和注入水温度之前要了解注饱和蒸汽之后的温度场分布形式，注饱和蒸汽之后的温度场分布形式通过数值模拟技术计算出来，或者按照以下方法计算出来，

$Q=\frac{1}{3}\mathrm{\πDHC}({R_1}^2+R_1{R}_2+R_2^2)$

式中Q表示的是地层累积的注入热量，单位为J(焦耳)，如果是第一次注饱和蒸汽，地层累积的注入热量就是这次注入的热量；如果已进行多次注汽，累积的注入热量包括最后一次注入的热量，还包括剩余热量，即以前注入的热量减去在产出流体中所携带的热量与向油藏的顶底盖层散失的热量后的剩余热量，一般剩余热量定为注入热量的20-30％之间，

式中D为油层的厚度，单位为米，

式中H为注入饱和蒸汽温度与油藏原始温度之差，单位为℃，

式中C为油藏岩石含水状态下单位体积的热容，单位为J/(℃×m³)，

R₁的单位为米，表示在注入饱和蒸汽后，距井筒半径R₁米范围内油藏温度为注入饱和蒸汽温度，其值取0.5至2米之间，累积的注入热量大则取值大一些，累积的注入热量小取值小一些；通过以上方程可以求出R₂，距井筒半径R₂范围之外油藏温度为原始地层温度，在R₁与R₂之间油藏温度由注入饱和蒸汽温度线性变化到原始地层温度，得出简化的注饱和蒸汽之后的温度场分布；

D、注水：达到每米厚度油藏注入蒸汽量80-120立方米后，利用原有的注蒸汽锅炉制备所需温度的热水，或者利用其他设备制备所需温度的热水，不做停顿开始地往井中注入温度为1-150℃的水；注入水重量为注入饱和蒸汽重量的10％-50％，注入速度在50-400吨/天之间，注入水重量和注入温度要经过计算，保证使油井周围油藏最高温度低于200℃；注水总重量和注入水温度的计算：①、在计算出油井附近油藏的温度场的基础上，计算出200℃以上部分油藏中的热量，可以采用以下方法：以油井为中心，以距油井垂直距离为半径，以半径依次相差0.5米划分一系列同心圆，以这些同心圆将油层划分为宽度为0.5米，高度为油层厚度的一系列同心圆筒，如某个圆筒所处温度大于200℃，将此圆筒所处温度减去200℃，以此温度差乘以此圆筒体积乘以油藏单位体积热容，得出此圆筒的转移热，②、将所有的温度处于大于200℃的圆筒的转移热叠加到一起得出总转移热，③、以每吨水200℃时所含有的热量减去在注入水温度时所含有的热量，求出每吨水转移热量，④、以第②步计算出的总转移热量除以第③步计算的热量，得到注入水量，⑤、如果注入水量大于注入饱和蒸汽量的四分之一，减少注入水温度，重新进行第③步和第④步计算直到注入水量小于注入饱和蒸汽量的四分之一，⑥、在注入水温度计算中，计算出的注入温度已低于50℃，则停止降低注入水温度，注入50℃的水，注入水量等于注入饱和蒸汽量的四分之一；

E、焖井：注水后焖井时间2-10天；

F、维持井底流压生产：焖井后开井进行采油，测试油井动液面，测取井底流压，调整抽油机采出井液的排量，使油井井底流压保持在1.5-4兆帕之间。

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