CN102392623B - 一种低渗透油藏空气驱采油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低渗透油藏空气驱采油方法。该低渗透油藏空气驱采油方法包括以下步骤：通过注气井向油藏中注入气态CO₂形成易混相前置段塞；然后通过注气井向油井中注入空气并进行开采。和单纯CO₂驱相比，本发明提供的低渗透油藏空气驱采油方法减轻了生产管柱和井口及地面设备腐蚀的问题，降低了生产成本；和单纯空气驱相比，本发明提供的低渗透油藏空气驱采油方法提高了注气开发的安全性，提高了驱油效率。

Description

一种低渗透油藏空气驱采油方法

技术领域

本发明涉及一种空气驱采油方法，尤其涉及一种低渗透油藏空气驱采油方法，属于油田采油技术领域。

背景技术

低渗透油藏空气驱采油是利用注气井把空气注入油层，以补充和保持油层压力，地层原油与注入空气中的氧气在油藏条件下(温度、压力)发生的氧化反应，利用氧化产物烟道气驱效应、氧化生热效应采油的一种措施。所述低温氧化是指在油藏条件下地层原油与注入空气中的氧气发生的氧化反应，反应消耗掉大部分氧气生成醛、酮、酸和少量CO、CO₂和CH₄等气体以及热，反应温度和累计温度不超过350℃。而低渗透油藏空气驱一般具有以下几种驱替机理：

1、注空气提高或维持油藏压力；

2、通过原油低温氧化将空气中的氧气全部消耗掉，实现间接的烟道气驱；

3、通过氧化反应的热效应产生原油降粘、热膨胀效应；

4、使烟道气在高压下与原油之间发展为近混相驱。

20世纪60年代以来，世界上许多国家包括美国、俄罗斯等都开展过低渗透油藏注空气技术研究，许多深层轻质油藏开展了注空气矿场试验，均取得了技术上和经济上的成功。轻质油藏低温氧化开采在我国虽然起步较晚，但由于空气来源广，成本低廉，近几年来受到广泛关注。

常规低渗透轻质油藏空气驱开采的缺点主要有以下几个方面：

1、注入井存在不安全因素：即注入空气和原油在注空气井附近直接接触，现场试验开始时注气设备和管线容易出现问题，一旦出现问题，空气中的氧气还没来得及发生低温氧化反应而消耗，地层中烃类气体和氧气出现返流在井筒中混合很容易发生爆炸；

2、采油井存在不安全因素：即由于气体指进或者地层裂缝造成气窜，使得当注入空气中的氧气和原油未完全发生低温氧化反应时，油井产出气中的烃类气体和氧气混合容易发生爆炸；

3、由于空气和原油混相压力较高，即使空气中的氧气发生完全低温氧化形成烟道气，烟道气和原油混相压力也较高，因此一般油藏中所采用的空气驱为非混相气驱，驱油效率较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种改进的低渗透油藏空气驱采油方法，通过首先注入部分CO₂，再进行注空气，保证注空气开发的安全性，提高油藏的采收率和开发效果。

为达到上述目的，本发明提供了一种低渗透油藏空气驱采油方法，其包括以下步骤：

通过注气井向油藏中注入CO₂形成易混相段塞；

然后通过注气井向油井中注入空气进行开采。

在上述方法中，注空气开采可以按照常规的注空气开采方法进行。

在本发明所提供的上述方法中，优选地，注入空气的步骤可以采用一直注空气的方式，或者采用气态CO₂和空气交替注入的方式。当CO₂资源比较丰富时，优选采用气态CO₂和空气交替注入方式进行，以更好地保证生产的安全性。

在本发明所提供的上述方法中，优选地，易混相前置段塞CO₂的注入量控制为0.05PV-0.1PV。

在本发明所提供的上述方法中，优选地，采用气态CO₂和空气交替注入的方式，空气和气态CO₂的体积比控制为20∶1以上。

本发明所提供的上述空气驱采油方法适用于低渗透油藏，尤其适合于满足以下条件的油藏：油藏深度＞1500m，油层厚度＞3m，油层渗透率＜10×10^-3μm²，油层温度＞60℃，原油粘度＜10mPa.s，原油密度＜0.9340g/cm³，含油饱和度＞30％，渗透率变异系数＜0.7。

在本发明中，在进行空气驱采油之前，首先注入部分CO₂形成易混相段塞，具有以下优点：

1、降低注入井和采油井的安全风险，保障空气驱安全顺利实施：

(1)降低注入井不安全风险：先注CO₂前置段塞再后续注空气，注入空气和原油在注空气井附近被CO₂段塞隔离而不直接接触，现场试验开始时注气设备和管线最容易出现问题，一旦出现问题，注入的空气和先注的CO₂前置段塞首先返流，地层中烃类气体出现返流的时间进一步延长，给地面事故处理留出了充足的时间，同时CO₂的存在进一步稀释了返流出的空气中的氧气含量，使得氧含量达不到爆炸极限，降低了注入井安全风险；

(2)降低采油井不安全风险：由于气体指进或者地层裂缝造成气窜，使得注入空气中的氧气和原油未完全发生低温氧化反应时，油井产出气中烃类气体和氧气混合容易发生爆炸，先注入的CO₂前置段塞具有前沿稳定性，能够减少气窜发生的可能，使得地层中的空气有充足时间消耗，同时CO₂的存在，产出气的氧气含量也能被CO₂进一步稀释，很难超过或达到安全氧含量的极限值；

(3)降低气窜造成的风险：先注入CO₂前置段塞再后续注入空气的驱替方式能更有效地发挥CO₂改善原油与水的流度比的作用，大量的CO₂溶于原油和水，将使原油和水碳酸化，原油碳酸化后，其粘度随之降低，同时也增加了原油的流度；水碳酸化以后，水的粘度增加，同时也降低了水的流度，因为碳酸化以后油和水的流度趋向靠近，改善了油与水流度比，使得气驱前沿更趋于稳定，和单纯空气非混相驱相比，减少了气窜的发生，扩大了波及体积；

2、先注CO₂前置段塞再后续注空气的驱替方式能更有效地发挥CO₂增溶膨胀、降粘、混相和空气驱的弹性膨胀和热膨胀驱油的双重优势，其驱油效率能够达到甚至超过单纯注CO₂的驱油效率；

3、先注CO₂前置段塞再后续注空气的驱替方式能更有效地发挥CO₂溶于水形成碳酸改善储层物性的作用，CO₂溶于水形成碳酸有利于抑制粘度膨胀，还可以溶解部分胶质和岩石，起到弱酸化作用，提高低渗透油藏的渗透率。

本发明提供的低渗透油藏空气驱采油方法可以按照以下具体步骤进行：

1)筛选实施空气驱的低渗透油藏，选择满足以下条件的低渗透油藏实施本发明提供的空气驱采油方法：油藏深度＞1500m，油层厚度＞3m，油层渗透率＜10×10^-3μm²，油层温度＞60℃，原油粘度＜10mPa.s，原油密度＜0.9340g/cm³，含油饱和度＞30％，渗透率变异系数＜0.7；

2)首先由注气井注入0.05PV-0.1PV的前置易混相CO₂形成段塞；

3)转入注空气并进行开采，既可以按照常规注空气方法，也可以按照空气和CO₂交替段塞注入的方式来进行石油开采；

4)生产井产出气的O₂含量超过烃类气体中临界氧含量控制标准，关闭该生产井，一月后重新开井，产出气的O₂含量低于烃类气体中临界氧含量控制标准时继续生产，产出气的O₂含量超过烃类气体中临界氧含量控制标准时，该井再次关闭一个月，如此反复；

5)区块达到经济极限关闭注入井，转入其它开发方式。

本发明还提供了一种用于低渗透油藏的空气驱采油方法，其中，该低渗透油藏为油藏深度＞1500m、油层厚度＞3m、油层渗透率＜10×10^-3μm²、油层温度＞60℃、原油粘度＜10mPa.s、原油密度＜0.9340g/cm³、含油饱和度＞30％、渗透率变异系数＜0.7的油藏，该方法，包括以下步骤：

首先由注气井注入0.05PV-0.1PV的气态CO₂形成段塞；

转入注空气并进行开采，按照常规注空气方法或者按照空气和CO₂交替段塞注入的方式来进行石油开采；

当生产井产出气的O₂含量超过烃类气体中临界氧含量控制标准时，关闭该生产井，一月后重新开井，当产出气的O₂含量低于烃类气体中临界氧含量控制标准时继续生产，当产出气的O₂含量超过烃类气体中临界氧含量控制标准时，该井再次关闭一个月，如此反复；

当区块达到经济极限时关闭注入井，转入其它开发方式。

本发明提供的低渗透油藏空气驱采油方法较常规低渗透油藏空气驱具有以下优点：

1、降低了注入井因地面设备及管线故障造成的轻烃返流爆炸风险；

2、降低了采油井产出气O₂含量超标造成的生产井爆炸风险；

3、改善了油与水流度比，使得气驱前沿更趋于稳定，和单纯空气非混相驱相比，减少了气窜的发生，扩大了波及体积，使得O₂有更充足的时间和原油发生低温氧化而消耗掉；

4、更有效地发挥CO₂增溶膨胀、降粘、混相和空气驱的弹性膨胀和热膨胀驱油的双重优势，其驱油效率能够达到甚至超过单纯注CO₂的驱油效率；

5、和单纯CO₂驱相比，减轻了生产管柱和井口及地面设备腐蚀的问题，降低了生产成本；和单纯空气驱相比，提高了注气开发的安全性，提高了驱油效率。

6、和单纯CO₂驱相比，本发明提供的低渗透油藏空气驱采油方法减轻了生产管柱和井口及地面设备腐蚀的问题，降低了生产成本；和单纯空气驱相比，本发明提供的低渗透油藏空气驱采油方法提高了注气开发的安全性，提高了驱油效率。

附图说明

图1a为采用实施例1提供的空气驱采油方法后的油井内部状况示意图；

图1b为采用实施例1提供的空气驱采油方法后的另一种油井内部状况示意图；

图2a为低渗透油藏空气驱方法的初期注入状况示意图；

图2b为低渗透油藏空气驱方法中的初期注入井轻烃返流状况示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

比较例

在30m长的细管中进行高压注空气、单纯注CO₂和前置CO₂段塞+高压注入空气组合的驱油效率对比实验，该细管的内径为0.25英寸(in)，填满清洁的石英砂，石英砂的粒径为44-125μm，得到人造岩心。该人造岩心的渗透率大约为10×10^-3μm²，实验温度为80℃，实验注入压力为35MPa。

1、单纯高压注空气驱油效率实验：当注入空气为0.8PV时，发现气体突破(即气窜现象)，继续驱替到1.2PV，驱油效率为58.1％(驱出油占岩心管总油量的百分数)；

2、单纯注CO₂驱油效率实验：当注入空气为1PV时，未发现气体突破，继续驱替到1.2PV，驱油效率为85.4％；

3、预先注入0.1PV的CO₂前置段塞+高压注空气组合的驱油效率实验：当注入CO₂段塞+高压空气为1PV时，未发现气体突破(即气窜现象)，继续驱替到1.2PV，驱油效率为83.9％，表明前置CO₂段塞可与地层原油起到良好的增溶混相作用，而后续注入的高压空气可充分发挥其弹性膨胀驱油作用而又不至于产生气窜。

实施例1

本实施例提供了一种低渗透油藏空气驱采油方法，其是在低渗透油藏空气驱之前注入0.05PV-0.1PV的CO₂形成前置易混相段塞，具体步骤为：

1)筛选实施空气驱的低渗透油藏，满足以下条件：油藏深度＞1500m，油层厚度＞3m，油层渗透率＜10×10^-3μm²，油层温度＞60℃，原油粘度＜10mPa.s，原油密度＜0.9340g/cm³，含油饱和度＞30％，渗透率变异系数＜0.7；

2)首先由注气井注入0.05PV-0.1PV的CO₂形成前置易混相段塞，在注空气前形成比较稳定的CO₂段塞驱替前沿；

3)转入注空气开采，可以采用以下两种方式：

①按照常规注空气方法进行，此时油井内部状况如图1a所示，其中，生产井附近为原始含油饱和度区7，在注空气前由注入井1注入CO₂段塞形成比较稳定的混相区6，而后注入空气形成注气区3、反应区4和空气驱替前沿区5，其中，注气区4由于前期注入气体的驱油作用，该区基本上不含油，反应区4是前置CO₂段塞驱替后残余油和注入空气中的氧气发生低温氧化区，在此区低温氧化反应消耗掉大部分或全部氧气生成醛、酮、酸和少量CO、CO₂和CH₄等气体以及热，空气驱替前沿区5是产生的CO、CO₂和CH₄以及油和水，在CO₂混相驱和空气驱双重作用下驱替原油从生产井2产出；

②如果CO₂资源丰富可以使用空气和二氧化碳段塞交替注入的方式来进行石油开采，此时油井的内部状况如图1b所示，地层中的分区为注空气区3、CO₂混相段塞区4、空气低温氧化区5、CO₂混相段塞区6、空气低温氧化区7、CO₂混相段塞区8，采用该方式能够进一步提高CO₂在驱油中的作用，提高采收率。

图2a和图2b显示的是在注气初期由于地面设备及管线出现故障而造成的轻烃返流造成安全事故的示意图，其中，图2a为低渗透油藏空气驱方法的初期注入状况示意图，图2b为低渗透油藏空气驱方法中的初期注入井轻烃返流状况示意图。

在现场试验初期，由于地面压缩机操作和地面管线以及井口和井下管柱最容易出现问题，如图2a所示，在注入空气之前注入CO₂前置段塞3可以把后注入的空气2和地层原油4隔离开，当地面设备操作和地面管线以及井口和井下管柱出现问题时，地面压力下降导致地层流体返流现象如图2b所示，最初返流出的是空气2，然后是注入的前置CO₂段塞3，最后才是地层原油4和烃类气体，地层中烃类气体出现返流的时间进一步延长，给地面事故处理留出了充足的时间，如果不使用前置CO₂段塞地层轻烃和注入来不及发生低温氧化的空气一起返流到井筒造成安全隐患，同时CO₂的存在进一步稀释了返流出的空气中的氧气含量，使得氧含量达不到爆炸极限，降低了注入井安全风险；

实施例2

本实施例提供了一种低渗透油藏空气驱采油方法，其中，上述低渗透油藏的油藏深度为2500m，油层厚度为20m，油层渗透率为4×10^-3μm²，油层温度82℃，原油粘度为4mPa.s，原油密度为0.8240g/cm³，含油饱和度为60％，渗透率变异系数0.6。

该方法可以按照以下步骤进行：

1、根据油藏特征进行筛选，上述油藏符合空气驱油藏筛选标准：油藏深度＞1500m，油层厚度＞3m；油层渗透率＜10×10^-3μm²，油层温度＞60℃，原油粘度＜10mPa.s，原油密度＜0.9340g/cm³，含油饱和度＞30％，渗透率变异系数＜0.7；

2、选择反七点井网，注气井完井符合高压气井完井标准；

3、首先由注气井注入0.05PV-0.1PV的前置易混相CO₂形成段塞，采油井正常生产；

4、由于该区块CO₂资源有限，注入CO₂后按照常规注空气方法连续注入高压空气，采油井正常生产，生产过程中严格监测，产出气中O₂含量，严防O₂含量超过安全氧含量极限值；

5、当生产气油比达到经济极限气油比后，停止连续注空气，后期实施常规水驱，或者水气交替驱油。

实施例3

本实施例提供了一种低渗透油藏空气驱采油方法，其中，上述低渗透油藏的油藏深度为2400m，油层厚度为22m，油层渗透率为2×10^-3μm²，油层温度78℃，原油粘度为4.3mPa.s，原油密度为0.8210g/cm³，含油饱和度为57％，渗透率变异系数0.55。

该方法可以按照以下步骤进行：

1、根据油藏特征进行筛选，上述油藏符合空气驱油藏筛选标准：油藏深度＞1500m，油层厚度＞3m，油层渗透率＜10×10^-3μm²，油层温度＞60℃，原油粘度＜10mPa.s，原油密度＜0.9340g/cm³，含油饱和度＞30％，渗透率变异系数＜0.7；

2、选择菱形反九点井网，注气井完井符合高压气井完井标准；

3、首先由注气井注入0.05PV-0.1PV的前置易混相CO₂形成段塞，采油井正常生产；

4、由于该区块CO₂资源丰富，注入CO₂后按照高压空气和CO₂段塞交替注入的模式进行，压空气和气态CO₂段塞比值为30，采油井正常生产，生产过程中严格监测，产出气中O₂含量，严防O₂含量超过安全氧含量极限值；

5、当生产气油比达到经济极限气油比后，停止连续注空气，后期实施常规水驱，或者水气交替驱油。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，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。

Claims (3)

1.一种低渗透油藏空气驱采油方法，其包括以下步骤：

通过注气井向油藏中注入气态CO₂形成易混相前置段塞；

然后通过注气井向油井中注入空气进行开采；

其中，所述CO₂的注入量为0.05PV-0.1PV，所述注入空气的步骤采用一直注空气的方式，或者采用气态CO₂和空气交替注入的方式；采用气态CO₂和空气交替注入的方式，所述空气和气态CO₂的体积比控制为20：1以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述油藏满足以下条件：

油藏深度>1500m，油层厚度>3m，油层渗透率<10×10-3μm²，油层温度>60℃，原油粘度<10mPa.s，原油密度<0.9340g/cm³，含油饱和度>30%，渗透率变异系数<0.7。

3.一种用于低渗透油藏的空气驱采油方法，其中，所述低渗透油藏为油藏深度>1500m、油层厚度>3m、油层渗透率<10×10^-3μm²、油层温度>60℃、原油粘度<10mPa.s、原油密度<0.9340g/cm³、含油饱和度>30%、渗透率变异系数<0.7的油藏，该方法，包括以下步骤：

首先由注气井注入0.05PV-0.1PV的气态CO₂形成段塞；

转入注空气并进行开采，按照常规注空气方法或者按照空气和CO₂交替段塞注入的方式来进行石油开采；

当生产井产出气的O₂含量超过烃类气体中临界氧含量控制标准时，关闭该生产井，一月后重新开井，当产出气的O₂含量低于烃类气体中临界氧含量控制标准时继续生产，当产出气的O₂含量超过烃类气体中临界氧含量控制标准时，该井再次关闭一个月，如此反复；

当区块达到经济极限时关闭注入井，转入其它开发方式。