CN103244092A

CN103244092A - 一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法

Info

Publication number: CN103244092A
Application number: CN2013101274733A
Authority: CN
Inventors: 吴永彬; 蒋有伟; 赵欣; 张霞林
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: CN103244092B

Abstract

本发明提供了一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法，该方法包括如下步骤：在稠油油藏开采区域内设置直井注采井网，其包括注入井和生产井；采用化学点火或电点火的方式点燃油层；从直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧；生产井连续采油；注入井空气注入量每隔100000～150000Nm3时，改为从注入井注入质量浓度为30～50%的双氧水段塞1～3m3，如此交替注入；密切监测生产井产出气体的氧气含量与温度，适时调整段塞注入参数。本发明利用双氧水在油层内高温快速分解，为油层内的燃烧提供大量热量与氧气，实现强化燃烧，有利于稠油的燃烧快速从低温燃烧区越过低热区间进入高温燃烧区，成功实现持续的火烧油层开发。

Description

一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法

技术领域

本发明涉及一种注入双氧水强化火烧油层开采稠油油藏的方法，主要是用于稠油油藏开发以提高原油采出率。

背景技术

稠油油藏的主体开发技术有注蒸汽开发技术（蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油）和注空气高温火烧开发技术（火烧油层开采技术）两大类。注蒸汽开发技术，由于蒸汽从地面锅炉出口到井底油藏的注入过程中，沿程热损失较大，因此进入稠油油藏尤其中深层稠油油藏的蒸汽干度较低，蒸汽波及体积往往较小，造成注蒸汽开发能耗大，经济效益较差。火烧油层技术由于其具有高温热裂解改质、加热降粘提高原油流动能力、就地高温生热使得热能利用率高等技术经济优势，在过去几十年内，世界范围内大量的油公司在其稠油油藏中开展了大量的火烧油层矿场试验。然而，火烧油层开采技术中，根据原油在不同温度区间氧化反应放热量测试结果表明，由于注空气火烧过程中，原油的燃烧需要从低温（氧化）区（见图1中的区域A，在此区间稠油发生低温氧化反应）跃到高温（燃烧）区（见图1中的区域C，在此区间稠油发生高温燃烧反应）才能实现成功的高温燃烧，而低温区与高温区之间的温度区间（见图1中的区域B，以下简称：低热区间），受到该区间氧化反应组分的影响，原油的放热量明显减少，若该温度区间的放热量不足以弥补加热燃烧区带外围原油所需的热量使其达到着火点，则外围原油将无法点燃，同时，若该区间的氧气浓度达不到燃烧所需最低氧气浓度，则燃烧将会熄灭，持续的燃烧过程将会停止，矿场试验失败。这就是为何世界范围内大量的稠油油藏火烧油层矿场试验失败的最重要原因。

因此，要实现火烧油层的成功试验，地下稠油在低热区间的自身放热量、外界供热量与供氧浓度是关键。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有火烧油层开采稠油油藏技术所存在的问题，提供一种双氧水强化火烧油层开采稠油油藏的方法。

其中，所述双氧水为过氧化氢的水溶液。该方法以一定注入方式、一定注入参数从空气注入井向稠油油藏中注入一定量的双氧水，利用双氧水在高温油藏中的剧烈分解产生大量热量和氧气，相当于外置强化热能量补充源与供氧源促使油藏中的燃烧从低温（氧化反应）区顺利越过低热区间，达到高温燃烧区间，实现稠油油藏的成功火烧油层。

为达上述目的，本发明提供了一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法，该方法包括如下步骤：

（1）在稠油油藏开采区域内设置直井注采井网，其包括注入井和生产井；

（2）采用化学点火或电点火的方式点燃油层；

（3）从所述直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧；

（4）生产井连续采油；

（5）注入井空气注入量每隔100000～150000Nm³时，改为从注入井注入质量浓度为30～50%的双氧水段塞1～3m³，如此交替注入；

（6）密切监测生产井产出气体的氧气含量与温度，适时调整段塞注入参数。

根据本发明所述的方法，所述油藏为稠油油藏，优选地下粘度10000～1000000厘泊的稠油油藏。

根据本发明所述的方法，步骤（1）中，所述直井井网，可采用五点、反七点、反九点、或者行列式排状井网。

根据本发明所述的方法，步骤（1）中，所述直井井网，相邻注入井与生产井之间的井距为150～300m。

根据本发明所述的方法，步骤（2）中，所述化学点火或电点火，采用本行业内通用的方式进行。

根据本发明所述的方法，步骤（3）中，所述注入空气的速度为10000～15000Nm³/天。

根据本发明所述的方法，步骤（4）中，所述生产井采用自喷或者人工举升方式采油，其中，人工举升需采用耐350℃以上高温的电潜泵或螺杆泵。

根据本发明所述的方法，步骤（6）中，所述段塞注入参数的调整方案为：当产出气中氧气的质量浓度超过5～7%时，停止注入双氧水段塞，改为连续注入空气；当产出气中氧气的质量浓度小于0.1～1%，同时产出液温度下降梯度达到5～10℃/天，则重新立即注入双氧水段塞。具体实施时，该调整方案通常是在步骤（5）限定的数据范围内进行调整。

本发明的方法适用于采用火烧油层开发的各类稠油油藏。本发明与现有的常规火烧油层技术相比较，其有益效果是：

（1）本发明所提供的空气与双氧水交替注入油层，利用双氧水在油层内高温快速分解，为油层内的燃烧提供大量热量与氧气，实现强化燃烧，有利于稠油的燃烧快速从低温燃烧区越过低热区间进入高温燃烧区，实现成功、持续的火烧油层开发。

（2）在火烧油层过程中密切监测产出气中氧气含量与产出流体温度变化，及时调整双氧水的注入段塞参数，可以避免因过多双氧水在油层内分解产生过多氧气，从而在油层内以及生产井井筒内发生爆炸的风险，可实现安全的火烧油层开发。

附图说明

图1为现有火烧油层开发技术中用加速量热仪测试得到的稠油燃烧区间与不同温度下的放热示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法，该稠油油藏地下原油粘度为10000厘泊；采用以下步骤进行：

（1）在稠油油藏开采区域内设置五点直井注采井网，相邻注入井与生产井之间的井距为150～300m；（2）采用化学点火的方式点燃油层；（3）从所述直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧，注入空气的速度为10000Nm³/天；（4）生产井开井，采用自喷方式连续采油，生产井最高排液速度为50Nm³/天，最高排气速度为10000Nm³/天；（5）注入井空气注入量每隔100000Nm³时，改为从注入井注入质量浓度为30%的双氧水段塞1m³，如此交替注入；（6）密切监测生产井产出气体的氧气含量与温度，适时调整段塞注入参数：当产出气中氧气的质量浓度超过5%时，停止注入双氧水段塞，改为连续注入空气，当产出气中氧气的质量浓度小于0.1%，同时产出液温度下降梯度达到10℃/天，则重新立即注入双氧水段塞。

本实施例采用向油层注入空气段塞与双氧水段塞的方式来为油层内的燃烧提供大量热量与氧气，强化燃烧，使得燃烧快速从低温燃烧区越过低热区间进入高温燃烧区，实现了火烧油层的持续进行，最终有效生产时间达到6年，采收率达到56%；而未注入双氧水之前，由于常规的注入空气中的氧气与近井地带原油燃烧的放热量不足以弥补加热燃烧区带外围原油所需的热量使其达到着火点，燃烧无法继续进行，因此尽管化学点火成功，但燃烧状态很快熄灭，火烧油层失败。采用本发明实施例的方法实现了成功的火烧油层。

实施例2

本实施例提供一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法，该稠油油藏地下原油粘度为500000厘泊；采用以下步骤进行：

（1）在稠油油藏开采区域内设置反七点直井注采井网，相邻注入井与生产井之间的井距为220m；（2）采用电点火的方式点燃油层；（3）从所述直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧，注入空气的速度为12000Nm³/天；（4）生产井开井，采用耐350℃以上高温的电潜泵人工举升方式连续采油，生产井最高排液速度为80Nm³/天，最高排气速度为12000Nm³/天；（5）注入井空气注入量每隔120000Nm³时，改为从注入井注入质量浓度为40%的双氧水段塞2m³，如此交替注入；（6）密切监测生产井产出气体的氧气含量与温度，适时调整段塞注入参数：当产出气中氧气的质量浓度超过6%时，停止注入双氧水段塞，改为连续注入空气，当产出气中氧气的质量浓度小于0.5%，同时产出液温度下降梯度达到7℃/天，则重新立即注入双氧水段塞。

矿场生产实践表明，在相同条件下，常规的火烧油层开采方法在该油藏无法持续燃烧，而本实施例采用向油层注入空气段塞与双氧水段塞的方式来为油层内的燃烧提供大量热量与氧气，强化燃烧，使得燃烧快速从低温燃烧区越过低热区间进入高温燃烧区，实现了火烧油层的持续进行，最终有效生产时间达到5.5年，采收率达到50%。

实施例3

本实施例提供一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法，该稠油油藏地下原油粘度为1000000厘泊；采用以下步骤进行：

（1）在稠油油藏开采区域内设置反九点直井注采井网，相邻注入井与生产井之间的井距为300m；（2）采用电点火的方式点燃油层；（3）从所述直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧，注入空气的速度为15000Nm³/天；（4）生产井开井，采用耐350℃以上高温的螺杆泵人工举升方式连续采油，生产井最高排液速度为100Nm³/天，最高排气速度为15000Nm³/天；（5）注入井空气注入量每隔150000Nm³时，改为从注入井注入质量浓度为50%的双氧水段塞3m³，如此交替注入；（6）密切监测生产井产出气体的氧气含量与温度，适时调整段塞注入参数：当产出气中氧气的质量浓度超过7%时，停止注入双氧水段塞，改为连续注入空气，当产出气中氧气的质量浓度小于1%，同时产出液温度下降梯度达到5℃/天，则重新立即注入双氧水段塞。

矿场生产实践表明，在相同条件下，常规的火烧油层开采方法在该油藏无法持续燃烧，而本实施例采用向油层注入空气段塞与双氧水段塞的方式来为油层内的燃烧提供大量热量与氧气，强化燃烧，使得燃烧快速从低温燃烧区越过低热区间进入高温燃烧区，实现了火烧油层的持续进行，最终有效生产时间达到5.8年，采收率达到47%。

实施例4

（1）在稠油油藏开采区域内设置行列式排状井网，相邻注入井与生产井之间的井排排距为300m、相邻注入井之间的距离为300m，相邻生产井之间的距离为300m；（2）采用电点火的方式点燃油层；（3）从所述直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧，注入空气的速度为15000Nm³/天；（4）生产井开井，采用耐350℃以上高温的螺杆泵人工举升方式连续采油，生产井最高排液速度为100Nm³/天，最高排气速度为15000Nm³/天；（5）注入井空气注入量每隔150000Nm³时，改为从注入井注入质量浓度为50%的双氧水段塞3m³，如此交替注入；（6）密切监测生产井产出气体的氧气含量与温度，适时调整段塞注入参数：当产出气中氧气的质量浓度超过7%时，停止注入双氧水段塞，改为连续注入空气，当产出气中氧气的质量浓度小于1%，同时产出液温度下降梯度达到5℃/天，则重新立即注入双氧水段塞。

矿场生产实践表明，在相同条件下，常规的火烧油层开采方法在该油藏无法持续燃烧，而本实施例采用向油层注入空气段塞与双氧水段塞的方式来为油层内的燃烧提供大量热量与氧气，强化燃烧，使得燃烧快速从低温燃烧区越过低热区间进入高温燃烧区，实现了火烧油层的持续进行，最终有效生产时间达到5.2年，采收率达到45%。

Claims

1.一种强化火烧油层开采稠油油藏的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（2）采用化学点火或电点火的方式点燃油层；

（3）从所述直井注入井向油藏内连续注入空气以维持燃烧；

（4）生产井连续采油；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油藏为地下粘度10000～1000000厘泊的稠油油藏。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述直井井网采用五点、反七点、反九点或者行列式排状井网。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述直井井网，相邻注入井与生产井之间的井距为150～300m。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述化学点火或电点火，采用本行业内通用的方式进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述注入空气的速度为10000～15000Nm³/天。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述生产井采用自喷或者人工举升方式采油，其中，人工举升需采用耐350℃以上高温的电潜泵或螺杆泵。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（6）中，所述段塞注入参数的调整方案为：当产出气中氧气的质量浓度超过5～7%时，停止注入双氧水段塞，改为连续注入空气，当产出气中氧气的质量浓度小于0.1～1%，同时产出液温度下降梯度达到5～10℃/天，则重新立即注入双氧水段塞。