CN103321617B - 特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构，在油藏开采区域内将吞吐井、磁源井以及监测井组成一个吞吐井组；在吞吐井和磁源井的井筒内下入电磁体；向吞吐井内注入纳米磁流体分散溶液；启动磁源井井下电磁体、调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场，关闭磁源井电磁体，同时启动吞吐井电磁体并调节磁通量，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井磁力作用下回流；吞吐井开井生产。本发明中纳米磁流体注入油层后，受到磁源井磁场作用而向外大范围扩散并降粘原油，具有吞吐注入介质动用油藏范围广、吞吐回采过程中采油速度快、吞吐采收率高等优势。

Description

特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构

技术领域

本发明是关于石油开采领域中稠油油藏的开采方法，尤其涉及一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构。

背景技术

根据稠油油藏分类标准，特稠油油藏是指油层温度下脱气原油粘度在10000厘泊～50000厘泊的稠油油藏，超稠油油藏是指油层温度下脱气原油粘度大于50000厘泊的稠油油藏。由于蒸汽吞吐技术对普通稠油油藏具有周期注入蒸汽量小，回采期长，周期油汽比高，经济效益好等优势，上述特稠油及超稠油油藏通常也采用常规蒸汽吞吐进行开发，但在蒸汽吞吐开发过程中，由于地下原油粘度高，注入油层的蒸汽受到高粘度原油的阻力较大，使蒸汽很难进入油层深部加热大范围的油层，因此，特稠油及超稠油油藏蒸汽吞吐加热与动用半径小，通常不超过20米；据不完全统计，蒸汽吞吐3～5轮次以后即进入了快速递减期，吞吐动用半径难以继续扩展，注入蒸汽无效循环，周期经济效益急剧降低，继续吞吐无明显经济效益，蒸汽吞吐采收率较低，通常不到20％。

普通稠油油藏蒸汽吞吐后通常采用蒸汽驱技术进行接替，而对于特稠油及超稠油油藏而言，室内实验与矿场先导试验均表明，蒸汽驱过程中，由于注入蒸汽冷凝水与高粘度稠油之间的油水粘度比过大，因此，水蒸汽及其冷凝水相对于该高粘度稠油由于流度过高而发生汽窜，从而造成汽驱生产井过早汽窜，汽驱提高采收率幅度有限，且经济效益差。

对于特稠油及超稠油油藏，寻求一种既能提高采收率，又具有较高经济效益的开采方法，将有利于推动特稠油及超稠油油藏的商业化规模开发。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构，以提高特稠油及超稠油油藏的采收率。

本发明的目的是这样实现的，一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，所述采油的方法包括以下步骤：

(1)在特稠油及超稠油油藏区域内设置井网；所述井网中包括至少一个吞吐井组；所述吞吐井组包括一个吞吐井和围绕在吞吐井周围设置的多个磁源井，所述吞吐井与多个磁源井之间的区域内设有多个监测井；

(2)对所述吞吐井组采用纳米磁流体吞吐采油管柱结构完井；

(3)在吞吐井和磁源井的井筒内下入电磁体；

(4)向吞吐井内注入纳米磁流体分散溶液；

(5)启动磁源井井下电磁体并调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场；

(6)关闭吞吐井；

(7)关闭磁源井井下电磁体，同时启动吞吐井井下电磁体并调节磁通量，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井磁力作用下回流；

(8)密切监测吞吐井井底压力，当井底压力大于注入前井底压力5～7MPa以上时，关闭吞吐井井下电磁体；

(9)所述吞吐井开井生产。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(1)中，所述吞吐井和磁源井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井；所述监测井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井或采用原油藏区域内的吞吐老井。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(2)中，吞吐井、磁源井和监测井对应目标油层位置采用陶瓷套管完井，陶瓷套管上端采用接箍与其上方的表层技术套管连接；所述吞吐井和磁源井的陶瓷套管上设有多个射孔孔眼；吞吐井和磁源井井内的电磁体通过电磁体工作筒与各自井口密封连接，该电磁体工作筒用于井内绝缘与传递电能；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器，用于定期从井底取样并化验分析纳米磁流体体积浓度；在所述吞吐井和磁源井井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱，所述注入管柱由位于目标油层位置的陶瓷油管和陶瓷油管上方的常规接箍油管连接构成，常规接箍油管的底端位于目标油层的顶部，陶瓷油管的底端延伸至目标油层的底部；在所述吞吐井和磁源井井筒内下入压力传感器到目标油层的中部。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(3)中，所述电磁体的最大磁通量强度为20特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(4)中，所述纳米磁流体分散溶液由混合于基液中的磁性纳米颗粒构成，所述磁性纳米颗粒粒径为20～100nm，所述磁性纳米颗粒由表面活性剂包裹后再混合于基液中，所述基液为煤油基或烃类基。

在本发明的一较佳实施方式中，所述磁性纳米颗粒在基液中的磁流体体积浓度达到30％以上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述表面活性剂为亲水性表面活性剂、亲油性表面活性剂或非离子表面活性剂。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(7)中，利用所述吞吐井和磁源井之间的监测井进行井底取样，连续监测纳米磁流体浓度，取样频率为一天一次至三天一次，当取样流体中纳米磁流体体积浓度达到初始纳米磁流体在基液中的体积浓度的10％以上，则关闭磁源井井下电磁体。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(9)中，所述吞吐井日产油小于1～3t/d时，停止继续生产，开始第二轮次吞吐；以此类推。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(9)中，当吞吐井周期吞吐采油量小于100～150t时，将该吞吐井更换作为磁源井，将与该吞吐井相邻的一个磁源井更换作为新的吞吐井继续吞吐生产。

本发明的目的还可以这样实现，一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油的井网结构，所述井网设置在特稠油及超稠油油藏区域内；所述井网中包括至少一个吞吐井组；所述吞吐井组包括一个吞吐井和围绕在吞吐井周围设置的多个磁源井，所述吞吐井与多个磁源井之间的区域内设有多个监测井；所述吞吐井、磁源井和监测井对应目标油层位置采用陶瓷套管完井，陶瓷套管上端采用接箍与其上方的表层技术套管连接；所述吞吐井和磁源井的陶瓷套管上设有多个射孔孔眼；在吞吐井和磁源井井内通过电磁体工作筒下入电磁体，所述电磁体工作筒与各自井口密封连接；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器；在所述吞吐井和磁源井井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱，所述注入管柱由位于目标油层位置的陶瓷油管和陶瓷油管上方的常规接箍油管连接构成，常规接箍油管的底端位于目标油层的顶部，陶瓷油管的底端延伸至目标油层的底部；在所述吞吐井和磁源井井筒内下入压力传感器到目标油层的中部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述吞吐井和磁源井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井；所述监测井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井或采用原油藏区域内的吞吐老井。

由上所述，本发明特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构，是在相邻的吞吐井和磁源井内下入具有高磁通量强度的电磁体，向吞吐井内注入纳米磁流体分散溶液，然后关闭吞吐井，启动磁源井井下电磁体并调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场，注入油层的纳米磁流体被磁化，并受到来自于所述磁源井井底电磁体的强大吸引力，纳米磁流体在吸引力作用下向所述吞吐井外围扩散运移，当纳米磁流体扩散到一定位置时，关闭磁源井井下电磁体，同时启动吞吐井井下电磁体并调节磁通量，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井磁力作用下回流，驱替更大范围油层孔隙空间原油进入吞吐井井底，从而实现扩大吞吐动用范围，提高吞吐采收率。

本发明具有以下技术优势：

(1)本发明所采用的纳米磁流体同时具有磁响应性和液体的双重性质，纳米磁流体注入油层以后，当通过相邻磁源井井井底高强度电磁体对油层施加外加磁场时，纳米磁流体中的磁性纳米颗粒被快速磁化并会沿着磁场方向规则排列与移动，通过控制井底电磁体磁通量来控制磁场强度大小，可以灵活控制纳米磁流体在油层中的移动方向与速度。

(2)本发明采用纳米级的磁性颗粒，由于粒径小，在高粘度油层中具有较低的流动阻力与较高的流动能力，在较低的外加磁场强度下即可实现快速移动，同时能够进入常规驱替介质难以进入的纳米尺度的油层内微小孔隙与喉道空间，实现油层多孔介质孔隙空间的深部驱替。

(3)本发明采用的纳米磁流体基液为煤油或其它烃类作为载体基液，由于煤油或烃类对高粘度稠油完全相溶，可快速溶油并降低稠油粘度，降低稠油流动阻力，提高纳米磁流体向外扩散速度，并提高回采过程中的稠油流动速度与周期采出量。

(4)本发明采用的与油层岩石润湿性匹配的表面活性剂作为磁性纳米颗粒包裹体，可以使纳米磁流体在流动过程中，最大程度的将油层岩石颗粒表面的稠油剥离，提高纳米磁流体对稠油的驱扫能力，提高吞吐采收率。

(5)本发明整个开采过程为纯冷采过程，避免了常规蒸汽吞吐过程中，地面蒸汽锅炉热损失、地面管线与井筒沿程蒸汽热损失等能量损失，同时，由于受到与吞吐井相邻的磁源井井底外加磁场的磁力作用，在吞吐井中注入的纳米磁流体进入的油层范围比常规蒸汽吞吐过程中蒸汽进入的油层范围更广，且范围灵活可控，因此，油层动用范围更大，吞吐采收率更高。

(6)注入的纳米磁流体采出地面后，经过地面分离沉降等工艺，可以重新制备成纳米磁流体注入油层，实现重复利用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明中的吞吐井网平面分布示意图；

图2：为本发明中吞吐井组一种设置方式的示意图；

图3：为本发明中吞吐井组内各井管柱结构示意图；

图4：为本发明纳米磁流体中磁性纳米颗粒、表面活性剂与载体基液分布示意图。

附图标号：

吞吐井          1    磁源井        2    监测井        3

陶瓷套管        41   表层技术套管  42   电磁体工作筒  51

电磁体          52   接箍油管      61   取样器        62

压力传感器      63   导线          64   注入管柱      7

陶瓷油管        71   接箍油管      72   磁性纳米颗粒  81

表面活性剂基团  82   基液          83   且标油层      9

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1

在本实施例中，选择一稠油油藏，在油层条件下该油藏稠油的脱气原油粘度为10000厘泊，目标油层有效厚度20m，所述目标油层是指当该油田开采区域含有一个或者几个独立的油层时，本发明实施例所开发的某一个独立油层或者笼统开发的几个独立油层；油层岩石为亲水岩石，该稠油油藏以前经过常规蒸汽吞吐开发5轮次；现采用本发明特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油的方法对该油藏进行开采。

步骤一：

在上述稠油油藏区域内设置井网；该井网中包括至少一个吞吐井组100；在本实施例中，如图1所示，所述井网中包括有三个吞吐井组100；所述吞吐井组100中包括一个吞吐井1(吞吐井是指该吞吐井组的中心井)和围绕在吞吐井1周围设置的多个磁源井2(磁源井是指为吞吐井提供外部磁场的垂直井，磁源井与吞吐井所下的管柱结构相同，因此也可以作为后期的吞吐井使用)，所述吞吐井1与多个磁源井2之间的区域内设有多个监测井3(监测井是指用于监测吞吐井与多个磁源井之间油层区域的纳米磁流体浓度的垂直井，仅作为监测使用，不用于吞吐生产)；

如图1所示，在该井网中，三个吞吐井组100分别排列为一行，每个吞吐井组100中设有一个吞吐井1、两个磁源井2和两个监测井3；

如图2所示，在本实施例的另一种实施方式中，所述吞吐井组100也可以排列成十字形状，在该十字形状的吞吐井组100中，设有一个吞吐井1、四个磁源井2和四个监测井3；此外，还有圆形或其它几何形状的排列方式可以采用，不再一一赘述。

在本实施例中，所述吞吐井1和磁源井2是在原吞吐老井中间新钻的垂直井；所述监测井3可以采用原油藏区域内的吞吐老井，也可以使用在该油藏区域内新钻的垂直井。

步骤二：

对所述吞吐井组采用纳米磁流体吞吐采油管柱结构完井；如图3所示，吞吐井1、磁源井2和监测井3对应目标油层9的位置采用不导磁、不导电的高强度陶瓷套管41完井，陶瓷套管41上端采用接箍与其上方的表层技术套管42连接；所述吞吐井1和磁源井2的陶瓷套管41上设有一定孔密的射孔孔眼；吞吐井1和磁源井2井内设有与各自井口密封连接的电磁体工作筒51，该电磁体工作筒51用于井内绝缘与传递电能；在所述监测井3井筒内下入常规接箍油管61到目标油层9底部，并在接箍油管61内下入井下取样器62；在所述吞吐井1和磁源井2井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱7，所述注入管柱7由位于目标油层9位置的不导磁、不导电的高强度陶瓷油管71和陶瓷油管71上方的常规接箍油管72连接构成，常规接箍油管72的底端位于目标油层9的顶部，陶瓷油管71的底端延伸至目标油层9的底部；在所述吞吐井1和磁源井2井筒内下入压力传感器63到目标油层9的中部，压力传感器63外壳采用无机非金属绝缘层密封，压力传感器63由导线64连接至井上。

步骤三：

在吞吐井1和磁源井2的井筒内通过电磁体工作筒51下入电磁体52；所述电磁体52的最大磁通量强度要达到20特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。

步骤四：

通过吞吐井1内的注入管柱7向吞吐井内注入3000m³纳米磁流体分散溶液，之后关闭所述吞吐井1；

所述纳米磁流体为由亲水表面活性剂包裹的煤油基纳米磁流体分散溶液，可采用本领域公知的常规技术制备得到；在本实施例中，磁性纳米颗粒的粒径为20nm，所述磁性纳米颗粒由亲水表面活性剂(如：氟醚酸)包裹后再混合于基液中，所述磁流体在基液中的磁流体体积浓度达到40％；如图4所示，81为磁性纳米颗粒，82为表面活性剂基团，83为基液。

步骤五：

启动磁源井2井下电磁体52并调节磁通量到5特斯拉，使其在目标油层9中形成一个巨大的磁场。

步骤六：

利用所述吞吐井1与磁源井2之间的监测井3中的取样器62进行井底取样，连续监测纳米磁流体浓度，取样频率为一天一次，当取样流体中纳米磁流体体积浓度达到初始纳米磁流体在基液中的体积浓度的15％时，则关闭磁源井2井下电磁体52，同时启动吞吐井1井下电磁体52并调节磁通量到5特斯拉，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井1的磁力作用下回流。

步骤七：

通过吞吐井1内的压力传感器63密切监测吞吐井1井底压力，当吞吐井1井底压力大于注入前井底压力5MPa以上时，关闭吞吐井1井下电磁体52。

步骤八：

所述吞吐井1开井生产，所述吞吐井1日产油小于1t/d时，停止继续生产，开始第二轮次吞吐；以此类推。

在该步骤八中，当吞吐井1周期吞吐采油量小于100～150t时，将该吞吐井1更换作为磁源井，将与该吞吐井1相邻的一个磁源井2更换作为新的吞吐井继续吞吐生产。

在相同条件下，与常规的蒸汽吞吐开采方法效果相比，本实施例采用纳米磁流体吞吐采油方法的采收率可提高1.8倍。

由上所述，本发明特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油的方法，是在相邻的吞吐井和磁源井内下入具有高磁通量强度的电磁体，向吞吐井内注入纳米磁流体分散溶液，然后关闭吞吐井，启动磁源井井下电磁体并调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场，注入油层的纳米磁流体被磁化，并受到来自于所述磁源井井底电磁体的强大吸引力，纳米磁流体在吸引力作用下向所述吞吐井外围扩散运移，当纳米磁流体扩散到一定位置时，关闭磁源井井下电磁体，同时启动吞吐井井下电磁体并调节磁通量，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井磁力作用下回流，驱替更大范围油层孔隙空间原油进入吞吐井井底，从而实现扩大吞吐动用范围，提高吞吐采收率。

实施例2

本实施例与实施例1的原理基本相同，其区别在于，在油层条件下选择的油藏稠油的脱气原油粘度为50000厘泊，目标油层有效厚度22m，油层岩石为亲油岩石，该稠油油藏以前经过常规蒸汽吞吐开发4轮次；现采用以下步骤进行开采。

步骤一：

在上述稠油油藏区域内设置井网；该井网中包括至少一个吞吐井组100；在本实施例中，如图1所示，所述井网中包括有三个吞吐井组100；所述吞吐井组100中包括一个吞吐井1和围绕在吞吐井1周围设置的多个磁源井2，所述吞吐井1与多个磁源井2之间的区域内设有多个监测井3；

如图1所示，在该井网中，三个吞吐井组100分别排列为一行，每个吞吐井组100中设有一个吞吐井1、两个磁源井2和两个监测井3；

如图2所示，在本实施例的另一种实施方式中，所述吞吐井组100也可以排列成十字形状，在该十字形状的吞吐井组100中，设有一个吞吐井1、四个磁源井2和四个监测井3；此外，还有圆形或其它几何形状的排列方式可以采用，不再一一赘述。

在本实施例中，所述吞吐井1和磁源井2是在原吞吐老井中间新钻的垂直井；所述监测井3可以采用原油藏区域内的吞吐老井，也可以使用在该油藏区域内新钻的垂直井。

步骤二：

对所述吞吐井组采用纳米磁流体吞吐采油管柱结构完井；如图3所示，吞吐井1、磁源井2和监测井3对应目标油层9的位置采用不导磁、不导电的高强度陶瓷套管41完井，陶瓷套管41上端采用接箍与其上方的表层技术套管42连接；所述吞吐井1和磁源井2的陶瓷套管41上设有一定孔密的射孔孔眼；吞吐井1和磁源井2井内设有与各自井口密封连接的电磁体工作筒51，该电磁体工作筒51用于井内绝缘与传递电能；在所述监测井3井筒内下入常规接箍油管61到目标油层9底部，并在接箍油管61内下入井下取样器62；在所述吞吐井1和磁源井2井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱7，所述注入管柱7由位于目标油层9位置的不导磁、不导电的高强度陶瓷油管71和陶瓷油管71上方的常规接箍油管72连接构成，常规接箍油管72的底端位于目标油层9的顶部，陶瓷油管71的底端延伸至目标油层9的底部；在所述吞吐井1和磁源井2井筒内下入压力传感器63到目标油层9的中部，压力传感器63外壳采用无机非金属绝缘层密封，压力传感器63由导线64连接至井上。

步骤三：

在吞吐井1和磁源井2的井筒内通过电磁体工作筒51下入电磁体52；所述电磁体52的最大磁通量强度要达到20特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。

步骤四：

通过吞吐井1内的注入管柱7向吞吐井内注入3500m³纳米磁流体分散溶液，之后关闭所述吞吐井1；

所述纳米磁流体为由亲油表面活性剂包裹的烃类基纳米磁流体分散溶液，可采用本领域公知的常规技术制备得到；在本实施例中，磁性纳米颗粒的粒径为50nm，所述磁性纳米颗粒由亲油表面活性剂(如：油酸)包裹后再混合于基液中，所述磁性纳米颗粒在基液中的磁流体体积浓度达到30％以上，在本实施例中，所述磁流体在基液中的磁流体体积浓度达到45％；如图4所示，81为磁性纳米颗粒，82为表面活性剂基团，83为基液。

步骤五：

启动磁源井2井下电磁体52并调节磁通量到10特斯拉，使其在目标油层9中形成一个巨大的磁场。

步骤六：

利用所述吞吐井1与磁源井2之间的监测井3中的取样器62进行井底取样，连续监测纳米磁流体浓度，取样频率为一天两次，当取样流体中纳米磁流体体积浓度达到初始纳米磁流体在基液中的体积浓度的20％时，则关闭磁源井2井下电磁体52，同时启动吞吐井1井下电磁体52并调节磁通量到10特斯拉，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井1的磁力作用下回流。

步骤七：

通过吞吐井1内的压力传感器63密切监测吞吐井1井底压力，当吞吐井1井底压力大于注入前井底压力6MPa以上时，关闭吞吐井1井下电磁体52。

步骤八：

所述吞吐井1开井生产，所述吞吐井1日产油小于2t/d时，停止继续生产，开始第二轮次吞吐；以此类推。

在相同条件下，与常规的蒸汽吞吐开采方法效果相比，本实施例采用纳米磁流体吞吐采油方法的采收率可提高1.1倍。

实施例3

本实施例与实施例1的原理基本相同，其区别在于，在油层条件下选择的油藏稠油的脱气原油粘度为200000厘泊，目标油层有效厚度28m，油层岩石为中等润湿岩石，该稠油油藏以前经过常规蒸汽吞吐开发3轮次；现采用以下步骤进行开采。

步骤一：

在上述稠油油藏区域内设置井网；该井网中包括至少一个吞吐井组100；在本实施例中，如图1所示，所述井网中包括有三个吞吐井组100；所述吞吐井组100中包括一个吞吐井1和围绕在吞吐井1周围设置的多个磁源井2，所述吞吐井1与多个磁源井2之间的区域内设有多个监测井3；

如图1所示，在该井网中，三个吞吐井组100分别排列为一行，每个吞吐井组100中设有一个吞吐井1、两个磁源井2和两个监测井3；

如图2所示，在本实施例的另一种实施方式中，所述吞吐井组100也可以排列成十字形状，在该十字形状的吞吐井组100中，设有一个吞吐井1、四个磁源井2和四个监测井3；此外，还有圆形或其它几何形状的排列方式可以采用，不再一一赘述。

在本实施例中，所述吞吐井1和磁源井2是在原吞吐老井中间新钻的垂直井；所述监测井3可以采用原油藏区域内的吞吐老井，也可以使用在该油藏区域内新钻的垂直井。

步骤二：

对所述吞吐井组采用纳米磁流体吞吐采油管柱结构完井；如图3所示，吞吐井1、磁源井2和监测井3对应目标油层9的位置采用不导磁、不导电的高强度陶瓷套管41完井，陶瓷套管41上端采用接箍与其上方的表层技术套管42连接；所述吞吐井1和磁源井2的陶瓷套管41上设有一定孔密的射孔孔眼；吞吐井1和磁源井2井内设有与各自井口密封连接的电磁体工作筒51，该电磁体工作筒51用于井内绝缘与传递电能；在所述监测井3井筒内下入常规接箍油管61到目标油层9底部，并在接箍油管61内下入井下取样器62；在所述吞吐井1和磁源井2井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱7，所述注入管柱7由位于目标油层9位置的不导磁、不导电的高强度陶瓷油管71和陶瓷油管71上方的常规接箍油管72连接构成，常规接箍油管72的底端位于目标油层9的顶部，陶瓷油管71的底端延伸至目标油层9的底部；在所述吞吐井1和磁源井2井筒内下入压力传感器63到目标油层9的中部，压力传感器63外壳采用无机非金属绝缘层密封，压力传感器63由导线64连接至井上。

步骤三：

在吞吐井1和磁源井2的井筒内通过电磁体工作筒51下入电磁体52；所述电磁体52的最大磁通量强度要达到20特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。

步骤四：

通过吞吐井1内的注入管柱7向吞吐井内注入4000m³纳米磁流体分散溶液，之后关闭所述吞吐井1；

所述纳米磁流体为由非离子表面活性剂包裹的烃类基纳米磁流体分散溶液，可采用本领域公知的常规技术制备得到；在本实施例中，磁性纳米颗粒的粒径为100nm，所述磁性纳米颗粒由非离子表面活性剂包裹后再混合于基液中，所述磁性纳米颗粒在基液中的磁流体体积浓度达到30％以上，在本实施例中，所述磁流体在基液中的磁流体体积浓度达到50％；如图4所示，81为磁性纳米颗粒，82为表面活性剂基团，83为基液。

步骤五：

启动磁源井2井下电磁体52并调节磁通量到15特斯拉，使其在目标油层9中形成一个巨大的磁场。

步骤六：

利用所述吞吐井1与磁源井2之间的监测井3中的取样器62进行井底取样，连续监测纳米磁流体浓度，取样频率为一天三次，当取样流体中纳米磁流体体积浓度达到初始纳米磁流体在基液中的体积浓度的25％时，则关闭磁源井2井下电磁体52，同时启动吞吐井1井下电磁体52并调节磁通量到15特斯拉，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井1的磁力作用下回流。

步骤七：

通过吞吐井1内的压力传感器63密切监测吞吐井1井底压力，当吞吐井1井底压力大于注入前井底压力7MPa以上时，关闭吞吐井1井下电磁体52。

步骤八：

所述吞吐井1开井生产，所述吞吐井1日产油小于3t/d时，停止继续生产，开始第二轮次吞吐；以此类推。

在相同条件下，与常规的蒸汽吞吐开采方法效果相比，本实施例采用纳米磁流体吞吐采油方法的采收率可提高3.2倍。

本发明具有以下技术优势：

(1)本发明所采用的纳米磁流体同时具有磁响应性和液体的双重性质，纳米磁流体注入油层以后，当通过相邻磁源井井井底高强度电磁体对油层施加外加磁场时，纳米磁流体中的磁性纳米颗粒被快速磁化并会沿着磁场方向规则排列与移动，通过控制井底电磁体磁通量来控制磁场强度大小，可以灵活控制纳米磁流体在油层中的移动方向与速度。

(2)本发明采用纳米级的磁性颗粒，由于粒径小，在高粘度油层中具有较低的流动阻力与较高的流动能力，在较低的外加磁场强度下即可实现快速移动，同时能够进入常规驱替介质难以进入的纳米尺度的油层内微小孔隙与喉道空间，实现油层多孔介质孔隙空间的深部驱替。

(3)本发明采用的纳米磁流体基液为煤油或其它烃类作为载体基液，由于煤油或烃类对高粘度稠油完全相溶，可快速溶油并降低稠油粘度，降低稠油流动阻力，提高纳米磁流体向外扩散速度，并提高回采过程中的稠油流动速度与周期采出量。

(4)本发明采用的与油层岩石润湿性匹配的表面活性剂作为磁性纳米颗粒包裹体，可以使纳米磁流体在流动过程中，最大程度的将油层岩石颗粒表面的稠油剥离，提高纳米磁流体对稠油的驱扫能力，提高吞吐采收率。

(5)本发明整个开采过程为纯冷采过程，避免了常规蒸汽吞吐过程中，地面蒸汽锅炉热损失、地面管线与井筒沿程蒸汽热损失等能量损失，同时，由于受到与吞吐井相邻的磁源井井底外加磁场的磁力作用，在吞吐井中注入的纳米磁流体进入的油层范围比常规蒸汽吞吐过程中蒸汽进入的油层范围更广，且范围灵活可控，因此，油层动用范围更大，吞吐采收率更高。

(6)注入的纳米磁流体采出地面后，经过地面分离沉降等工艺，可以重新制备成纳米磁流体注入油层，实现重复利用。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (12)

1.一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，所述采油的方法包括以下步骤：

(1)在特稠油及超稠油油藏区域内设置井网；所述井网中包括至少一个吞吐井组；所述吞吐井组包括一个吞吐井和围绕在吞吐井周围设置的多个磁源井，所述吞吐井与多个磁源井之间的区域内设有多个监测井；

(2)对所述吞吐井组采用纳米磁流体吞吐采油管柱结构完井；

(3)在吞吐井和磁源井的井筒内下入电磁体；

(4)向吞吐井内注入纳米磁流体分散溶液；

(5)启动磁源井井下电磁体并调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场；

(6)关闭吞吐井；

(7)关闭磁源井井下电磁体，同时启动吞吐井井下电磁体并调节磁通量，使进入油层深部的纳米磁流体在吞吐井磁力作用下同流；

(8)密切监测吞吐井井底压力，当井底压力大于注入前井底压力5～7MPa以上时，关闭吞吐井井下电磁体；

(9)所述吞吐井开井生产。

2.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述吞吐井和磁源井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井；所述监测井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井或采用原油藏区域内的吞吐老井。

3.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，吞吐井、磁源井和监测井对应目标油层位置采用陶瓷套管完井，陶瓷套管上端采用接箍与其上方的表层技术套管连接；所述吞吐井和磁源井的陶瓷套管上设有多个射孔孔眼；吞吐井和磁源井井内的电磁体通过电磁体工作筒与各自井口密封连接，该电磁体工作筒用于井内绝缘与传递电能；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器，用于定期从井底取样并化验分析纳米磁流体体积浓度；在所述吞吐井和磁源井井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱，所述注入管柱由位于目标油层位置的陶瓷油管和陶瓷油管上方的常规接箍油管连接构成，常规接箍油管的底端位于目标油层的顶部，陶瓷油管的底端延伸至目标油层的底部；在所述吞吐井和磁源井井筒内下入压力传感器到目标油层的中部。

4.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述电磁体的最大磁通量强度为20特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。

5.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，所述纳米磁流体分散溶液由混合于基液中的磁性纳米颗粒构成，所述磁性纳米颗粒粒径为20～100nm，所述磁性纳米颗粒由表面活性剂包裹后再混合于基液中，所述基液为煤油基或烃类基。

6.如权利要求5所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：所述磁性纳米颗粒在基液中的磁流体体积浓度达到30％以上。

7.如权利要求5所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：所述表面活性剂为亲水性表面活性剂、亲油性表面活性剂或非离子表面活性剂。

8.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(7)中，利用所述吞吐井和磁源井之间的监测井进行井底取样，连续监测纳米磁流体浓度，取样频率为一天一次至三天一次，当取样流体中纳米磁流体体积浓度达到初始纳米磁流体在基液中的体积浓度的10％以上，则关闭磁源井井下电磁体。

9.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(9)中，所述吞吐井日产油小于1～3t/d时，停止继续生产，开始第二轮次吞吐；以此类推。

10.如权利要求1所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油方法，其特征在于：在所述步骤(9)中，当吞吐井周期吞吐采油量小于100～150t时，将该吞吐井更换作为磁源井，将与该吞吐井相邻的一个磁源井更换作为新的吞吐井继续吞吐生产。

11.一种特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油的井网结构，所述井网设置在特稠油及超稠油油藏区域内；其特征在于：所述井网中包括至少一个吞吐井组；所述吞吐井组包括一个吞吐井和围绕在吞吐井周围设置的多个磁源井，所述吞吐井与多个磁源井之间的区域内设有多个监测井；所述吞吐井、磁源井和监测井对应目标油层位置采用陶瓷套管完井，陶瓷套管上端采用接箍与其上方的表层技术套管连接；所述吞吐井和磁源井的陶瓷套管上设有多个射孔孔眼；在吞吐井和磁源井井内通过电磁体工作筒下入电磁体，所述电磁体工作筒与各自井口密封连接；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器；在所述吞吐井和磁源井井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱，所述注入管柱由位于目标油层位置的陶瓷油管和陶瓷油管上方的常规接箍油管连接构成，常规接箍油管的底端位于目标油层的顶部，陶瓷油管的底端延伸至目标油层的底部；在所述吞吐井和磁源井井筒内下入压力传感器到目标油层的中部。

12.如权利要求11所述的特稠油及超稠油油藏纳米磁流体吞吐采油的井网结构，其特征在于：所述吞吐井和磁源井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井；所述监测井为在特稠油及超稠油油藏区域内新钻的垂直井或采用原油藏区域内的吞吐老井。