CN103321621A - 稠油楔形粘度段塞驱油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稠油楔形粘度段塞驱油方法。包括以下步骤：步骤一：按照吸水能力大小，将非均质油层分成若干层，获取各层渗透率K_i；步骤二：依据渗透率K_i大小，稠油及储层物性特点，设计三部分段塞，分别是前置段塞、主体楔形段塞和尾追段塞；步骤三：向稠油储层接替注入前置段塞；所述的前置段塞由低浓度的BⅢ型聚表剂配成，进入高渗层，发挥乳化原油作用；步骤四：向储层注入多轮次主体楔形段塞，每个轮次主体楔形段塞分为3个小段塞，每个轮次中的小段塞都是由BⅢ型聚表剂根据地层渗透性特点调控相应浓度进行组合；步骤五：尾追段塞一般注入低浓度的BⅢ型聚表剂或清水。该稠油楔形粘度段塞驱油方法通过非均质稠油油层乳化降粘、以楔形当量粘度段塞实行等流度驱替、增加波及体积的驱油方法，能够进一步提高稠油的采收率、减少投资，简化操作。

Description

稠油楔形粘度段塞驱油方法

技术领域：

本发明涉及石油开采领域中一种非均质稠油油层的驱油方法，尤其是一种稠油楔形粘度段塞驱油方法。

背景技术：

随着石油的不断开采，世界上石油储量尤其是优质、易采石油储量不断减少，在已探明的石油资源中，稠油所占比例越来越大。我国拥有丰富的稠油资源，在辽河、新疆克拉玛依、胜利以及河南、华北、大庆等油田分布有稠油油藏。

稠油因其粘度高、难以用一般方法开采。由于稠油的粘滞性对温度非常敏感，所以目前开采稠油的主要方法是热力采油法，如蒸汽吞吐和蒸汽驱。蒸汽吞吐和蒸汽驱是目前常见、使用广泛的稠油开采技术。他们都是利用稠油特殊的粘-温关系，向油层中注入热蒸汽，使原油的粘度大大降低，从而提高了原油的流动能力，起到开采稠油和增产的作用，蒸汽吞吐和蒸汽驱的机理主要包括降低原油粘度、高温解堵、降低界面张力、流体岩石的膨胀作用和高温下稠油裂解、粘度降低。虽然蒸汽吞吐、蒸汽驱已是一项较为成熟的技术，但依然存在一定的局限性。在蒸汽吞吐开采稠油方法中，吞吐只能采出油井井筒附近地层中的原油，而井间仍有大量的稠油未能采出，其采收率仅为10%～20%，蒸汽吞吐后进行蒸汽驱开采，可以使一部分井间地层中的原油采出地面，可进一步提高稠油的采收率20%～30%，但该方法消耗的热能多、投资大、技术复杂、风险大，目前蒸汽驱的产量要比蒸汽吞吐的产量小。

为了能进一步提高稠油的采收率、减少投资，简化操作，因此提出了利用化学剂配合新的驱油方法驱替稠油的理念。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的问题，而提供一种稠油楔形粘度段塞驱油方法。该稠油楔形粘度段塞驱油方法，通过非均质稠油油层乳化降粘、以楔形当量粘度段塞实行等流度驱替、增加波及体积的驱油方法，能够进一步提高稠油的采收率、减少投资，简化操作。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该稠油楔形粘度段塞驱油方法，包括以下步骤：

步骤一：按照吸水能力大小，将非均质油层分成若干层，获取各层渗透率K_i；

步骤二：依据渗透率K_i大小，稠油及储层物性特点，设计三部分段塞，分别是前置段塞、主体楔形段塞和尾追段塞；

步骤三：向稠油储层接替注入前置段塞；所述的前置段塞由低浓度的BⅢ型聚表剂配成，进入高渗层，发挥乳化原油作用；

步骤四：向储层注入多轮次主体楔形段塞，每个轮次主体楔形段塞分为3个小段塞，每个轮次中的小段塞都是由BⅢ型聚表剂根据地层渗透性特点调控相应浓度进行组合；主体楔形段塞是由多轮次分楔形构成，每轮次由粘度由高到低呈楔形多段塞组成，主体段塞粘度分布次序是第一、二、三等轮次当量粘度逐渐升高，分楔轮内第一、二、三等段塞粘度逐渐降低，通过调整BⅢ型聚表剂浓度大小达到满足各个段塞的整体粘度要求，根据地层非均质性差异，注入的流体优先进入渗透率高的地层，因此在每个楔形组合中，前段粘度大的流体组分进入高渗透层；中等粘度段塞在高粘度段塞后注入，高渗层部位已被高粘段塞流体占据，只得进入中渗透层；低粘度段塞在中粘度段塞后注入，高、中渗部位已被高、中粘段塞流体分别占据，低粘流体只能进入低渗透层。多个楔形组合共同作用，形成了对油层高、中、低渗油层整体驱动且流度、流速均相等，减少了驱替流体沿高渗透带窜流而浪费；

步骤五：尾追段塞一般注入低浓度的BⅢ型聚表剂或清水。

采用的专用注剂BⅢ型聚表剂性能特点：

1、原油乳化降粘效果好、幅度大

水：油（50%：50%）时，注剂含量0.03%时开始乳化，0.04%～0.1%时乳化性能稳定；地面脱气稠油，注剂降粘幅度大，原油粘度由2100mPa﹒s降到200mPa﹒s以下，可实现乳化降粘90%以上。

2、化学注剂用量少

加入0.03%～0.08%的注剂满足现场要求，吨化学剂用量增油幅度大，提高采收率效果明显，室内非均质岩心模拟实验和数值模拟研究可提高采收率15个百分点。

3、便于等流度方案的实施

主要通过调整注剂的浓度，容易满足现场实施的前中后轮次中各段塞的技术和工艺要求。

4、水溶性、可注性能好控水效果好

水溶性好，窜入地层水溶入粘稠度注剂，降低流动性减少窜流，化学剂分散熟化后，用常规柱塞泵即可注入，没有特殊要求，注入压力升值适当。

5、配伍性好

可在前置段塞中加入廉价防膨剂实现防膨，与聚合物段塞组合注入，不影响提高采收率效果。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该稠油楔形粘度段塞驱油方法，楔形当量粘度段塞由前置段、多轮次楔形主体多段塞和尾追段塞构成，依据稠油及储层物性特点设计，依次向稠油储层接替注入前置段塞、多轮次主体楔形段塞和尾追段塞，利用具有乳化原油、降低原油粘度的BⅢ型聚表剂驱替，在前置段塞、主体段塞、尾追段塞共同形成楔形波及效应下整体实现等流度驱替。BⅢ型聚表剂具备稠油乳化降粘增加流动性、降低表面张力提高驱油效率和较高当量粘度控制流度等特点，且依据原油和储层物性分布特征可调整其浓度满足粘度要求。提高采收率、采油速度，降低注剂和系统能量的基本原理是物理化学作用相结合的系统效应，在力学作用下使具备该特点的化学剂能最大程度的接触稠油，以楔形方式波及稠油逐渐扩大波及体积，最终实现等流度提高总体波及体积；使被接触稠油乳化降粘、降低表面张力增加流动性和提高驱油效率，总体实现提高波及体积、驱油效率和逐渐降低系统驱替压力，大幅度提高采收率和节约化学注剂、系统能量，达到提高总体开采效益的目的。

附图说明：

附图1BⅢ型聚表剂浓度与粘度关系曲线；

附图2非均质地层模型；

附图3各段塞注入地层推进情况示意图；

附图4各段塞粘度楔形分布图；

附图5各段塞波及体积效果图。

具体实施方式：

下面结合附图将对本发明作进一步说明：

实施例1

非均质稠油油层楔形粘度段塞驱油方法，

步骤一：按照吸水能力大小，将非均质油层分成若干层，获取各层渗透率K_i；

步骤二：依据渗透率K_i大小，稠油及储层物性特点，设计三部分段塞，分别是前置段塞、主体楔形段塞和尾追段塞；

步骤三：向稠油储层接替注入前置段塞；所述的前置段塞由低浓度的BⅢ型聚表剂配成，BⅢ型聚表剂浓度为500mg/L，进入高渗层，发挥乳化原油作用；在前置段塞中也可以先注入一段水，开辟低能量水道。

步骤四：向储层注入多轮次主体楔形段塞。每个轮次主体楔形段塞分为3个小段塞，每个轮次中的小段塞都是由BⅢ型聚表剂根据地层渗透性特点调控相应浓度进行组合。主体楔形段塞是由多轮次分楔形构成，每轮次由粘度由高到低呈楔形多段塞组成。主体段塞粘度分布次序是第一、二、三等轮次当量粘度逐渐升高，分楔轮内第一、二、三等段塞粘度逐渐降低。通过调整BⅢ型聚表剂浓度大小达到满足各个段塞的整体粘度要求。根据地层非均质性差异，注入的流体优先进入渗透率高的地层，因此在每个楔形组合中，前段粘度大的流体组分进入高渗透层；中等粘度段塞在高粘度段塞后注入，高渗层部位已被高粘段塞流体占据，只得进入中渗透层；低粘度段塞在中粘度段塞后注入，高、中渗部位已被高、中粘段塞流体分别占据，低粘流体只能进入低渗透层。多个楔形组合共同作用，形成了对油层高、中、低渗油层整体驱动且流度、流速均相等，减少了驱替流体沿高渗透带窜流而浪费。

所述的主体楔形段塞是由多个轮次的不同粘度BⅢ型聚表剂组成，依据油层非均质情况，选则不同浓度流体根据相应的粘度不同进行组合驱替段塞注入到油层，依据流体自身流动能力差异自动分流，形成对油层高、中低油层整体驱动，大幅度减少驱替流体沿高渗透带窜流而浪费。

所述的粘度的确定可用下面公式表述：

$\frac{k_g}{{\mathrm{\μ}}_g}=\frac{k_z}{{\mathrm{\μ}}_z}=\frac{k_d}{{\mathrm{\μ}}_d}---\left(1\right)$

其中，k_g,k_z,k_d分别为高、中、低渗透层渗透率，μ_g,μ_z,μ_d为先后注入的组合段塞粘度。

聚表剂浓度与粘度对应关系见图1。

步骤四：尾追段注入低浓度的BⅢ型聚表剂或清水，所述的BⅢ型聚表剂浓度为500mg/L。

地层非均质性情况见图2，由于油层纵向渗透率分布不均一，纵向渗透率存在差异，为保证各油层中的油能被有效驱替，需要利用由不同浓度的BⅢ型聚表剂完成等流度驱替，通过设计多轮次楔形段塞（段塞粘度），实现各油层的高强度驱替。驱油过程见图3。

本发明中，前置段塞是由前段注入水和后段注入聚表剂构成，注入的水和聚表剂都进入高渗层流动，开辟了低能量水道，此外利用聚表剂的乳化作用可以进一步乳化在其后注入的多轮次主体楔形段塞驱油中被推挤到前置段塞尾部的原油，这部分原油是由于当多伦次主体楔形段塞作用地层时，不同渗透层中的原油被驱替过程中，有些中、低渗透层被驱出的部分原油会流动快（超过高粘度段塞），进而流到高粘度段塞前面高渗层内。前置段塞驱油功能主要体现在了增加地层原油流动性，减少压损，节省系统能量集中到等流度主段塞上。主体楔形段塞是由多轮次分楔形组合段塞构成，每个轮次的分楔形组合段塞通常由三个小段塞构成，三个小段塞的粘度大小关系是根据注入的先后顺序依次要求是高、中、低的关系。在主体段塞注入过程中，先后依次注入的第一、第二、第三等轮次的分楔形组合段塞当量粘度逐渐提高，总体驱替过程不断利用聚表剂乳化地层原油，逐渐扩大波及体积，最终实现等流度聚能最大限度的提高波及体积。每一轮次的分楔形组合段塞中，先期注入的第一小段塞（粘度高）会优先进入高渗层，第二小段塞（粘度中等）随后进入地层，高渗层已被第一小段充填，只有流向渗透率相对低的其它层段，第三小段塞（粘度低）同理只能进入渗透率更低的渗透层，通过不同粘度的段塞组合了实现不同渗透率地层的等流度驱替。储层波及体积形状以楔形状态逐步扩展，每个轮次内分楔形组合段塞依据粘度大小呈现的楔形锥度与波及体积扩展呈现的楔形锥度反向，整体前置段塞、主体段塞组合依据粘度变化呈现的楔形与波及体积扩展同向。段塞特征及轮次注入顺序见图4，各段塞提高波及体积效果见图5。水敏地层应采取防敏技术措施，各段塞由不同浓度的BⅢ型聚表剂配制而成，通过专用注剂和楔形驱油方法共同作用下，原油粘度得到降低和大幅度提高了波及体积和驱油效率；最后注入尾追段塞作为等流度驱油的配套段塞，辅助系统总体效果的发挥。

在驱油过程中，各个段塞注入的顺序是先注入段塞1、2，完成前置段塞作用，由于地层非均质，各层渗透率差异，外来流体进入地层会优先进入渗流阻力低的高渗层，因此段塞1和2进入高渗层，发挥前置段塞作用。主体楔形段塞是由组合段塞3、4、5构成了3个轮次的分楔形组合段塞，组合段塞3是由三个小段塞构成，分别是段塞3-1、3-2、3-3，完成前置段塞注入后，段塞3-1进入地层，优先进入高渗层，段塞3-2随后注入，根据流体流动特性，会优先进入高渗层，但此时高渗层已经被高粘度的段塞3-1充填，所以段塞3-2就向其它渗透层流动，接着段塞3-3随后进入地层，同理只能流向其它低渗层。同理，随和注入的组合段塞4和5中也是3个小段塞分别占据了不同渗透层。在前置段塞（段塞1、2）和主体段塞（段塞组合3、4、5）共同作用下，形成的段塞粘度呈现的是楔形，对地层的波及体积同样也形成了楔形，有效扩大了波及体积，提高了原油采收率。

段塞1和2一起构成前置段塞，其中段塞1为水，段塞2为低粘度的注剂，发挥打开水道、乳化原油降低粘度的作用。

段塞3-1、3-2、3-3构成主段塞中的第一轮楔形组合，其中粘度关系μ_3-1>μ_3-2>μ_3-3,段塞4-1、4-2、4-3构成主段塞中的第二轮楔形组合，其中粘度关系μ_4-1>μ_4-2>μ_4-3,段塞5-1、5-2、5-3构成主段塞中的第三轮楔形组合，其中粘度关系μ_5-1>μ_5-2>μ_5-3。主段塞驱油过程中，第一轮次中μ_3-1粘度最高，且大于地层原油粘度,高粘度段塞进入地层后优先进入高渗层K₁,当次粘度段塞进入后，由于粘度低，高渗段已被第一粘度段堵上，只有流向相对低的渗透段，第三粘度段同理进入再低的渗透段，实现高渗层到低渗层的扩大波及。此外，分析同轮次中三个段塞的速度，根据达西定律，段塞在地层中速度为：

$v=\frac{k}{\mathrm{\μ}}\·\frac{\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ΔL}}$

根据最小流动阻力原则，注入的高粘度段塞首先进入高渗透率地层，以v₁的速度向前移动。

$v_1=\frac{k_1}{{\mathrm{\μ}}_{3-1}}\·\frac{\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ΔL}}$

注入的中粘度段塞在高渗透地层中的速度为：

$v_2=\frac{K_1}{{\mathrm{\μ}}_{3-2}}\frac{\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ΔL}}$

由于μ_3-1>μ_3-2，所以v₁<v₂。在前后压差的作用下，中粘度段塞将转向流入中渗透地层，以v₂'的速度向前移动，即

${v_2}^{\&prime;}=\frac{k_2}{{\mathrm{\&mu;}}_{3-2}}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;p}}{\mathrm{\&Delta;L}}$

后续小粘度段塞在高渗透、中渗透层中的速度v₃，v₃'分别为：

$v_3=\frac{k_1}{{\mathrm{\&mu;}}_{3-1}}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;p}}{\mathrm{\&Delta;L}},$ ${v_3}^{\&prime;}=\frac{k_2}{{\mathrm{\&mu;}}_{3-3}}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;p}}{\mathrm{\&Delta;L}}$

同理，由于μ_3-1>μ_3-2>μ_3-3小、k₁>k₂>k₃，则有：

v₃>v₂>v₁，v₃'>v₂'

在前后压差的作用下，小粘度段塞进入低渗透地层，以速度v₃"向前移动。

${v_3}^{\&prime;\&prime;}=\frac{k_3}{{\mathrm{\&mu;}}_{3-3}}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;p}}{\mathrm{\&Delta;L}}$

当v₁=v₂'=v₃"时，高、中、低渗透层中的多段塞同步前进。

以此类推，当第二轮次楔形段塞组合进入地层，也实现了高渗层到低渗层的扩大波及。

所采用的BⅢ型聚表剂购自上海海博公司。

Claims (6)

1.一种稠油楔形粘度段塞驱油方法，包括以下步骤：

步骤一：按照吸水能力大小，将非均质油层分成若干层，获取各层渗透率K_i；

步骤二：依据渗透率K_i大小，稠油及储层物性特点，设计三部分段塞，分别是前置段塞、主体楔形段塞和尾追段塞；

步骤三：向稠油储层接替注入前置段塞；所述的前置段塞由低浓度的BⅢ型聚表剂配成，进入高渗层，发挥乳化原油作用；

步骤四：向储层注入多轮次主体楔形段塞，每个轮次主体楔形段塞分为3个小段塞，每个轮次中的小段塞都是由BⅢ型聚表剂根据地层渗透性特点调控相应浓度进行组合；主体楔形段塞是由多轮次分楔形构成，每轮次由粘度由高到低呈楔形多段塞组成，主体段塞粘度分布次序是第一、二、三等轮次当量粘度逐渐升高，分楔轮内第一、二、三等段塞粘度逐渐降低，通过调整BⅢ型聚表剂浓度大小达到满足各个段塞的整体粘度要求，根据地层非均质性差异，注入的流体优先进入渗透率高的地层，因此在每个楔形组合中，前段粘度大的流体组分进入高渗透层；中等粘度段塞在高粘度段塞后注入，高渗层部位已被高粘段塞流体占据，只得进入中渗透层；低粘度段塞在中粘度段塞后注入，高、中渗部位已被高、中粘段塞流体分别占据，低粘流体只能进入低渗透层。多个楔形组合共同作用，形成了对油层高、中、低渗油层整体驱动且流度、流速均相等，减少了驱替流体沿高渗透带窜流而浪费；

步骤五：尾追段塞一般注入低浓度的BⅢ型聚表剂或清水。

2.根据权利要求1所述的稠油楔形粘度段塞驱油方法，其特征在于：所述的步骤三中前置段塞中先注入一段水。

3.根据权利要求1所述的稠油楔形粘度段塞驱油方法，其特征在于：所述的前置段塞BⅢ型聚表剂浓度为500mg/L。

4.根据权利要求1所述的稠油楔形粘度段塞驱油方法，其特征在于：所述的尾追段塞BⅢ型聚表剂浓度为500mg/L。

5.根据权利要求1所述的稠油楔形粘度段塞驱油方法，其特征在于：所述的主体楔形段塞是由多个轮次的不同粘度BⅢ型聚表剂组成，依据油层非均质情况，选则不同浓度流体根据相应的粘度不同进行组合驱替段塞注入到油层，依据流体自身流动能力差异自动分流，形成对油层高、中低油层整体驱动。

6.根据权利要求5所述的稠油楔形粘度段塞驱油方法，其特征在于：所述的粘度的确定可用下面公式表述：

$\frac{k_g}{{\mathrm{\&mu;}}_g}=\frac{k_z}{{\mathrm{\&mu;}}_z}=\frac{k_d}{{\mathrm{\&mu;}}_d}---\left(1\right)$

其中，k_g,k_z,k_d分别为高、中、低渗透层渗透率，μ_g,μ_z,μ_d为先后注入的组合段塞粘度。

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