CN103541708A - 提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：由注入井注入一定量的蒸汽或示踪剂；当根据生产井见该蒸汽或该示踪剂的出现时间和方向决定进行热采堵调时，进行蒸汽驱井组的整体堵调；在注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及进行焖井，并在焖井后限量生产。该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法能有效地降低特超稠油在油藏中的粘度，改善特超稠油在油藏中的流动能力，能高效地将原油驱向注蒸汽井周围的生产井。

Description

提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，特别是涉及到一种提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法。

背景技术

随着蒸汽吞吐轮次的增加，开发效果逐渐变差，表现为周期产油量降低，综合含水升高。为了提高多轮次吞吐后期稠油油藏的采收率，开发方式必须由蒸汽吞吐转换为蒸汽驱。蒸汽驱技术在国外已是成熟的热采技术，并得到大规模的工业应用，成为蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法。目前，国内具备丰富的特超稠油油藏资源，但是由于稠油高粘度，油水流度比大，造成了注入蒸汽的无效窜流，单纯靠蒸汽的热降粘效果难以满足特超稠油蒸汽驱技术的要求。为此我们发明了一种新的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，能有效地降低特超稠油在油藏中的粘度，改善特超稠油在油藏中的流动能力，能高效地将原油驱向注蒸汽井周围的生产井。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：步骤1，由注入井注入一定量的蒸汽或示踪剂；步骤2，当根据生产井见该蒸汽或该示踪剂的出现时间和方向决定进行热采堵调时，进行蒸汽驱井组的整体堵调； 步骤3，在注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及步骤4，进行焖井，并在焖井后限量生产。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法还包括，在步骤1之后，当根据生产井见该蒸汽或该示踪剂的出现时间和方向决定不进行热采堵调时，进入到步骤3。

该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法针对的是蒸汽吞吐预热后的油藏，该蒸汽吞吐预热后的油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6，并且，该蒸汽吞吐预热后的油藏近井地带油层温度在180℃以上，井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

该纳米催化剂为纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：步骤1，预热油层；步骤2，当该油层的温度不高于纳米催化剂的作用温度时，在注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及步骤3，进行焖井，并在焖井后限量生产。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法针对的是未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏，该未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6，该未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏预热后近井地带油层温度在180℃以上，井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

该纳米催化剂为纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：步骤1，当根据生产井含水率曲线、井口温度曲线判断发生突变现象时，进行蒸汽驱井组的整体堵调；步骤2，在堵调后，伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及步骤3，进行焖井，并在焖井后限量生产。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法针对的是蒸汽驱一段时间后，油藏中存在大的渗流通道的特超稠油油藏，该存在大的渗流通道的特超稠油油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6，该存在大的渗流通道的特超稠油油藏的近井地带油层温度在180℃以上，井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

该纳米催化剂为纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。

在步骤1中，当该生产井含水率曲线、该井口温度曲线的曲线斜率增加10%以上时，判断该生产井含水率曲线、该井口温度曲线发生了突变现象。

本发明中的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，在注蒸汽之前或伴蒸汽注入纳米催化剂，通过向油层加入适当的催化剂及助剂，能促进水蒸汽与高温原油发生化学反应，抑制水热聚合反应的进行，使稠油在热采条件下发生的催化裂解反应，不可逆地降低稠油粘度，改善特超稠油油藏的开发效果。

附图说明

图1为本发明的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法的另一具体实施例的流程图；

图3为本发明的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法的另一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法的一具体实施例流程图。本实施例中，针对的是蒸汽吞吐预热后的油藏。在应用该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法时需选定特超稠油蒸汽驱油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6。并且，预热过的油藏，保证近井地带油层温度在180℃以上。井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

在步骤101，试注，由注入井注入一定量的蒸汽或示踪剂，考察蒸汽驱井组内的热联通状况。流程进入到步骤102。

在步骤102，根据生产井见汽或示踪剂的出现时间和方向决定是否进行热采堵调工艺。当需要进行堵调时，流程进入到步骤103。当不需要进行堵调时，流程进入到步骤104。

在步骤103，进行蒸汽驱井组的整体堵调。

经过蒸汽吞吐的特超稠油油藏，油藏温度升高，为纳米催化提供了物质基础，同时由于原油粘度高、油藏的非均质性，造成蒸汽的无效窜流，因此需要伴蒸汽注入纳米催化剂之前，进行蒸汽驱井组的整体堵调。流程进入到步骤104。

在步骤104，注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂。在一实施例中，关闭生产井，利用蒸汽注入井向油藏内以一定注入速度连续注入蒸汽，并且在注入蒸汽中，加入纳米镍催化剂，由蒸汽将催化剂带入油藏。加入的方法与油田伴蒸汽注入高温驱油剂的方法相同。该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，加入纳米镍催化剂的方法是将纳米镍催化剂与水充分混合，伴蒸汽注入油藏中。纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。流程进入到步骤105。

在步骤105，焖井，并在焖井后限量生产。流程结束。

如图2所示，图2为本发明的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法的另一具体实施例流程图。本实施例中，针对的是未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏

。在应用该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法时需选定特超稠油蒸汽驱油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6。并且，对于未经过预热需要预热的油藏，需加热以保证近井地带油层温度在180℃以上。井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

在步骤201，预热油层，未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏，必须先注入一定量的蒸汽预热油层。流程进入到步骤202。

在步骤202，判断油层温度是否高于纳米催化剂的作用温度。当高于纳米催化剂的作用温度时，流程进入到步骤203。当不高于纳米催化剂的作用温度时，流程返回到步骤201。

在步骤203，注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂。当油层温度高于纳米催化剂的作用温度之后，为了进一步提高蒸汽驱的开发效果，注蒸汽之前加入一定量的纳米催化剂或者伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂，改善特超稠油在油藏中的流动性，提高蒸汽的驱替效率。在一实施例中，关闭生产井，利用蒸汽注入井向油藏内以一定注入速度连续注入蒸汽，并且在注入蒸汽中，加入纳米镍催化剂，由蒸汽将催化剂带入油藏。加入的方法与油田伴蒸汽注入高温驱油剂的方法相同。该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，加入纳米镍催化剂的方法是将纳米镍催化剂与水充分混合，伴蒸汽注入油藏中。纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。流程进入到步骤204。

在步骤204，焖井，并在焖井后限量生产。流程结束。

图3为本发明的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法的另一具体实施例流程图。本实施例中，针对的是蒸汽驱一段时间后，油藏中存在大的渗流通道的特超稠油油藏。在应用该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法时需选定特超稠油蒸汽驱油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6。并且，需保证近井地带油层温度在180℃以上。井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

在步骤301，判断含水率曲线、井口温度曲线是否发生突变现象。判断含水率曲线、井口温度曲线发生突变现象时，流程进入到步骤302。当判断含水率曲线、井口温度曲线未发生突变现象时，流程返回到步骤301。在一实施例中，当生产井含水率曲线、井口温度曲线的曲线斜率增加10%以上时，判断含水率曲线、井口温度曲线发生了突变现象。

在步骤302，进行整体堵调。蒸汽驱一段时间后，油藏中存在大的渗流通道，生产井表现为含水率曲线、井口温度曲线发生突变现象时，需要进行整体堵调。流程进入到步骤303。

在步骤303，堵调后，伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂，改善特超稠油蒸汽驱的整体开发效果。关闭生产井，利用蒸汽注入井向油藏内以一定注入速度连续注入蒸汽，并且在注入蒸汽中，加入纳米镍催化剂，由蒸汽将催化剂带入油藏。加入的方法与油田伴蒸汽注入高温驱油剂的方法相同。该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，加入纳米镍催化剂的方法是将纳米镍催化剂与水充分混合，伴蒸汽注入油藏中。纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。流程进入到步骤304。

在步骤304，焖井，并在焖井后限量生产。流程结束。

改善特超稠油蒸汽驱采收率的机理在于：纳米颗粒所特有的性质，主要包括表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应，使其在很多化学反应中表现出优良的催化性能。目前，制备纳米催化剂的方法有溶胶－凝胶法、均匀沉淀法、微弧氧化法、低温湿式化学法、微乳液法等。与传统的制备方法相比，微乳液法具有明显的优势，粒径可控且粒径分布窄；可通过不同的表面活性剂修饰粒子表面而获得特殊功能的纳米颗粒；粒子间不易聚结，稳定性好等优点。

利用微乳液法合成的纳米金属颗粒悬浮在双亲溶液体系中，易携带注入地层，且进入地层后易与稠油混合接触。同时，镍催化剂不仅在实验室里，在工业上应用也十分广泛，镍催化剂对系列有机反应有良好的催化活性，而且镍又是典型的加氢催化剂，有可能使水中氢转移到超稠油中。在合成的过程中，溶剂对纳米粒子尺寸的影响主要表现在纳米粒子的生成速率上，不同的有机溶剂对胶束间交换速度系数产生不同的影响，有机溶剂链长的增加会导致胶束间交换系数增加，胶束间交换速度不同将影响最终形成的纳米粒子粒径的大小。表面活性剂通过吸附在超微颗粒的固一液界面上，降低界面自由能，并且形成一层牢固的溶剂化膜，阻碍颗粒互相接近。离子型表面活性剂吸附在固体颗粒表面上后，由于离子化的亲水基朝向水相，使所有的超微颗粒获得同性电荷而互相排斥，因此颗粒在液相中保持分散状态。同时，不同的助表面活性剂可以改变胶束结构，对每个胶束内平均粒子数及胶束间的相互作用产生影响。醇的链长不同时，界面膜的强度也不同，因此合成的过程中筛选择正丁醇，增强界面膜的强度，保证合成纳米镍催化粒子好的分散性。

利用红外图谱红外吸收峰的变化考察纳米催化剂降低稠油粘度的作用机理。                                                

纳米镍降粘催化剂作用稠油水热裂解反应后，稠油胶质与沥青质含量减小，稠油分子量下降，沥青质分子量降低幅度最大；稠油及其重质组分的氢碳原子比增加，硫与氮的含量减小，氧的含量增加；实验证明稠油发生水热裂解反应的同时，存在沥青质的聚合反应，沥青质的裂解在降粘反应中起到了关键的作用；纳米镍催化剂促进了水热裂解反应，同时抑制了聚合反应；纳米镍催化剂协同作用高温水与稠油发生反应，产生具有表面活性的醇类、酚类、羧酸类等物质，导致反应后稠油含氧量的增加，促进了稠油粘度的降低。

在本发明的一具体实施例中，以经过蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏进行提高蒸汽驱采收率为例进行说明。

某油田，油层厚度在1200m，油层厚度20-25m，净总厚度比0.41，平均孔隙度24%，平均渗透率1500md，渗透率变异系数0.7，油层温度67℃，油层条件下原油粘度7800mPa.s，原始地质储量1.08亿吨。油田已经进行过蒸汽吞吐生产。在蒸汽吞吐生产后油层压力为4.5MPa，近井地带油层温度大于180℃，阶段采出程度32%，鉴于油藏条件下原油粘度高，决定利用纳米镍催化剂提高特超稠油蒸汽驱采收率。

第一步：根据油藏的地质特征、原油性质与开发现状，进行粗选。该油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.8；

第二步：完善蒸汽驱井网，采用九点井网，中间为注汽井，周围8口生产井，基本形成正方形井网，井距要求小于100m。

第三步：试注，由注入井注入一定量的蒸汽或示踪剂，考察蒸汽驱井组内的热联通状况，根据生产井见汽、示踪剂的出现时间和方向决定是否进行热采堵调工艺。

第四步：关闭生产井，利用蒸汽注入井向油藏内以一定注入速度连续注入蒸汽，注汽量108t/d，锅炉出口采用汽水分离器，注入蒸汽采用高真空隔热油管，保证蒸汽的井底干度大于40%。注入蒸汽中，每吨蒸汽中加入500g纳米镍催化剂，由蒸汽将催化剂带入油藏。加入的方法与油田伴蒸汽注入高温驱油剂的方法相同。

在蒸汽驱的基础上，可提高采出程度8.0%，油气比达到0.15以上，加上蒸汽吞吐的采出程度，总采收率达60%左右。

在本发明的另一实施例中，以未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏进行提高蒸汽驱采收率为例进行说明。

某油田，油层厚度在1400m，油层厚度15-20m，净总厚度比0.40，平均孔隙度26%，平均渗透率1600md，渗透率变异系数0.75，油层温度65℃，油层条件下原油粘度8400mPa.s，原始地质储量1.20亿吨。未进行过蒸汽吞吐生产，用3000t蒸汽预热油层，预热后油层压力为4.8MPa，近井地带油层温度大于180℃，符合蒸汽驱开发条件，鉴于油藏条件下原油粘度高，决定利用纳米镍催化剂提高特超稠油蒸汽驱采收率。

第一步：根据油藏的地质特征、原油性质与开发现状，进行粗选。该油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.8；

第二步：完善蒸汽驱井网，采用九点井网，中间为注汽井，周围8口生产井，基本形成正方形井网，井距要求小于100m。

第三步：利用蒸汽注入井向油藏内以一定注入速度连续注入蒸汽，注汽量108t/d，锅炉出口采用汽水分离器，注入蒸汽采用高真空隔热油管，保证蒸汽的井底干度大于40%。注入蒸汽中，每吨蒸汽中加入600g纳米镍催化剂，由蒸汽将催化剂带入油藏。加入的方法与油田伴蒸汽注入高温驱油剂的方法相同。

在蒸汽驱的基础上，可提高采出程度10.0%，油气比达到0.14以上，总采收率达50%左右。

Claims (10)

1.提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：

步骤1，由注入井注入一定量的蒸汽或示踪剂；

步骤2，当根据生产井见该蒸汽或该示踪剂的出现时间和方向决定进行热采堵调时，进行蒸汽驱井组的整体堵调； 

步骤3，在注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及

步骤4，进行焖井，并在焖井后限量生产。

2.根据权利要求1所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法还包括，在步骤1之后，当根据生产井见该蒸汽或该示踪剂的出现时间和方向决定不进行热采堵调时，进入到步骤3。

3.根据权利要求1所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法针对的是蒸汽吞吐预热后的油藏，该蒸汽吞吐预热后的油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6，并且，该蒸汽吞吐预热后的油藏近井地带油层温度在180℃以上，井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

4.根据权利要求1所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该纳米催化剂为纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。

5.提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：

步骤1，预热油层；

步骤2，当该油层的温度不高于纳米催化剂的作用温度时，在注入蒸汽之前或伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及

步骤3，进行焖井，并在焖井后限量生产。

6.根据权利要求5所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法针对的是未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏，该未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6，该未经蒸汽吞吐预热的特超稠油油藏预热后近井地带油层温度在180℃以上，井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

7.根据权利要求5所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该纳米催化剂为纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。

8.提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法包括：

步骤1，当根据生产井含水率曲线、井口温度曲线判断发生突变现象时，进行蒸汽驱井组的整体堵调；

步骤2，在堵调后，伴蒸汽注入一定量的纳米催化剂；以及

步骤3，进行焖井，并在焖井后限量生产。

9.根据权利要求8所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法针对的是蒸汽驱一段时间后，油藏中存在大的渗流通道的特超稠油油藏，该存在大的渗流通道的特超稠油油藏满足以下条件：油层深度＜1800m，剩余油饱和度＞0.4，油层净总厚度＞5.0m，净总厚度比＞0.30，油层孔隙度＞0.15，渗透率变异系数＜0.6，该存在大的渗流通道的特超稠油油藏的近井地带油层温度在180℃以上，井网选择反九点井网，注汽井与生产井井距150m-300m,井底蒸汽干度＞40%，采注比保持在1.0以上。

10.根据权利要求8所述的提高特超稠油蒸汽驱采收率的方法，其特征在于，该纳米催化剂为纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂为0.3wt %-0.8wt%纳米镍催化剂，该纳米镍催化剂的颗粒的平均尺寸为4.2nm。

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