CN104314541B - 一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法，其中，该方法包括在将多元热流体注入油藏的过程中，将泡沫剂与所述多元热流体一起注入所述油藏。该方法可以有效抑制向邻井的气窜和指进现象，提高稠油油藏的原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法。
背景技术
多元热流体吞吐是近几年来开发海上稠油油藏的新兴技术，现场增产效果明显。该方法利用航天火箭燃烧喷射机理，将高温高压的水蒸气、CO2和N2等混合流体直接从油井井口注入层内进行吞吐采油，兼具气体混相驱和热力采油的特点。但是由于多元热流体体系中气液比较高，水平井多元热流体吞吐过程中，容易发生气相向邻井的气窜和指进现象，影响注入效率和开发效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法，该方法可以有效抑制向邻井的气窜和指进现象，提高稠油油藏的原油采收率。
本发明提供了一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法，其中，该方法包括在将多元热流体注入油藏的过程中，将泡沫剂与所述多元热流体一起注入所述油藏。
优选情况下，将所述泡沫剂分批与所述多元热流体一起注入所述油藏。
优选情况下，分批注入所述泡沫剂时，开始注入第一批所述泡沫剂与开始注入所述多元热流体的间隔时间是所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3。
优选情况下，分批注入所述泡沫剂时，相邻两批之间的间隔时间是所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3。
优选情况下，加入所述油藏中的所述泡沫剂与所述多元热流体的重量比为0.001-0.005：1。
优选情况下，每批注入所述油藏的所述泡沫剂的质量为所述泡沫剂总质量的1/6-1/2。
根据本发明的一个优选实施方式，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：向油套环空中注满惰性气体；
步骤(2)：通过油管向吞吐井中注入所述多元热流体；
步骤(3)：从开始注入所述多元热流体的时刻起，间隔所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3的时间，开始与所述多元热流体一起通过油管向吞吐井中注入所述泡沫剂；
步骤(4)：与前一批所述泡沫剂注入的时间间隔所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3，开始注入下一批所述泡沫剂；
步骤(5)：任选地，重复步骤(4)；
步骤(6)：关闭油藏1-7天。
优选情况下，所述泡沫剂为阴离子型起泡剂。
优选情况下，所述多元热流体包含水、水蒸气、二氧化碳和氮气；所述多元热流体中水和水蒸气、二氧化碳和氮气的体积比为1：1-2：1-4。
优选情况下，所述油藏的吞吐井为直井或水平井。
采用本发明提供的方法，通过将泡沫剂和多元热流体一起注入稠油油藏，使得泡沫剂和多元热流体中水蒸汽和氮气以及油套环空中的少量惰性气体(优选氮气)在地下混合并通过地层的多孔介质时产生离散的泡沫，利用泡沫液具有高视粘度和选择性优先封堵高含水大孔道的特性进行驱油(也即泡沫驱)，由此，泡沫剂可以与多元热流体产生协同作用，可以克服热力采油中遇到的气窜和指进等问题，从而明显提高原油采收率。优选情况下，将泡沫剂和多元热流体分批一起注入稠油油藏，能够进一步提高原油采收率。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的方法的一个优选实施方式的流体地面注入系统示意图。
图2为根据本发明的方法的泡沫剂与多元热流体在地下吞吐或驱替示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法，其中，该方法包括在将多元热流体注入油藏的过程中，将泡沫剂与所述多元热流体一起注入所述油藏。
本发明的发明人经过大量的实验发现，将泡沫剂与多元热流体注入稠油油藏，在多元热流体吞吐开采的基础上结合泡沫驱的作用，二者的协同作用不仅有效克服了热力采油中遇到的气窜和指进等问题，而且明显提高了原油采收率。
本发明中，只要将所述泡沫剂和所述多元热流体注入油藏，即可有利于改善气窜及指进现象。优选情况下，将所述泡沫剂分批注入所述油藏。本发明的发明人经过大量的实验发现，将所述泡沫剂分批注入所述油藏比一次注入能够使泡沫剂与多元热流体充分混合以获得更好的改善气窜及指进现象的效果以及获得更高的原油采收率；同时，分批注入方式有利于降低泡沫剂的用量和成本。
当分批注入所述泡沫剂时，优选开始注入第一批所述泡沫剂与开始注入所述多元热流体的间隔时间是所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3，更优选为1/6-1/5。分批注入所述泡沫剂时，优选相邻两批之间的间隔时间是所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3，更优选为1/6-1/5。发明人发现，当在上述时间间隔内注入所述泡沫剂和所述多元热流体时，能够产生更好的改善气窜及指进现象的效果以及获得更高的原油采收率。主要是由于泡沫剂与多元热流体能够进行充分的接触混合并产生协同作用。
本发明中，所述泡沫剂的加入量可以在较宽范围内选择，只要有利于改善抑制向邻井的气窜和指进现象，提高稠油油藏的原油采收率即可。优选情况下，加入所述油藏中的所述泡沫剂与所述多元热流体的重量比为0.001-0.005：1，优选为0.002-0.003：1。
本发明中，在优选将泡沫剂分批与所述多元热流体一起注入所述油藏的情况下，每批注入所述油藏的所述泡沫剂的量没有特别要求，只要在将所述多元热流体注入油藏结束之前将全部泡沫剂注入油藏即可。优选情况下，每批注入所述油藏的所述泡沫剂的质量为注入所述泡沫剂总质量的1/6-1/2。
根据本发明的一个优选实施方式，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：向油套环空(油管和套管之间的环形空间)中注满惰性气体；
步骤(2)：通过油管向吞吐井中注入所述多元热流体；
步骤(3)：从开始注入所述多元热流体的时刻起，间隔所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3的时间，开始与所述多元热流体一起通过油管向吞吐井中注入所述泡沫剂；
步骤(4)：与前一批所述泡沫剂注入的时间间隔所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3，开始注入下一批所述泡沫剂；
步骤(5)：任选地，重复步骤(4)；
步骤(6)：关闭油藏1-7天。
本发明中，将多元热流体通过油管注入油藏之前，向油套环空中注满惰性气体。其中，所述惰性气体可以为氮气、氩气和氦气中的一种或多种。出于原料来源和经济方面的考虑，优选情况下，所述惰性气体为氮气。通过向油套环空中注满惰性气体，能够有效避免多元热流体在注入过程中的热损失，另外，注入的氮气也能与多元热流体和泡沫剂接触，从而提高多元热流体吞吐和泡沫驱的协同作用，有利于提高原油采收率。
根据本发明的方法，所述方法包括在注入所述多元热流体结束后，将油藏关闭1－7天，优选关闭3-5天进行焖井。以使泡沫剂与多元热流体能够进行充分的混合接触并产生协同作用，从而更好的改善气窜及指进现象的效果以及获得更高的原油采收率。
需要说明的是，注入泡沫剂和多元热流体、焖井和采油的过程为本发明的多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法的一个吞吐周期。当采油井产油量低于日产油量经济极限时进入下一个吞吐周期，即重新开始上述注入、焖井和采油过程。
本发明中，所述泡沫剂可以为本领域技术人员已知的泡沫剂，本发明没有特别要求。例如，所述泡沫剂可以为阴离子型起泡剂，优选为复合型耐高温起泡剂，例如所述泡沫剂可以为十二烷基苯磺酸钠(ABS)、直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)、α－烯烃磺酸盐(AOS)、十二烷基磺酸钠(AS)中的一种或多种。
本发明中，所述泡沫剂的注入形态没有特别要求。本发明优选以液体形式注入所述泡沫剂。当以液体形式注入所述泡沫剂时，所述泡沫剂的质量浓度可以在较宽范围内选择，优选情况下，所述泡沫剂的质量浓度为2-3％。需要说明的是，所述泡沫剂的用量以其有效添加量计算。例如，当所述泡沫剂以液体形式注入时，所述泡沫剂的有效添加量为该液体中的溶质质量。
本发明中，所述多元热流体可以为本领域技术人员已知的多元热流体。优选情况下，所述多元热流体包含水、水蒸气、二氧化碳和氮气。其中，所述多元热流体中水+水蒸气、二氧化碳和氮气的体积比为1：1-2：1-4。优选情况下，所述多元热流体中水+水蒸气、二氧化碳和氮气的体积比为1:1:4。
本发明中，所述多元热流体的注入量可以根据本领域技术人员已知的方法进行计算，例如可以根据油藏物性来计算。本发明在此不再赘述。所述多元热流体可以通过多元热流体发生器产生。
本发明的方法可以适用于陆地或海上存在有明显的气窜和指进现象的吞吐井的稠油油藏。优选情况下，本发明的方法特别适用于以下油藏：深度小于2000m、地层温度下脱气原油粘度小于2000mPa·s、油层有效厚度(在现有工艺技术允许的生产压差条件下，具有油气生产能力的那部分油气层厚度，称为有效厚度)≥10m、孔隙度≥20％、含油饱和度≥45％，以及渗透率＞200×10-3μm2。采用本发明的方法，不仅能够成功克服热力采油中遇到的气窜和指进等问题，而且还明显提高了原油采收率。
本发明中，术语“吞吐井”一般指陆上或海上的，经过多元热流体吞吐等增产措施后出现气窜及指进或者未经开发但易出现气窜及指进现象的稠油井。
本发明中，优选情况下，所述油藏的吞吐井为直井或水平井。
根据本发明的一个优选实施方式，根据本发明的方法将泡沫剂与多元热流体一起注入油藏以及开采稠油油藏的驱替示意过程如图1和2所示：在开始向油藏注入多元热流体之前，打开单向阀6，使得惰性气体3(例如氮气)通过单向阀6再经过空气压缩机7进入管道10，再通过管道10进入油套环空14。需要注入多元热流体时，通过打开单向阀4将多元热流体发生器1产生的多元热流体注入管道9，管道9中的多元热流体通过油管13注入油藏。当需要注入泡沫剂时，打开单向阀5，泡沫剂从药剂舱2通过单向阀5注入管道9与多元热流体一起注入油藏，当需要注入的泡沫剂达到注入量时，关闭单向阀5。多元热流体注入完成后关闭单向阀4和6。上述操作通过控制系统8进行控制操作。
在图2中，吞吐井11通过射孔炮眼15与储层12相连通。在多元热流体吞吐开采的基础上，油管13内的多元热流体、间歇注入的泡沫剂以及少量的油套环空14内注入的氮气将在地下混合，并通过地下岩石等多孔介质产生大量离散泡沫，在储层12中形成泡沫段塞16，由此在地下形成多元热流体段塞17和泡沫段塞16相间的驱油体系，对稠油油藏实施吞吐开采。
本发明是在多元热流体吞吐热采的基础上，增加了泡沫驱的作用，本发明的方法，通过将多元热流体吞吐和泡沫驱结合使用，不仅提高了油田稠油油藏生产效率，并最大程度降低污染物的排放，实现清洁生产的目的，特别适用于海上稠油油藏，而且，泡沫驱具有高视粘度和选择性优先封堵高含水大孔道的特性，抑制了多元热流体采油过程中遇到的气窜和指进现象，提高了原油采收率。本发明提供的多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法的开发效果要优于单独进行多元热流体吞吐热采或泡沫驱的效果。
下面结合实施例进一步说明本发明，除非特别说明本发明所用到的试剂、原料均为市售商品。
比较例1
海上油田一多元热流体吞吐井为直井，油藏深度为943m，地层温度下脱气原油粘度为688mPa.s，油层有效厚度为12m，孔隙度为37.8％。在注入多元热流体(所述多元热流体中水+水蒸气、二氧化碳和氮气的体积比为1:1:4)期间，邻近井发生明显气窜特征。严重影响了多元热流体吞吐的开采效果。
实施例1
采用比较例1的直井。
1.将油套环孔注满氮气
打开氮气注入单向阀6，将经过空气压缩机和增压机7处理的氮气3通过管道10进入油套环空14，氮气注入速度为300Nm3/h。
2.多元热流体和泡沫剂的注入
1)多元热流体的注入：打开多元热流体的单向阀4，将通过多元热流体发生器1产生的多元热流体(所述多元热流体中水+水蒸气、二氧化碳和氮气的体积比为1:1:4)从吞吐井11的油管13中进入储层12，多元热流体中水的注入速度为150m3/d，注入时间为28天。
2)泡沫剂的注入：分别在多元热流体注入第1天和第14天时打开药剂舱2的单向阀5，将泡沫剂(3重量％的十二烷基苯磺酸钠)和多元热流体同时注入油管13内，泡沫剂注入速度5m3/h。两次注入泡沫剂的质量均为泡沫剂总质量的1/2(泡沫剂的注入总量与多元热流体的注入量的重量比为0.001：1)，关闭药剂舱2的单向阀5，并继续注入多元热流体。
3.焖井
多元热流体流体注入结束后，关井并焖井4天。
4.回采
焖井结束后，以120m3/d的排液速度开井生产，当单井日产量递减到经济日产油量38m3/d后停止。
当一个吞吐周期结束后，进入下一个吞吐周期，重复步骤2至步骤4。
邻近井没有发生明显气窜和指进现象。开采后，该吞吐井周期累积产油量2.08×104m3，与单独应用多元热流体吞吐方法相比，周期增油量为0.06×104m3。
实施例2
采用实施例1的方法进行油藏开采，不同的是，分别在多元热流体注入第8天和第17天时打开药剂舱2的单向阀5，将泡沫剂和多元热流体同时注入油管13内。
邻近井没有发生明显气窜和指进现象。开采后，该吞吐井周期累积产油量2.12×104m3，与单独应用多元热流体吞吐方法相比，周期增油量为0.1×104m3。
实施例3
采用实施例1的方法进行油藏开采，不同的是，分别在多元热流体注入第5天和第10天时打开药剂舱2的单向阀5，将泡沫剂和多元热流体同时注入油管13内。
邻近井没有发生明显气窜和指进现象。开采后，该吞吐井周期累积产油量2.16×104m3，与单独应用多元热流体吞吐方法相比，周期增油量为0.14×104m3。
实施例4
采用实施例1的方法进行油藏开采，不同的是，在第5天开始将泡沫剂注入油管13内，一次注入注完。
邻近井没有发生明显气窜和指进现象。开采后，该吞吐井周期累积产油量2.06×104m3，与单独应用多元热流体吞吐方法相比，周期增油量为0.04×104m3。
实施例5
采用实施例3的方法进行油藏开采，不同的是，泡沫剂的注入总量与多元热流体的注入量的重量比为0.0025：1。
邻近井没有发生明显气窜和指进现象。开采后，该吞吐井周期累积产油量2.2×104m3，与单独应用多元热流体吞吐方法相比，周期增油量为0.18×104m3。
实施例6
采用实施例3的方法进行油藏开采，不同的是，泡沫剂的注入总量与多元热流体的注入量的重量比为0.005：1；将泡沫剂分6批注入油藏，每批注入量为泡沫剂总量的1/6。
邻近井没有发生明显气窜和指进现象。开采后，该吞吐井周期累积产油量2.32×104m3，与单独应用多元热流体吞吐方法相比，周期增油量为0.3×104m3。
通过上述实施例和比较例可以看出，与现有的稠油开采方法相比，本发明作为一种改进的稠油开采方法具有以下优点：本发明将多元热流体吞吐热采和泡沫驱相结合，兼具两者的优点且产生了意料不到的协同作用，利用泡沫液具有高视粘度和选择性优先封堵高含水大孔道的特性进行驱油，可以抑制多元热流体造成的气窜和指进现象，显著提高稠油油藏的开采效果。另外，本发明所需设备体积较小，配置轻便，可供机械安装面积受限，特别是海上平台开采稠油提高原油采收率的实施。总之，本发明实用性强，可有效提高稠油油藏的开发效果，为稠油油藏开采提供了有效的技术手段。
Claims (6)
1.一种多元热流体吞吐开采稠油油藏的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1)：向油套环空中注满惰性气体；
步骤(2)：通过油管向吞吐井中注入多元热流体；
步骤(3)：从开始注入所述多元热流体的时刻起，间隔所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3的时间，开始与所述多元热流体一起通过油管向吞吐井中注入泡沫剂；
步骤(4)：与前一批所述泡沫剂注入的时间间隔所述多元热流体注入油藏总时间的1/6-1/3，开始注入下一批所述泡沫剂；
步骤(5)：任选地，重复步骤(4)；
步骤(6)：关闭油藏1-7天。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，加入所述油藏中的所述泡沫剂与所述多元热流体的重量比为0.001-0.005：1。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的方法，其中，每批注入所述油藏的所述泡沫剂的质量为注入所述泡沫剂总质量的1/6-1/2。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫剂为阴离子型起泡剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多元热流体包含水、水蒸气、二氧化碳和氮气；所述多元热流体中水和水蒸气、二氧化碳和氮气的体积比为1：1-2：1-4。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述油藏的吞吐井为直井或水平井。
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