CN104358551B - 一种低氧泡沫驱油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低氧泡沫驱油方法。该方法包括以下步骤：将催化剂和泡沫液混合形成混合液，所述泡沫液由水和起泡剂组成，所述催化剂为次磷酸钠；将混合液和空气通过管线交替注入油井及油层。本发明的通过添加催化剂加速氧化的本质安全型空气泡沫驱油方法与常规的空气泡沫驱油技术相比，具有工艺简单易实现，设计科学合理，操作方便，切实可行，经济实用等优点，由于加速了油藏内原油与氧气的反应速度，使产出气中氧气含量大大降低，扩大了空气泡沫驱油技术的适用性，降低了爆炸等安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种低氧泡沫驱油方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
注空气驱油技术或空气泡沫驱油技术是目前已经应用的一种三次采油技术，其提高采收率机理不但包括传统的注气作用，还能够发生高/低温氧气反应，消耗氧气生成一氧化碳或二氧化碳，产生其它驱油效果。而且，注空气驱油技术或空气泡沫驱油技术还具有气源丰富、成本低的优点。空气泡沫驱油提高采收率技术创造性地将空气驱和泡沫驱有机地结合起来，具有调剖和驱油的双重功能，克服了空气驱“气窜”的缺点，具有较强的实际应用价值。
注空气驱油技术和空气泡沫驱油技术的缺点是空气从注入井注入到油井及油层后，一部分氧气与原油反应而消耗，剩余部分氧气则可能从生产井产出。由于空气中的氧气与天然气混合存在爆炸的危险，因此规定生产井氧气的浓度不能高于10％。而要保证该浓度不超过10％，现有的方法是设计注入井-生产井的井距要足够远，这样氧气与原油反应的时间、距离增加，保证充分消耗。该方法是被动地让氧气与原油反应，可控性差、可靠性差。
无论是空气驱油技术，还是空气泡沫驱油技术，腐蚀及安全性问题一直是学术界关注的焦点。实践也证明，注空气或空气泡沫的过程中氧化反应不充分等潜在问题容易导致气窜，使得从空气压缩机、地面管线、注人井到油藏、生产井和采油设备等都存在着腐蚀和爆炸等风险。因此，严重制约着该技术的推广和应用。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种低氧泡沫驱油方法，能够使空气泡沫驱油过程中的氧气浓度达到安全范围，从本质上保证空气泡沫驱油的安全性。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一种低氧泡沫驱油方法，其包括以下步骤：
将催化剂和泡沫液混合形成混合液，所述泡沫液由水和起泡剂组成，所述催化剂为次磷酸钠；
将混合液和空气通过管线交替注入油井及油层。
本发明中，上述次磷酸钠作为一种新用途的催化剂，具有良好的催化作用，其水溶液为中性，不会对油井及油层造成伤害，因此适用于各种类型的储层；且因为其水溶液为中性的特性，不会对管道造成腐蚀。此外，该类催化剂有阻垢功能，在驱替过程中能有效阻止油田结垢。
上述的低氧泡沫驱油方法中，混合液和空气采用段塞式交替注入油井及油层，交替注入贯穿整个开采阶段，直至原油开采完全。
上述的泡沫液为空气泡沫驱油技术常规选用的泡沫液，其组分包括起泡剂和水，其是将起泡剂加入到水中制备得到的。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的，所述起泡剂包括烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐中的一种或几种的组合。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的，所述泡沫液中起泡剂的浓度为0.3wt％-2.5wt％。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的，所述泡沫液为浓度0.3wt％-2.5wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液；更优选的，所述泡沫液为浓度0.5wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的，在所述混合液中，所述催化剂的添加量为1m3水添加0.4Kg的催化剂，所述水是指泡沫液中的水。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的，混合液和空气的注入体积比为1:1、1:2或1:3等。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的：
当混合液和空气的注入体积比为1:1时，混合液中，催化剂的添加量为0.4g/L，以泡沫液中的水的体积计；
当混合液和空气的注入体积比为1:2时，混合液中催化剂的添加量为0.8g/L，以泡沫液中的水的体积计；
当混合液和空气的注入体积比为1:3时，混合液中催化剂的添加量为1.2g/L，以泡沫液中的水的体积计。
上述的低氧泡沫驱油方法中，混合液中催化剂的浓度相对于混合液和空气的注入体积比成正比关系，可按比例变化。
上述的低氧泡沫驱油方法中，混合液和空气的注入量(单次注入量)和注入速度(单次注入速度)根据储层的渗透率大小决定，其与渗透性好坏成正比。优选的，将混合液和空气通过管线注入油井及油层时，混合液注入量为20m3，注入速度为1-40m3/day，空气的注入量为40m3，注入速度为2-80m3/day。
上述的低氧泡沫驱油方法中，优选的，该方法还包括在矿场应用前，采用人造岩心、油田岩心进行低氧泡沫驱油预实验，评价催化剂加速氧化反应速率的效果及耗氧后氧气的浓度范围，确认该催化剂(即本发明为催化剂次磷酸钠)是否适合该油藏条件的步骤。
上述的预实验的步骤中，也可以同时对比多个催化剂，根据实验结果对比不同催化剂的加速氧化反应速率的效果，以确认适合该油藏的催化剂。
本发明技术方案的流程是：针对即将运用空气泡沫驱的具体区块，按照现有技术，分析该油藏的储层特征及原油特性，确定空气泡沫驱油技术的可行性；对可以使用空气泡沫驱油的油藏进行室内实验评价，可通过进行人造岩心、真实岩心内空气/空气泡沫驱油实验，评价催化剂的催化效果，评价将使用的催化剂的氧化加速速率及其反应后剩余氧气的浓度(判断催化剂次磷酸钠是否适合该油藏条件的指标)。
本发明的突出效果为：
本发明通过在空气泡沫驱油过程中向油井及油层中注入催化剂，加速地层中原油与空气中氧气的反应速率，尽快将空气中的氧气降低到安全范围内，提高空气/空气泡沫驱油效果，降低因产出气中氧气含量过高导致的爆炸等安全问题，减少因氧气含量超标导致的关井停产等问题。
本发明的通过添加催化剂加速氧化的本质安全型空气泡沫驱油方法与常规的空气泡沫驱油技术相比，具有工艺简单易实现，设计科学合理，操作方便，切实可行，经济实用等优点，由于加速了油藏内原油与氧气的反应速度，使产出气中氧气含量大大降低，扩大了空气泡沫驱油技术的适用性，降低了爆炸等安全风险。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
本实施例提供一种低氧泡沫驱油方法，包括如下步骤：
催化剂的预实验：
本实施例油田的平均孔隙度为8.29％、平均渗透率为1.1×10-3μm2，为特低渗透储层，中等偏强非均质性，弱水敏性、弱速敏性、中等偏弱-中等偏强酸敏性，原油为低密度、低粘度、低凝固点常规黑油。油层平均温度为24.8℃，地层压力为4.0-5.8MPa，属常温低压系统，该温度下不利于发生氧化还原反应。
本实施例选用次磷酸钠为催化剂，根据储层特征，按照现有技术中的常规方法进行原油与空气氧化反应实验、长岩心评价实验来评价催化剂，根据实验结果，次磷酸钠适合该储层的岩性、温度、压力特征，且次磷酸钠适合泡沫体系、催化效果较好、氧气浓度低于安全界限(低于11％)。
矿场注入过程：
将次磷酸钠催化剂与浓度为0.5％的十二烷基苯磺酸钠泡沫液混合，得到混合液，混合液中次磷酸钠的浓度是0.4g/L，通过注入泵由注水管线注入油井及地层，空气与混合液交替注入，先注入空气3天，再转注混合液3天，体积比例1:1，注入速度均控制为10m3/day，重复上述过程依次循环。
本实施例的油井中，未注入次磷酸钠催化剂前，油井中产出气中的氧气含量大于11％，存在严重的安全风险，注入次磷酸钠催化剂后，油井中产出气中的氧气含量约为8％，氧气浓度达到安全范围，从本质上保证空气泡沫驱油的安全性。
实施例2
本实施例提供一种低氧泡沫驱油预实验的方法，采用人造岩心进行空气泡沫驱油的预实验(长岩心评价实验、空气氧化反应实验)，来确认催化剂加速氧化反应的效果，包括如下步骤：
选用长度为1米、平均孔隙度为18.0％、平均渗透率为600×10-3μm2的填砂管进行实验，实验温度为45℃，地层压力为6MPa。
将次磷酸钠作为催化剂进行长岩心评价实验。次磷酸钠催化剂与浓度为0.5％的十二烷基苯磺酸钠泡沫液混合，得到混合液，混合液中次磷酸钠的浓度是0.4g/L，混合液的注入速度0.2cm3/min，注气速度0.2cm3/min，注入时间分别为30min，气水段塞(体积)比为1:1；气体突破时产出端氧气低于5％，后期突破后要通过回压阀(将回压控制在地层压力6MPa附近)控制气体的产出量(气油比低于500m3/m3)，产出气中氧气浓度在8％以内。该实验结果表明使用次磷酸钠后产出气中的氧气浓度达到安全范围，从本质上保证空气泡沫驱油的安全性，即表明次磷酸钠适合该储层的敏感性、温度压力、泡沫体系，催化效果较好。
Claims (7)
1.一种低氧泡沫驱油方法，其包括以下步骤：
将催化剂和泡沫液混合形成混合液，所述泡沫液由水和起泡剂组成，所述催化剂为次磷酸钠；
将混合液和空气通过管线交替注入油井及油层；
所述混合液和空气的注入体积比为1:1、1:2或1:3；
当混合液和空气的注入体积比为1:1时，混合液中，催化剂的添加量为0.4g/L，以泡沫液中的水的体积计；
当混合液和空气的注入体积比为1:2时，混合液中，催化剂的添加量为0.8g/L，以泡沫液中的水的体积计；
当混合液和空气的注入体积比为1:3时，混合液中，催化剂的添加量为1.2g/L，以泡沫液中的水的体积计。
2.根据权利要求1所述的低氧泡沫驱油方法，其特征在于：所述起泡剂包括烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求2所述的低氧泡沫驱油方法，其特征在于：所述泡沫液中起泡剂的浓度为0.3wt％-2.5wt％。
4.根据权利要求2所述的低氧泡沫驱油方法，其特征在于：所述泡沫液为浓度0.3wt％-2.5wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液。
5.根据权利要求4所述的低氧泡沫驱油方法，其特征在于：所述泡沫液为浓度0.5wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液。
6.根据权利要求1所述的低氧泡沫驱油方法，其特征在于：混合液注入量为20m3，注入速度为1-40m3/day，空气的注入量为40m3，注入速度为2-80m3/day。
7.根据权利要求1-6任一项所述的低氧泡沫驱油方法，其特征在于：该方法还包括在矿场应用前，采用人造岩心、油田岩心进行低氧泡沫驱油预实验，评价催化剂加速氧化反应速率的效果及耗氧后氧气的浓度范围，确认该催化剂是否适合油藏条件的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |