CN104929596A - 一种掺稀气举开采稠油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种掺稀气举开采稠油的方法，包括以下步骤：确定掺稀深度；确定管柱结构；确定掺稀气举启动压强，选择注气设备；预测开采稠油产量；确定稠油输出油嘴直径；开采稠油。该发明中采用气体与稠油掺稀，工艺简单，施工方便。

Description

一种掺稀气举开采稠油的方法

技术领域

本发明涉及一种稠油掺稀领域，尤其涉及一种使用气体掺稀开采稠油的方法。

背景技术

目前世界上稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联等，可采储量约1510×10⁸m³。我国的稠油资源分布也很广泛，已在12个盆地发现了70多个稠油油田，其资源量约占总石油资源的25％-30％。油藏埋深变化很大，深度范围在300m-5400m，大部分油田稠油埋深300-1000m，而吐哈油田3500m左右，塔里木油田接近5000m，塔河油田稠油油藏埋深5400m。

塔河油田稠油资源分布广泛，探明地质储量约7.54亿吨，占总探明地质储量的58.1％，可采储量1.00亿吨。但是油藏性质与东部稠油油藏相比具有“两超、五高”的特点：超深(5500m-6500m)、超稠、高温(125-130℃)、高压(58-62.7MPa)、高粘(700-1800000mPa·s/50℃)、高矿化度(17.875×10⁴-23.4374×10⁴mg/L)、高含硫化氢。因此，开采难度极大，这类油藏国内外尚无经验可循，亟需一种有效的开采方式，实现降低掺稀比同时提高单井产量，达到高效动用储层的目的。虽然取得了一定效果，但目前区块动用仍然存在以下问题：

(1)掺稀比高，超稠油组分严重失衡，造成生产掺稀比高，常规工艺效益较低；

(2)产量低，由于原油粘度大，造成流动性降低，降低了生产，制约了油井产能；

(3)经济效益差，由于掺稀比大，产量低，造成混合油的油品性质变差；

(4)目前国内外举升工艺尚无成熟的技术借鉴，无法指导塔河油田稠油油藏开采，需对超深稠油油藏掺稀工艺开展深入研究。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种掺稀气举开采稠油的方法，该发明中采用气体与稠油掺稀，工艺简单，施工方便。

为了实现上述目的，本发明提供了一种掺稀气举开采稠油的方法，包括以下步骤：确定掺稀深度；确定管柱结构；确定掺稀气举启动压强，选择注气设备；预测开采稠油产量；确定稠油输出油嘴直径；开采稠油。

作为本发明的进一步优化，根据粘温曲线找到曲线拐点所对应的温度，利用地温梯度测井曲线查找对应的深度，该深度即为掺稀深度。

作为本发明的进一步优化，确定掺稀气举启动压强时，先根据下述公式计算环空气油混注压力梯度：

△P/△L＝8×10^-12R⁴-10^-8R³+6×10^-6R²-0.002R+0.859，其中，△P/△L表示压力梯度，单位为MPa/100m，R表示气油比单位为m³/m³；然后根据下述公式确定启动压强，并根据启动压强选择注气设备类型：

P_启动压力＝P_wf+f_环空摩阻-Lg_气油，

其中，P_启动压力表示掺稀气举时注入气体由环空进去油管时的压强，单位为MPa；P_wf表示井底流压，单位为MPa；f_环空摩阻表示环空中混合液体对管柱的摩擦力所产生的压强，单位为MPa；Lg_气油表示流体产生的压强，单位为MPa。

作为本发明的进一步优化，根据伏格尔法，结合给定的流体压力以及产量绘制油气井流入动态曲线，以获得注气量，通过注气量以及生产压差，预测采油稠油的产量。

作为本发明的进一步优化，在确定稠油输出油嘴直径时，根据以下公式计算：

$D=\sqrt[3]{\frac{(\mathrm{\λ}+1)Q}{0.2P{\[RQ+q/(\mathrm{\λ}+1)Q\]}^{-0.15}{(100-f_w)}^{1.1}}}$

其中：Q为油井产量，单位为m³/d；q为注气量，单位为m³/d；R为气油比，单位为m³/m³；P为井底压强，单位为MPa；D为油嘴直径，单位为mm；f_w为含水百分比；λ为掺稀比。

本发明所具有的优势在于，

(1)充分利用气体的低密度、溶解性和稀油低粘度、低密度的特性，工艺简单，施工方便；

(2)可以有效降低井底生产压差，提高油井产能，达到动用地层储量的作用；

(3)可以大大降低掺稀比，能有效节约生产成本，提高油井经济效益；

(4)本发明不受井筒深度、原油粘度的影响，适合各类稠油油藏，对国内外稠油开发具有较强的指导意义。

附图说明

图1为本发明中掺稀气举开采稠油方法的流程图；

图2为本发明中原油粘温曲线图；

图3为本发明中气油混注压力梯度图；

图4为本发明中生产压差与产能的关系曲线；

图5为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参见图1-图5，如图所示，本发明掺稀气举开采稠油的方法，包括以下步骤：确定掺稀深度，根据图2的粘温曲线选择掺稀深度，具体为根据粘温曲线找到某口井的拐点所对应的温度，利用地温梯度测井曲线查找对应的深度，该深度即为掺稀深度临界点，再利用管柱载荷确定最终的下入深度；确定管柱结构，该管柱结构优先采用Ф73mm/Ф89mm油管组合配套封隔器、掺稀滑套，下入深度和允许承担的负荷受管柱抗拉强度条件限制，结合API油管标准和国内防硫油管的实际，对与防硫油管同等级别的油管分别进行强度校核；确定掺稀气举启动压强，选择注气设备；预测开采稠油产量；确定稠油输出油嘴直径；开采稠油。

确定掺稀气举启动压强时，先根据下述公式计算环空气油混注压力梯度：△P/△L＝8×10^-12R⁴-10^-8R³+6×10^-6R²-0.002R+0.859，其中，△P/△L表示压力梯度，单位为MPa/100m，R表示气油比单位为m³/m³；另外，该公式中的压力梯度根据图3中的气油比选定；然后根据下述公式确定启动压强，并根据启动压强选择注气设备类型：

P_启动压力＝P_wf+f_环空摩阻-Lg_气油，

其中，P启动压力表示掺稀气举时注入气体由环空进去油管时的压强，单位为MPa；P_wf表示井底流压，单位为MPa；f环空摩阻表示环空中混合液体对管柱的摩擦力所产生的压强，单位为MPa；Lg气油表示流体产生的压强，单位为MPa。

根据伏格尔法，结合给定的流体压力以及产量绘制油气井流入动态曲线，以获得注气量，通过注气量以及生产压差，预测采油稠油的产量。

在确定稠油输出油嘴直径时，根据以下公式计算：

$D=\sqrt[3]{\frac{(\mathrm{\λ}+1)Q}{0.2P{\[RQ+q/(\mathrm{\λ}+1)Q\]}^{-0.15}{(100-f_w)}^{1.1}}}$

其中：Q为油井产量，单位为m³/d；q为注气量，单位为m³/d；R为气油比，单位为m³/m³；P为井底压强，单位为MPa；D为油嘴直径，单位为mm；f_w为含水百分比；λ为掺稀比。

确定管柱结构中，本发明专利通过增大井底生产提高油井产能，因此采用闭式管柱可以减少因油套环空掺稀气举对井底产生冲击，避免降低生产压差。并且根据下述公式确定管柱的上下部分悬重，具体如下：

G1＝H1×M1+G2；G2＝H2×M2；H＝H1+H2；K1＝(F1-f)/G1≤1.8；K2＝(F2-f)/G2≤1.8，

其中：H为管柱下入深度，单位为m；G1为组合管柱上部分悬重，单位为t；H1为组合管柱上部分长度，单位为m；M1为组合管柱上部分单位重量，单位为kg/m；G2为组合管柱下部分悬重量，单位为t；H2为组合管柱下部分长度，单位为m；M2为组合管柱下部分单位重量，单位为kg/m；K为安全系数；F1为组合管柱上部分抗拉极限，单位为t；F2为组合管柱下部分抗拉极限，单位为t；f为封隔器解封拉力，单位为t。管柱结构包括油管以及环设在油管外部的封隔器8，设置在封隔器8与油管之间的掺稀滑套7。

另外，本发明中的稠油掺稀为气体与稠油的混合，其中参见图5，气体通过注气设备3进入，稠油经过闸阀1，且在掺稀高压泵2的作用下，经过压井管线4流入到采油树6中，另外，稠油与气体在拐角处混合，通过注气与掺稀管线5流入到采油树6，通过采油树6采出的石油流入到水套炉9中。

为了说明上述发明，下面以一YQ5-1井的实施例进行说明：

选择管柱结构为油管挂+3¹/₂〞双公+3¹/₂〞TP110S*EUE油管5497.85m+3¹/₂〞EUE母变2⁷/₈〞EUE公+压井滑套+2⁷/₈〞TP110S*EUE油管1根+LXY211-142封隔器+2⁷/₈〞TP110S*EUE油管1根+2⁷/₈〞EUE喇叭口；油气混注气举启动压强计算；本井地层压强为59.5MPa，5mm油嘴时井口油压为7.5MPa，同时计算摩阻5MPa，根据启动压强公式计算，启动压强为17.5MPa，设备选用35MPa的注气设备；产能预测，利用Vogel方法，根据给定的流压计算出的相应产量，得出产能方程。

考虑到目前注气设备情况，选择注气量为900m³/h，通过图4中查询气油混注压力梯度优化图版，得到生产压差4MPa。利用YQ5-1生产压差与产能的关系曲线，查找该井在生产压差为4MPa时对应的日产液54.5t/d。

$\frac{q_0}{463.4}=1.0-0.2\[\frac{P_{wf}}{59.51}\]-0.8{\[\frac{P_{wf}}{59.51}\]}^2$

最后预测油嘴大小，根据修正的缝洞型油藏油井的嘴流计算公式，得到表1。

井底流压(MPa)	日产液(m3/d)	掺稀比	掺稀量(m3/d)	总液量(m3/d)	注气量(m3/d)	油嘴(mm)
							55.5	54.5	10	545.2	599.72	21600	8.6
55.5	54.5	9	490.68	545.2	21600	8.4
							55.5	54.5	8	436.16	490.68	21600	8.2
55.5	54.5	7	381.64	436.16	21600	7.9
							55.5	54.5	6	327.12	381.64	21600	7.6
55.5	54.5	5	272.6	327.12	21600	7.3
							55.5	54.5	4	218.08	272.6	21600	6.9
55.5	54.5	3	163.56	218.08	21600	6.5

表1

由上表看出，在实际气举中，考虑掺稀比及产能等多方面因素，可以将产量定在54.5m³/d，掺稀比控制在5:1左右(根据现场粘度检测情况适当调整)。此时的油嘴预计在7.3mm左右。

通过上述实施例，得到的效果具体为：本次掺稀气举试验实现了5500m的气举深度，掺稀比由试验前的11:1下降到3.4:1，产量由10t/d增加到38t/d，对应油嘴6.5mm，基本符合预期效果，为超稠油区块的开采提供了重要技术支撑。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种掺稀气举开采稠油的方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定掺稀深度；

确定管柱结构；

确定掺稀气举启动压强，选择注气设备；

预测开采稠油产量；

确定稠油输出油嘴直径；

开采稠油。

2.根据权利要求1所述掺稀气举开采稠油的方法，其特征在于，根据粘温曲线找到曲线拐点所对应的温度，利用地温梯度测井曲线查找对应的深度，该深度即为掺稀深度。

3.根据权利要求1所述掺稀气举开采稠油的方法，其特征在于，确定掺稀气举启动压强时，先根据下述公式计算环空气油混注压力梯度：△P/△L＝8×10^-12R⁴-10^-8R³+6×10^-6R²-0.002R+0.859，其中，△P/△L表示压力梯度，单位为MPa/100m，R表示气油比单位为m³/m³；

然后根据下述公式确定启动压强，并根据启动压强选择注气设备类型：

P_启动压力＝P_wf+f_环空摩阻-Lg_气油，

其中，P_启动压力表示掺稀气举时注入气体由环空进去油管时的压强，单位为MPa；P_wf表示井底流压，单位为MPa；f_环空摩阻表示环空中混合液体对管柱的摩擦力所产生的压强，单位为MPa；Lg_气油表示流体产生的压强，单位为MPa。

4.根据权利要求1所述掺稀气举开采稠油的方法，其特征在于，根据伏格尔法，结合给定的流体压力以及产量绘制油气井流入动态曲线，以获得注气量，通过注气量以及生产压差，预测采油稠油的产量。

5.根据权利要求1所述掺稀气举开采稠油的方法，其特征在于，在确定稠油输出油嘴直径时，根据以下公式计算：

$D=\sqrt[3]{\frac{(\mathrm{\λ}+1)Q}{0.2P{\[RQ+q/(\mathrm{\λ}+1)Q\]}^{-0.15}{(100-f_w)}^{1.1}}}$

其中：Q为油井产量，单位为m³/d；q为注气量，单位为m³/d；R为气油比，单位为m³/m³；P为井底压强，单位为MPa；D为油嘴直径，单位为mm；f_w为含水百分比；λ为掺稀比。