CN105604530B - 智能驱替开采油藏的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用纳米磁流体智能驱替开采油藏的系统。智能驱替开采油藏的系统，包括：驱替液容器、高压泵组、实时数据采处理与控制中心、弱磁发生器、磁力计、强磁发生器；纳米磁流体及水在驱替液容器中均匀混合经第一驱替液输送管线进入高压泵组增压，然后经第二驱替液输送管线进入注水井；实时数据处理与控制中心采集、保存磁力计测量信息并计算、显示储层中驱替液波及范围，根据当前波及范围成像信息识别高、低波及区域，并智能调节相应生产井中强磁发生器磁通量大小。本发明伴随驱替过程实时监测驱替前缘，利用磁场对纳米磁流体混合液巨大吸引力，根据不同区域驱替效果智能更改驱油方向及速度，有效动用注采井间原油，提高驱替效率。

Description

智能驱替开采油藏的系统及方法

技术领域

本发明属于石油天然气工程领域，具体地，涉及一种利用纳米磁流体智能驱替开采油藏的系统及方法。

背景技术

注水开发是保持地层压力、提高原油采收速率的最有效且应用最广的方法。目前，世界油气田每天的注水量达数千万立方米，而我国石油80％以上产量来自注水开发油田，由此可见，注水是油田二次采油的重要方式、是油田增产稳产的前提。

由于长期注水导致地下被冲刷出许多“优势通道”，以及储层的强非均质性、地下发育分布复杂、规律性差的裂缝等高渗通道，使得注入水波及范围小、大部分并未动用原油而直接从生产井采出。据不完全统计，我国油田年注水量在10亿方以上，原油平均含水率高达85％，采收率仅有30％左右。因此油藏中仍有丰富的储量未被开采，在剩余油研究中，未波及剩余油占有很大的比重，据统计若用常规注水方法进一步挖潜，能够波及和未波及的可动油量分别占可采储量的14.8％和13.3％，因此还有28.1％是未来老油田开发的主要对象(郭平,冉新权等.剩余油分布研究方法[M].北京：石油工业出版社.2004：1-10)。如何通过新的驱油技术提高油田及区块的驱替波及范围、原油动用程度，进一步提高油藏采收率，从而延长油田的有效开采时间已成为亟带解决的问题。

随着全球石油工业和纳米等技术的快速发展，“纳米油气”成为未来石油工业的发展方向，而相应的纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等技术引起石油行业的关注。纳米磁流体作为一种新型的纳米功能材料，首先表现出一般流体的特征，其次由于它又是磁性物质，因而它的流动可以受到磁场的控制。目前国内外学者对纳米磁流体在石油工业中应用进行了探索性研究，包括储层裂缝成像等基于磁异常反演技术(Sengupta S.AnInnovative Approach to Image Fracture Dimensions by Injecting Ferrofluids[A].Proceedings of the Abu Dhabi International Petroleum Conference andExhibition[C].Society of Petroleum Engineers,2012.)及克服孔隙吼道毛管力的微观驱油技术(Soares F.S.-M.d.A.,Prodanovic M.,Huh C.Excitable Nanoparticles forTrapped Oil Mobilization:proceedings of,2014/4/12/[C].SPE:Society ofPetroleum Engineers,2014.)。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于纳米磁流体的智能驱替开采油藏系统及方法，为油田进一步挖潜剩余油提供一种新的驱油技术手段。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

智能驱替开采油藏的系统，包括：注入水容器、磁流体容器、驱替液容器、高压泵组、实时数据处理与控制中心、弱磁发生器、磁力计、强磁发生器，其中：所述的注入水容器通过注入水输送管线与驱替液容器相连，磁流体容器通过磁流体输送管线与驱替液容器相连；所述的驱替液容器通过第一驱替液输送管线与高压泵组相连，高压泵组通过第二驱替液输送管线与注入井的井筒相连；所述的弱磁发生器布置在注入井位于目标油层附近的井筒内，所述的磁力计位于生产井目标油层附近的井筒中，所述的强磁发生器布置在生产井井筒中的目标油层附近，所述的实时数据处理与控制中心位于驱替井组井场地面上，实时数据处理与控制中心通过通讯线路与磁力计相连，所述的实时数据处理与控制中心通过控制线路与强磁发生器相连。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、通过对油层中纳米磁流体所形成的磁异常带进行反演，可以伴随驱替过程实时动态监测驱替液波及范围。

2、根据整个油藏实时驱替波及范围信息，针对由于复杂地质结构造成的驱替不到的油藏区域，通过调整驱替液中纳米磁流体含量及相应生产井中强磁场发生器的磁通量来调整该区域内驱替液受到吸引力大小，灵活控制、改变驱替液在油层中的移动方向和速度，提高驱替液在该区域的波及范围，进而提高整个油藏的驱替效率。

3、纳米铁磁流体中的纳米磁性颗粒，可以进入微小孔隙吼道，在磁场吸引力作用下克服毛管力，从而将束缚在该孔隙吼道内的原油驱替出来，提高可采储量。

附图说明

图1为生产井及注入井的剖面结构示意图；

图中：1、注入井；2、生产井；3、注入水容器；4、磁流体容器；5、驱替液容器；6、高压泵组；7、实时数据处理与控制中心；8、弱磁发生器；9、磁力计；10、强磁发生器；11、注入水输送管线；12、磁流体输送管线；13、第一驱替液输送管线；14、第二驱替液输送管线；15、通讯线路；16、控制线路；17、目标油层；18、地面。

具体实施方式

如图1所示，智能驱替开采油藏的系统，包括：注入水容器3、磁流体容器4、驱替液容器5、高压泵组6、实时数据处理与控制中心7、弱磁发生器8、磁力计9、强磁发生器10，其中：

注入水容器3中储存水，磁流体容器4中储存纳米磁流体，纳米磁流体是稳定的胶状液体，由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液和分散剂三者混合而成；所述的注入水容器3通过注入水输送管线11与驱替液容器5相连，磁流体容器4通过磁流体输送管线12与驱替液容器5相连；水与纳米磁流体按一定体积比例进入驱替液容器5中进行均匀混合后形成驱替液，通过调整水与纳米磁流体的混合比例获得不同磁性强度的驱替液。

所述的驱替液容器5通过第一驱替液输送管线13与高压泵组6相连，高压泵组6通过第二驱替液输送管线14与注入井1的井筒相连；所述的驱替液通过第一驱替液输送管线13进入高压泵组6增压，经增压后的高压驱替液经第二驱替液输送管线14进入注入井1的井筒最终到达目标油层17。

所述的弱磁发生器8布置在注入井1位于目标油层附近的井筒内，弱磁发生器8通过通入电流产生低通量外加磁场，使注入目标油层中的纳米磁流体磁化从而产生磁异常带。

所述的磁力计9为超导量子干涉仪，位于生产井2目标油层附近的井筒中，磁力计9测量注入纳米磁流体前的背景磁场、弱磁发生器产生的低通量外加磁场和注入纳米磁流体后的由磁流体磁化产生的次级磁场、背景磁场、低通量外加磁场三者叠加的强化磁场。

所述的强磁发生器10布置在生产井2井筒中的目标油层附近，强磁发生器10通过通入电流产生高通量外加磁场，使注入目标油层中的纳米磁流体受到来自生产井方向的吸引力。

所述的实时数据处理与控制中心7位于驱替井组井场地面18上，实时数据处理与控制中心7通过通讯线路15与磁力计9相连，实时数据处理与控制中心7采集、保存磁力计9测量信息并计算、显示储层中驱替液波及范围。

所测量的背景磁场、外加磁场和强化磁场信息通过通讯线路15送入实时数据处理与控制中心7，根据采集的背景磁场、外加磁场和强化磁场信息，通过降噪处理后确定出油层中注入纳米磁流体驱替液后产生的磁异常，然后根据磁异常参数、纳米磁流体的磁化率参数，利用磁异常反演得到驱替液波及范围。

所述的实时数据处理与控制中心7通过控制线路16与强磁发生器10相连，根据当前驱替液波及范围成像信息自动识别油藏高、低波及区域，智能调节相应区域内生产井中强磁发生器产生的高通量外加磁场大小。从而对驱替液难以波及到的区域施加强大吸引力即额外驱替力，最终提高该区域的波及范围，从而提高整个油藏的驱替效率。

智能驱替开采油藏的方法，采用上述智能驱替开采油藏的系统，具体步骤如下：

步骤1：布置施工现场

在注入井1井筒中目标油层附近布置弱磁发生器8，在生产井2井筒目标油层附近布置磁力计9，在生产井2井筒目标油层附近布置强磁发生器10，并分别通过通讯线路15、控制线路16将实时数据处理与控制中心7与磁力计9、强磁发生器10相连；

步骤2：启动磁力计9，测量初始背景磁场；

步骤3：启动注水井中的弱磁发生器8，利用生产井中的磁力计9测量弱磁发生器产生的低通量外加磁场；

步骤4：关闭弱磁发生器8，将纳米磁流体和水在驱替液容器5中均匀混合，然后通过第一驱替液输送管线13输送至高压泵组6，增压后经第二驱替液输送管线14进入注入井1井筒中；

步骤5：随着混合纳米磁流体的驱替液不断被注入目标油层中，启动弱磁发生器8，利用磁力计9实时测量驱替液进入目标油层后的强化磁场；

步骤6：将步骤2测量的初始背景磁场、步骤3测量的低通量外加磁场、步骤5测量的强化磁场通过通讯线路15传输至实时数据处理与控制中心7。并进行数据预处理后得到磁异常数据，根据磁异常数据反演出当前驱替液的波及范围；

步骤7：关闭弱磁发生器8；实时数据处理与控制中心7根据当前驱替液波及范围成像信息自动识别油藏高、低波及区域，通过控制线路16智能调节相应区域内生产井中强磁发生器10产生的高磁通量外加磁场大小，从而减小驱替波及范围大、驱替速度快区域内磁通量，增大驱替波及范围小、驱替速度慢区域内磁通量。

步骤8：重复步骤5-7，实时监测驱替液的波及范围，智能调整强磁发生器磁通量大小，进而灵活控制、改变驱替液在油层中的流动方向和速度，提高驱替液在其难以波及到的区域的波及范围及驱替效率，有效动用由于复杂地质结构造成常规水驱难以驱替到的区域内的剩余油，提高原油采收率。

Claims (4)

1.一种智能驱替开采油藏的系统，包括：注入水容器、磁流体容器、驱替液容器、高压泵组、实时数据处理与控制中心、弱磁发生器、磁力计、强磁发生器，其特征在于：所述的注入水容器通过注入水输送管线与驱替液容器相连，磁流体容器通过磁流体输送管线与驱替液容器相连，注入水容器中储存水，磁流体容器中储存纳米磁流体，水与纳米磁流体按一定体积比例进入驱替液容器中进行均匀混合后形成驱替液，通过调整水与纳米磁流体的混合比例获得不同磁性强度的驱替液；所述的驱替液容器通过第一驱替液输送管线与高压泵组相连，高压泵组通过第二驱替液输送管线与注入井的井筒相连；所述的弱磁发生器布置在注入井位于目标油层附近的井筒内，所述的磁力计位于生产井目标油层附近的井筒中，所述的强磁发生器布置在生产井井筒中的目标油层附近，所述的实时数据处理与控制中心位于驱替井组井场地面上，实时数据处理与控制中心通过通讯线路与磁力计相连，所述的实时数据处理与控制中心通过控制线路与强磁发生器相连。

2.根据权利要求1所述的智能驱替开采油藏的系统，其特征在于：磁力计为超导量子干涉仪。

3.根据权利要求2所述的智能驱替开采油藏的系统，其特征在于：纳米磁流体是稳定的胶状液体，由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液和分散剂三者混合而成。

4.一种智能驱替开采油藏的方法，采用权利要求1-3之一所述的智能驱替开采油藏的系统，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：布置施工现场

在注入井井筒中目标油层附近布置弱磁发生器，在生产井井筒目标油层附近布置磁力计，在生产井井筒目标油层附近布置强磁发生器，并分别通过通讯线路、控制线路将实时数据处理与控制中心与磁力计、强磁发生器相连；

步骤2：启动磁力计，测量初始背景磁场；

步骤3：启动注水井中的弱磁发生器，利用生产井中的磁力计测量弱磁发生器产生的低通量外加磁场；

步骤4：关闭弱磁发生器，将纳米磁流体和水在驱替液容器中均匀混合，然后通过第一驱替液输送管线输送至高压泵组，增压后经第二驱替液输送管线进入注入井井筒中；

步骤5：随着混合纳米磁流体的驱替液不断被注入目标油层中，启动弱磁发生器，利用磁力计实时测量驱替液进入目标油层后的强化磁场；

步骤6：将步骤2测量的初始背景磁场、步骤3测量的低通量外加磁场、步骤5测量的强化磁场通过通讯线路传输至实时数据处理与控制中心，并进行数据预处理后得到磁异常数据，根据磁异常数据反演出当前驱替液的波及范围；

步骤7：关闭弱磁发生器；实时数据处理与控制中心根据当前驱替液波及范围成像信息自动识别油藏高、低波及区域，通过控制线路智能调节相应区域内生产井中强磁发生器产生的高磁通量外加磁场大小，从而减小驱替波及范围大、驱替速度快区域内磁通量，增大驱替波及范围小、驱替速度慢区域内磁通量；

步骤8：重复步骤5-7，实时监测驱替液的波及范围，智能调整强磁发生器磁通量大小，进而灵活控制、改变驱替液在油层中的流动方向和速度，提高驱替液在其难以波及到的区域的波及范围及驱替效率，有效动用由于复杂地质结构造成常规水驱难以驱替到的区域内的剩余油，提高原油采收率。