CN106545321B - 一种重力辅助驱油的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种重油和/或油砂的一种开采方法。其包括：1)向注入井注入蒸汽；2)待蒸汽腔稳定形成，油藏压力均匀分布后，再注入的蒸汽中加入表面活性剂，同时采油；3)根据监测到的实时采油率的下降程度，选择是否停止注入所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽，并向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青溶剂，同时采油；4)待采油率回升至需要的水平后，停止注入所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂，向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青不溶剂，同时采油；5)根据监测到的实时油藏温度的下降程度，选择是否重复步骤1)和2)，根据监测到的实时采油率的下降程度，选择是否重复步骤3)和4)。

Description

一种重力辅助驱油的方法及其应用

技术领域

本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种重油和/或油砂的一种开采方法。

背景技术

在重油、油砂开采过程中，由于原油高粘度造成的低流动性，因此必须对其进行加热、降粘采出。

目前采用的热采技术有，蒸汽吞吐法(CSS)、蒸汽辅助重力驱法(SAGD)、膨胀溶剂蒸汽辅助重力驱法(ES-SAGD)、氧添加蒸汽辅助重力驱法(SAGDOX)、泡沫蒸汽辅助重力驱法(FA-SAGD)等方法。

这些方法都是从降低原油粘度本身出发，没有过多考虑油藏非均质性对蒸汽腔的影响。FA-SAGD技术考虑了地层渗透率的差异性，通过泡沫进行转向，使蒸汽流向低渗透部分。

为了从克服地层本身的非均质性，目前提出的方法有，单井蒸汽辅助重力驱法(SWSAGD)、J型蒸汽辅助重力驱法(JSAGD)、X型蒸汽辅助重力驱法。

这些方法是通过改变井网几何结构来扩大蒸汽腔。其中，SWSAGD是通过直井均匀注入蒸汽，克服地层非均质性；XSAGD是通过相互垂直的水平生产井和注入井来扩大蒸汽腔，并不能很好的避免地层非均质性造成的不均匀性。

因此，需要开发出一种不同于现有技术的能够有效改善地层非均质化影响的辅助重力泄油的方法。

发明内容

本发明提供了一种辅助重力泄油的方法，其包括如下步骤：步骤1)：向注入井注入蒸汽；步骤2)：待蒸汽腔稳定形成，油藏压力均匀分布后，再注入的蒸汽中加入表面活性剂，同时采油；步骤3)根据监测到的实时采油率的下降程度，选择是否停止注入所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽，并向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青溶剂，同时采油；步骤4)：待采油率回升至需要的水平后，停止注入所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂，向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青不溶剂，同时采油；步骤5)：根据监测到的实时油藏温度的下降程度，选择是否重复步骤1)和2)，根据监测到的实时采油率的下降程度，选择是否重复步骤3)和4)。

其中，在步骤3)中，当实时采油率的下降到采油率的最高值的30％以下时，优选当实时采油率的下降到采油率的最高值的15％以下时，最优选当实时采油率的下降到采油率的最高值的8％以下时，停止注入所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽，并向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青溶剂，采油。而且根据现场实际情况，可以根据经验在即将出现但还为出现采油率下降的时间段，停止注入所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽，并向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青溶剂，同时采油。

在步骤5)中，当实时油藏温度的下降到油藏温度的最高值的30％以下时，优选当实时采油率的下降到油藏温度的最高值的15％以下时，最优选当实时采油率的下降到油藏温度的最高值的8％以下时，重复步骤1)，然后重复步骤2)。而且根据现场实际情况，可以根据经验在即将出现但还为出现油藏温度下降的时间段，重复步骤1)，然后重复步骤2)。

在步骤5)中，当实时采油率的下降到采油率的最高值的30％以下时，优选当实时采油率的下降到采油率的最高值的15％以下时，最优选当实时采油率的下降到采油率的最高值的8％以下时，重复步骤3)，然后重复步骤4)。而且根据现场实际情况，可以根据经验在即将出现但还为出现采油率下降的时间段，重复步骤3)，然后重复步骤4)。

在一个具体实施例中，所述注入井包括直井、水平井及分支井；优选所述注入井为在非均质化地层处适用的注入井；特别优选所述注入井包括对非均质化地层影响小的水平分支井。

在一个具体实施例中，所述步骤1)中的蒸汽的注入时间和所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽的注入时间分别至少为形成的蒸汽腔的压力值达到稳定状态所需要的时间；所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂的注入时间和所述步骤4)中的含有表面活性剂的沥青不溶剂的注入时间分别至少为采油率达到稳定状态所需要的时间。在本发明中，注入蒸汽和注入含有表面活性剂的蒸汽的过程存在两个稳定状态，即在步骤1)中注入蒸汽的过程中，当注入蒸汽到一定程度时，存在一个稳定状态，这是因为，由于地层的非均质化，蒸汽很容易进入地层中较大的缝隙，而不容易进入较小的缝隙。而在步骤2)中注入加有表面活性剂的蒸汽的过程中，由于在此过程中会产生大量的泡沫，产生的泡沫会首先进入地层中大的缝隙，从而形成对大的缝隙的“封堵”状态，适当地阻挡后续的蒸汽进入地层中较大的缝隙，从而有利于蒸汽转向地层中较小的缝隙，而当注入加有表面活性剂的蒸汽到一定程度时，存在又一个稳定状态。

在一个具体实施例中，所述步骤2)中的表面活性剂在蒸汽中的质量百分含量大于0，且小于或等于1％，优选为大于或等于0.5％，且小于或等于1％。

在一个具体实施例中，所述步骤3)中的表面活性剂在沥青溶剂中的质量百分含量大于0，且小于或等于1％，优选为大于或等于0.1％，且小于或等于0.3％。

在一个具体实施例中，所述步骤4)中的表面活性剂在沥青不溶剂中的质量百分含量大于0，且小于或等于1％，优选为大于或等于0.1％，且小于或等于0.3％。

在一个具体实施例中，所述步骤1)中的蒸汽包括水蒸汽。

在一个具体实施例中，所述表面活性剂包括烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醚、磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚、石油磺酸盐、石油羧酸盐、天然羧酸盐等廉价表面活性剂和含氟表面活性剂中的至少一种，优选包括以石油磺酸盐、石油羧酸盐和天然羧酸盐中的至少一种为添加剂的复配含氟表面活性剂。

在一个具体实施例中，含氟表面活性剂包括全氟甜菜碱、全氟磺酸甜菜碱和全氟羧酸甜菜碱、全氟辛酸钠、全氟聚醚羧酸和全氟聚醚酰胺磺酸钠中的至少一种。

在一个具体实施例中，所述沥青溶剂包括正构烷烃、石油轻馏分类脂烃，优选包括正构烷烃，例如正己烷、正辛烷、正戊烷等。

在一个具体实施例中，所述沥青不溶剂包括苯、甲苯、吡啶、硝基苯和喹啉中的至少一种，优选包括苯、甲苯和吡啶中的至少一种。

本发明还提供了一种如上所述的方法在重油和/或油砂开采中的应用。

该方法相比现有技术具有以下优点：

(1)优化了井网几何结构，改善了地层非均质性的影响。

(2)通过交替注入含有表面活性剂的沥青溶剂与沥青不溶剂，一方面能够改善原油品质，溶解影响原油流动性的沥青质，同时，能够生成泡沫、改善不均质性、降低汽油比。

(3)本发明还考虑了地层的非均质性，很好的克服地层非均质性造成的蒸汽腔的不均匀分布，扩大蒸汽腔、提高采收率。

附图说明

图1显示的是井网几何结构图。

图2显示的是蒸汽腔平面示意图。

图3显示的是泡沫首先进入大的缝隙使蒸汽转向进入小的缝隙示意图。

具体实施方式

本发明所述方法考虑了地层本身渗透率等因素造成的蒸汽腔的不均匀分布，同时还考虑了优化井网几何结果来均匀分布蒸汽腔，降低汽油比。

在本发明的重力辅助驱油的方法中，交替注入泡沫沥青溶剂和不溶剂。此外，采用根据地质情况决定的特定分支井注入蒸汽，一方面有效避免了地层不均匀性造成的蒸汽腔的不均匀性；另一方面，通过注入膨胀溶剂降低了汽油比，提高了采收率；同时还可以避免蒸汽短循环，从而提高能量效率，降低蒸汽损耗。

对比例1

目前，根据调研现有针对非均质化地层重油、油砂开采的技术是在SPE129847中批露的，斯坦福大学针对地层非均质性对蒸汽腔不均匀性形成的影响进行了研究，提出泡沫蒸汽辅助重力驱FA-SAGD技术，即在蒸汽中添加表面活性剂，使其在蒸汽腔内形成泡沫，应用泡沫暂堵大裂缝或者高渗透地层，使蒸汽转向至低渗透区域，进一步优化蒸汽腔。斯坦福大学根据此概念设想做了试验研究，蒸汽注入质量分数为0.9，且注入液体部分具有1％重量的表面活性剂浓度，注入该含有表面活性剂的蒸汽后，对比单纯蒸汽注入的SAGD，发现在3000天之前产量与普通SAGD相近，但在此后，SAGD产量急剧下降至0，而FA-SAGD产量趋于平稳，蒸汽产出量却是SAGD技术的1/10。

实施例1

下面结合附图，对本发明的结构组成及其功能原理作进一步说明。

油藏所处地层为非均质化地层。根据油藏情况，设计具有特定分支方向的水平井多分支井注入井(见图1)，可设多口2，相距注入井水平段下方(5m左右)设置水平生产井1，可设多口平行生产井1。

步骤1)：向注入井注入蒸汽，达到闷井的目的；根据蒸汽辅助泄油原理，形成的蒸汽腔3-1和3-2，如图2所示。

步骤2)：待蒸汽腔稳定形成，油藏压力均匀分布后，向步骤1)中所述注入的蒸汽注入表面活性剂烷基磺酸钠，所述表面活性剂在蒸汽中的质量百分含量为0.1％，同时采油。向所述注入井注入含有表面活性剂的蒸汽，通过泡沫导流，能够减小地层裂缝发育不均质性对蒸汽腔形成的影响，优化蒸汽腔，避免蒸汽短循环，进而可以优化地层不均质性造成的蒸汽腔的不均匀性。

步骤3)在生产一段时间后，在出现采油率下滑前。停止注入步骤2)中说述的含有表面活性剂的蒸汽，向所述注入井注入含有全氟甜菜碱的正己烷，所述表面活性剂在正己烷中的质量百分含量为0.1％，目的是溶解原位沥青，改善原油流动性；并同时进行采油。

步骤4)：待采油率回升至需要的水平后，停止注入所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂，向所述注入井注入含有聚氧乙烯烷基醇醚的苯，同时进行采油；其在苯中的质量百分含量为0.3％，目的在于进一步溶解不溶于正己烷的参与沥青成分，并提高原油流动性。

步骤5)：当实时油藏温度出现下降或出现下降之前，重复步骤1)，然后重复步骤2)，当实时采油率出现下降或出现下降之前，重复步骤3)，然后重复步骤4)。

该方法一方面一定程度上提高了能量利用率，蒸汽辅助重力驱SAGD技术的蒸汽注入速率是在蒸汽中加入泡沫后的蒸汽注入速率的2倍，而在蒸汽中注入泡沫后的蒸汽产出量却是SAGD技术的1/10；另一方面极大程度的提高了采油率，现有注入仅在蒸汽中注入表面活性剂的泡沫蒸汽辅助重力驱FA-SAGD开采实验，表明在3000天之前产量与普通SAGD相近，但在此后，SAGD产量急剧下降至0，而FA-SAGD产量趋于平稳，同时，该方法融入了膨胀溶剂蒸汽辅助重力驱ES-SAGD的优点，通过注入泡沫沥青溶剂及不溶剂改善原油原位流动性及优化非均质性对蒸汽腔的影响，可以间接提高了蒸汽能量利用率，目前已有的ES-SAGD相关实验表明仅仅注入沥青溶剂可较SAGD而言采收率可以提高1.5倍，仅注入沥青不溶剂较SAGD采油率可提高2.5倍。而该方法在本是实施例中该方法能提高采收率至SAGD的4-5倍。

实施例2

油藏所处地层为非均质化地层。根据油藏情况，设计具有特定分支方向的水平井多分支井注入井(见图1)，可设多口2，相距注入井水平段下方(5m左右)设置水平生产井1，可设多口平行生产井1。

步骤1)：向注入井注入蒸汽，达到闷井的目的；根据蒸汽辅助泄油原理，形成的蒸汽腔3-1和3-2，如图2所示。

步骤2)：待蒸汽腔稳定形成，油藏压力均匀分布后，向步骤1)中所述注入的蒸汽注入表面活性剂聚氧乙烯烷基醇醚，所述表面活性剂在蒸汽中的质量百分含量为0.3％，同时采油。向所述注入井注入含有表面活性剂的蒸汽，通过泡沫导流，能够减小地层裂缝发育不均质性对蒸汽腔形成的影响，优化蒸汽腔，避免蒸汽短循环，进而可以优化地层不均质性造成的蒸汽腔的不均匀性。

步骤3)在生产一段时间后，当实时采油率下降了采油率的最高值的8％时，，停止注入步骤2)中说述的含有表面活性剂的蒸汽，向所述注入井注入含有全氟磺酸甜菜碱的正辛烷，所述表面活性剂在正辛烷中的质量百分含量为0.3％，目的是溶解原位沥青，改善原油流动性；并同时进行采油。

步骤4)：待采油率回升至需要的水平后，停止注入所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂，向所述注入井注入含有烷基磺酸钠的苯，同时进行采油；其在苯中的质量百分含量为0.1％。

步骤5)：当实时油藏温度下降了采油率的最高值的8％时，重复步骤1)，然后重复步骤2)，当实时采油率下降了采油率的最高值的8％时，重复步骤3)，然后重复步骤4)。

该方法在本是实施例中该方法能提高采油率至SAGD的3-4倍。

实施例3

根据油藏情况，设计具有特定分支方向的水平井多分支井注入井(见图1)，可设多口2，相距注入井水平段下方(5m左右)设置水平生产井1，可设多口平行生产井1。

步骤1)：向注入井注入蒸汽，达到闷井的目的；根据蒸汽辅助泄油原理，形成的蒸汽腔3-1和3-2，如图2所示。

步骤2)：待蒸汽腔稳定形成，油藏压力均匀分布后，向步骤1)中所述注入的蒸汽注入表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺，所述表面活性剂在蒸汽中的质量百分含量为1.0％，同时采油。向所述注入井注入含有表面活性剂的蒸汽，通过泡沫导流，能够减小地层裂缝发育不均质性对蒸汽腔形成的影响，优化蒸汽腔，避免蒸汽短循环，进而可以优化地层不均质性造成的蒸汽腔的不均匀性。

步骤3)在生产一段时间后，当实时采油率下降了采油率的最高值的15％时，停止注入步骤2)中说述的含有表面活性剂的蒸汽，向所述注入井注入含有全氟辛酸钠的正戊烷，所述表面活性剂在正戊烷中的质量百分含量为1.0％，目的是溶解原位沥青，改善原油流动性；并同时进行采油。

步骤4)：待采油率回升至需要的水平后，停止注入所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂，向所述注入井注入含有聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐的苯，同时进行采油；其在苯中的质量百分含量为1.0％。

步骤5)：当实时油藏温度下降了采油率的最高值的15％时，重复步骤1)，然后重复步骤2)，当实时采油率下降了采油率的最高值的15％时，重复步骤3)，然后重复步骤4)。

该方法在本是实施例中该方法能提高采油率至SAGD的2-3倍。

Claims (15)

1.一种重力辅助驱油的方法，其包括如下步骤：

步骤1)：向注入井注入蒸汽；

步骤2)：待蒸汽腔稳定形成，油藏压力均匀分布后，再注入的蒸汽中加入表面活性剂，同时采油；

步骤3)根据监测到的实时采油率的下降程度，选择是否停止注入所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽，并向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青溶剂，同时采油；

步骤4)：待采油率回升至需要的水平后，停止注入所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂，向所述注入井注入含有表面活性剂的沥青不溶剂，同时采油；

步骤5)：根据监测到的实时油藏温度的下降程度，选择是否重复步骤1)和2)，根据监测到的实时采油率的下降程度，选择是否重复步骤3)和4)；

所述步骤3)中的表面活性剂在沥青溶剂中的质量百分含量大于0，且小于或等于1％；

所述步骤4)中的表面活性剂在沥青不溶剂中的质量百分含量大于0，且小于或等于1％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入井包括直井、水平井及分支井。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述注入井为在非均质化地层处适用的注入井。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述注入井包括对非均质化地层影响小的水平分支井。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的蒸汽的注入时间和所述步骤2)中加有表面活性剂的蒸汽的注入时间分别至少为形成的蒸汽腔的压力值达到稳定状态所需要的时间；所述步骤3)中的含有表面活性剂的沥青溶剂的注入时间和所述步骤4)中的含有表面活性剂的沥青不溶剂的注入时间分别至少为采油率达到稳定状态所需要的时间。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，

所述步骤2)中的表面活性剂在蒸汽中的质量百分含量大于0，且小于或等于1％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述步骤2)中的表面活性剂在蒸汽中的质量百分含量大于或等于0.5％，且小于或等于1％；

所述步骤3)中的表面活性剂在沥青溶剂中的质量百分含量大于或等于0.1％，且小于或等于0.3％；

所述步骤4)中的表面活性剂在沥青不溶剂中的质量百分含量大于或等于0.1％，且小于或等于0.3％。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的蒸汽包括水蒸汽。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醚、磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚、石油磺酸盐、石油羧酸盐、天然羧酸盐和含氟表面活性剂中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括以石油磺酸盐、石油羧酸盐和天然羧酸盐中的至少一种为添加剂的复配含氟表面活性剂。

11.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述沥青溶剂包括正构烷烃、石油轻馏分类脂烃。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述沥青溶剂包括正构烷烃。

13.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述沥青不溶剂包括苯、甲苯、吡啶、硝基苯和喹啉中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述沥青不溶剂包括苯、甲苯和吡啶中的至少一种。

15.如权利要求1-14任意一项所述的方法在重油和/或油砂开采中的应用。