CN110295876A - 氧化热增能提高致密油藏采收率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供氧化热增能提高致密油藏采收率的方法，涉及石油与天然气开采技术领域。由于致密油藏的孔隙度极低、非均质性强，注水开发面临着注入压力高、注入量低等问题，注水开发效果不理想，且在开发过程中，由于基块致密、储层压力低，油藏供给能力不足，导致油藏动用程度低、油井产量递减快。本发明利用氧化剂与致密油储层中的原油和还原性矿物组分发生氧化作用，在致密储层内产生热能，降低原油粘度并且促进储层岩石热致裂；同时产生二氧化碳等气体增加孔隙压力，提高原油可动性，解决致密油藏开发生产过程中流体可动性差、动用程度低、产量递减快、采收率低等问题，是一种提高致密油藏采收率的新方法。

Description

氧化热增能提高致密油藏采收率的方法

技术领域

本发明涉及石油与天然气开采技术领域，具体涉及一种利用氧化热增能作用来提高致密油藏采收率的方法，主要用于提高致密油藏采收率。

背景技术

全球致密油藏资源储量巨大，约为67840×10⁸桶，目前正成为全球油气资源勘探开发的热点。19世纪60年代以来，我国在松辽、渤海湾、柴达木、吐哈、酒西、江汉、南襄、苏北、四川等盆地均发现致密油藏，初步评价中国致密油地质资源量达106.7-111.5亿吨，技术可采资源量约20-25亿吨，丰富的资源，为我国致密油藏开发奠定了重要的资源基础。

致密油藏勘探开发是我国能源资源的重大发展领域，是石油开发技术的制高点。目前很多致密油藏采用注水开发的方式，但由于储层物性极差、储层流体可动性差，导致流体难以注入和采出。与常规储层相比，致密油藏的孔隙度极低、非均质性强，流体难以进入储层，注水开发面临着注入压力高、注入量低等问题，注水、注二氧化碳提高采收率效果均不理想。且在开发过程中，由于基块致密、储层压力低，油藏供给能力不足，导致油藏动用程度低、油井产量递减快。总体来看，全球范围内致密油藏平均采收率约为5％～10％，远低于常规油藏。

要想高效开发致密油藏以及提高原油采收率，关键思路在于促进储层产生复杂裂缝网络和提高致密储层流体可动性。本发明通过向致密油层注入氧化剂，利用原油氧化反应放热，改造储层、补充地层能量、提高原油可动性，解决致密油藏开发生产过程中流体可动性差、动用程度低、产量递减快、采收率低等问题，是一种提高致密油藏采收率的新方法。

发明内容

本发明提供一种氧化热增能提高致密油藏采收率的方法，利用氧化剂与致密油储层中的原油和还原性矿物组分发生氧化作用，在致密储层内产生热能，降低原油粘度并且促进储层岩石热致裂；利用原油或岩石有机质氧化产生二氧化碳等气体增加孔隙压力，提高原油可动性，提高油藏采收率。

氧化热增能提高致密油藏采收率的方法，包括如下顺序进行的步骤：

(1)进行致密油层岩心分析，选取含铁矿物的油层；

(2)将氧化剂、表面活性剂、铁离子稳定剂加入注入水中混合均匀，得到氧化热增能液；

(3)向选取的致密油层持续注入所述氧化热增能液，监测井底压力，直至井底压力超过地层破裂压力；

(4)进行焖井；

(5)开井生产；

(6)当油井产量低于经济下限后，重新持续注入氧化热增能液，直至井底压力超过地层破裂压力；

(7)重复步骤(4)、(5)、(6)。

本发明的提高致密油储层采收率的方法，首先选取含铁矿物的油层，由于在铁离子的催化作用下原油的氧化反应速率显著提高，因此在含铁矿物的油层能取得更好的氧化效果。而氧化热增能液中加入铁离子稳定剂以防止铁离子产生沉淀对储层造成损害。

氧化热增能液中的表面活性剂在储层中与岩石发生作用，改变岩石孔喉表面粗糙程度及润湿性，使油藏变为中间润湿，降低油水界面张力和毛管力，消除非均匀驱替，在一定程度上达到降压增注的效果，考虑到致密油藏孔喉十分细小，为了使表面活性剂能够进入储层内部，其分子直径小于1/3倍储层岩石的平均孔喉直径。

氧化剂进入储层后，会与原油及岩石中的还原性组分发生氧化反应，以过氧化氢为例，在焖井过程中会分解生成氧气和水，再由氧气跟原油发生氧化反应，这个过程中会产生热量，原油氧化放热峰值温度可达550℃，降低原油粘度，增加原油的可动性；同时在储层岩石内部产生热应力，促进岩石热致裂，在岩石内部产生微裂缝，为原油流动提供更多通道，有效提高原油的传质能力；原油氧化生成二氧化碳，体积膨胀，有助于微裂缝的萌生，并且在局部形成二氧化碳驱油，提高驱替效率；原油氧化的副产物还可起到弱酸的作用，与岩石发生酸化作用，在岩石内部产生溶蚀孔(缝)，增加致密油储层渗透率。

蒸汽吞吐是稠油开采中最常用的技术之一，通过周期性注汽、焖井、开采的方式，降低原油粘度，增加地层压力，提高稠油开采效率。对于致密油储层而言，由于孔喉细小，注入的氧化剂难以进入储层内部，无法充分发挥其作用，结合蒸汽吞吐的理念，通过向油层中反复吞吐氧化剂，使氧化剂与原油充分反应，逐步增加地层温度和压力，提高氧化剂的作用效率和波及范围。

结合致密油藏工程地质特点，由于储层岩石十分致密，岩石和地层流体的膨胀受到限制，原油氧化导致的体积膨胀可在致密储层内快速憋压，有利于储层岩石中微裂缝的萌生；储层中的绿泥石等含铁矿物能作为原油氧化的催化剂，加快原油氧化进程，强化氧化效果。

本发明以大型水力压裂为基础，以氧化吞吐为途径，以界面减阻和油层增能为目的，以增强致密油藏流体可动性为目标，最终实现提高致密油藏采收率。

与现有技术相比，本发明提供的氧化热增能提高致密油藏采收率的方法具有如下优势：

1、由单口水平井注入和采出流体，避免了注水开发中流体难以注入、驱替压力大、驱替效率低等问题，有效降低开发过程中的能量损耗，节约开发成本。

2、通过选取含铁矿物的油层注入氧化热增能液，利用岩石矿物中的铁离子催化原油与氧化剂发生反应，大幅提高原油氧化效率。

3、氧化热增能液中的铁离子稳定剂可有效防止地层中的铁离子发生沉淀，避免储层损害。

4、氧化热增能液中的表面活性剂对岩石表面进行界面修饰，降低或消除界面张力，实现降压增注。

5、氧化热增能液中的氧化剂与原油及岩石中还原性组分发生反应放热并产生二氧化碳，降低原油粘度的同时增加地层能量，提高原油可动性。

6、通过吞吐的方式注入氧化热增能液，能使氧化剂与原油充分反应，逐步增加地层温度和压力，提高氧化剂的作用效率和波及范围。

附图说明

图1是本发明提供的提高致密油藏采收率方法施工过程注入氧化热增能液时，油井剖面结构示意图。

图2是本发明提供的提高致密油藏采收率方法施工过程焖井时，油井剖面结构示意图。

图3是本发明提供的提高致密油藏采收率方法施工过程开井生产时，油井剖面结构示意图。

附图标记说明：

1.表层套管；2.中间套管；3.油层套管；4.致密油藏；5.水力裂缝；6.由热应力和氧化溶蚀产生的微裂缝。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例提供了一种利用氧化热增能提高致密油藏采收率的方法，该方法包括以下步骤：

(1)选取某致密油藏岩心，岩心直径为2.53cm，长度为10.40cm，渗透率为0.07mD，通过岩心分析表明绿泥石含量为2.50％；将岩心放入岩心夹持器中，注入饱和油，设置围压为20MPa，得到模拟致密油储层。

(2)将10％过氧化氢溶液、十二烷基苯磺酸钠、铁离子稳定剂和蒸馏水以质量比1：0.1：3：100混合均匀，得到氧化热增能液。

(3)将上述氧化热增能液持续注入模拟致密油储层，直至岩心发生破裂。

(4)关闭岩心夹持器，模拟焖井24小时，随后开井进行开采。

(5)当岩心夹持器中无流体流出时，重新持续注入氧化热增能液，直至岩心发生破裂。

(6)重复步骤(3)、(4)、(5)。

采用本实施例的上述开采方法后，氧化热增能液从模拟致密油储层中提取出了38％的致密油，同时将岩心渗透率提高了17倍。由此可知，本发明的开采方法具有较好的增渗、增产效果，是一种可以有效提高致密油藏采收率的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.氧化热增能提高致密油藏采收率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)进行致密油层岩心分析，选取含铁矿物的油层；

(2)将氧化剂、表面活性剂、铁离子稳定剂加入注入水中混合均匀，得到氧化热增能液；

(3)向选取的致密油层持续注入所述氧化热增能液，监测井底压力，直至井底压力超过地层破裂压力；

(4)进行焖井；

(5)开井生产；

(6)当油井产量低于经济下限后，重新持续注入氧化热增能液，直至井底压力超过地层破裂压力；

(7)重复步骤(4)、(5)、(6)。

2.氧化热增能提高致密油藏采收率的方法，其特征在于利用氧化剂与致密油储层中的原油和还原性矿物组分发生氧化作用，在致密储层内产生热能，降低原油粘度并且促进储层岩石热致裂；利用原油或岩石有机质氧化产生二氧化碳等气体增加孔隙压力，提高原油可动性，提高油藏采收率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取含铁矿物的油层是利用铁离子对氧化反应的催化作用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所使用的氧化剂包括但不限于过氧化氢，所使用的表面活性剂包括但不限于十二烷基苯磺酸钠，氧化剂和表面活性剂的分子直径小于1/3倍储层岩石的平均孔喉直径。

5.根据权利要求1所述的方法，如选用氧化剂的反应产物中有氧气，开井生产前须检测井筒内氧气含量，当含氧量低于安全含量后开井生产，所述安全含量小于或等于5％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化热增能液中氧化剂、表面活性剂、铁离子稳定剂与水的质量配比为(0.1-1)：(0.01-0.1)：(3-5)：100。