CN110454122A - 气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法，通过地面设备制造氮气，利用氮气压缩设备将氮气加压，输入气溶胶稠油摇溶装置的进气管；同时，通过泵车将降粘剂注入气溶胶稠油摇溶装置的进液管，使氮气与降粘剂在气溶胶稠油摇溶装置中混合雾化形成气溶胶，泵送入井下；注入完成后，关井焖井，待气溶胶与油藏充分反应后，开井生产。本发明涉及应用于油气田开采过程中通过地面气溶胶发生器对氮气及入井化学药剂进行雾化后挤注入油井油层来保证油井正常生产。

Description

气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法

技术领域

本发明涉及油田开发配套工具技术领域，具体地说是气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法。

背景技术

注蒸汽热采目前是稠油油田开发的主导技术，由于目前油区环保要求高，蒸汽锅炉只能采用气体燃料，使热采成本大幅上升；同时在其开发过程中，油气比会逐渐降低，地层积水现象越来越严重，油井含水大幅度提高，从而经济效益越来越差；其次蒸汽超覆现象严重，油层动用程度低，油田采收率低；再次稠油注蒸汽热采对水敏性地层不合适，高水敏稠油不能得到有效动用。

目前稠油冷采是一种新的稠油开发技术，该技术主要是在油井井口安装三通，三通一个入口挤注降粘药剂，另一个入口同时挤注氮气，药剂及氮气在油管内运移时进行搅拌，缺点是搅拌不均匀，施工效果不明显，为了彻底药剂与氮气的搅拌问题，需要寻求一种有效的办法来解决该生产难题。

因此，研发一种，提高稠油油藏采收率的新技术势在必行。

目前国际形式下，原油开采成本较高，经济效益较差。尤其是稠油油藏，开发成本居高不下，经济效益低，需要寻找一种能够提高经济效益的稠油增产新技术。

稠油属于假塑形流体，流动时需要克服启动压力，同时稠油在外力的作用下容易发生剪切形变，由于稠油中含有大量的胶质、沥青质等大分子簇状结构，通过氢键和π-π相互作用连接，分子量大、流动性差，流动过程不属于达西渗流。地面原油粘度高于3000mPa.s的稠油油藏建议进行热采开发。

稠油开发就是将大分子结构打散成小分子，改善其流动性的过程，常用的开发方式主要包括热力降粘和化学降粘技术。由于稠油对温度敏感性强，温度每升高10℃粘度下降约50％，因此，稠油开发通常采用热力采油方式。热力采油主要包括注热水、注过热蒸汽和火烧油层等方法，随着湿蒸汽发生器的不断研发和完善，目前注蒸汽已成为稠油热采的主要手段。但是，稠油热采存在诸多问题，首先，蒸汽吞吐或蒸汽驱需要高压蒸汽设备，成本较高；其次，随着吞吐轮次的增加，吞吐效果变差，油汽比降低，经济效益变差；再次，蒸汽吞吐或蒸汽驱容易造成地层积水，储层水淹，油井高含水。因此，形成一套适用于稠油油藏提高采收率的新技术势在必行。

申请号：201821049884.X提供一种井口除硫系统，包括：药剂箱、增压撬和雾化器；所述增压撬的输入端与所述药剂箱的出口连接，所述增压撬的输出端与所述雾化器连接；所述雾化器与天然气管路连接，以使经由雾化器喷出的雾化药剂输入至所述天然气管路内。本申请提供的井口除硫系统，通过将药剂经由增压撬增加压力后，再经过雾化器雾化，然后将雾化药剂输入至天然气管路内，从而使雾化后的药剂与天然气充分混合，与现有技术相比，反应高效，且节省成本。

申请号：201710163165.4公开了一种井口缓蚀剂雾化加注工艺及装置，属于油气井安全技术领域。该工艺的特征在于：采用本发明所提供的公式，对施工时缓蚀剂的用量进行较为准确的计算，将所需的缓蚀剂由防腐离心泵输送给环形体，并且通过环形体的分流作用提供给四个雾化喷嘴，缓蚀剂在防腐离心泵的压力作用下经过四个雾化喷嘴雾化至油套环空，雾化后的缓蚀剂在重力作用下沿环空向下流动，再随油气从油管返出，从而在套管内壁和油管内外壁上形成一层均匀的保护膜。本工艺的优点在于：能够有效地节约缓蚀剂的用量，降低井下管柱腐蚀防护的成本；该工艺不受井段类型的影响，对可使缓蚀剂对套管内壁和油管外壁完全覆盖，缓蚀剂膜的完整性较好。另外，本发明还提供了实现井口缓蚀剂雾化加注工艺的装置。

申请号：201520010762.X公开了一种油水井喷雾脱硫装置，包括储油罐，储油罐的顶部上设置有罐口、加药罐、增压泵以及设置在储油罐顶部雾化喷头和检测探头，雾化喷头设置在储油罐的罐口处，并通过连接管与增压泵连通，加药罐通过管道与增压泵连通，检测探头通过连锁控制线与增压泵的启动开关电连接。上述装置，采用雾化喷头在储油罐的罐口进行喷雾，制作液封膜，达到液封效果，实现了油水井单井生产流程全程密闭，快速降低了罐口处硫化氢浓度，确保了油井的安全正常生产，避免关井造成的原油产量损失。同时，避免了采油工人操作面临高频次硫化氢中毒身亡情况的发生，在节省了药剂使用量时，也保护了生态环境。

目前，注蒸汽热采为稠油开发的主流技术，目前形势下，稠油热采经济效益较差，且存在诸多问题：①油藏埋藏深，蒸汽注入过程热损失大，导致热采效果差、经济效益低；②油藏水敏性强，大量的蒸汽注入导致储层物性变差，供液能力下降；③多轮次吞吐或长期蒸汽驱后，蒸汽沿大孔道突进，造成油汽比下降。

以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

发明内容

本发明的目的在于提供气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法，能使化学药剂及氮气进行充分搅拌，最终达到高效雾化的目的。本发明涉及应用于油气田开采过程中通过地面气溶胶发生器对氮气及入井化学药剂进行雾化后挤注入油井油层来保证油井正常生产。该技术能够有效地增加地层压力、降低单井含水、降低原油粘度，从而提升单井产能，改善稠油开发效果。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法，包括进液管、进气管，所述进气管为一喷嘴，所述喷嘴同心式置于外管内部，所述喷嘴上端外壁与上接头下端内壁丝扣式连接，所述外管上端内壁与上接头外壁丝扣式连接，所述喷嘴外壁与外管内壁之间构成进液环形通道，所述外管开设径向贯通的径向孔，径向孔连接进液管，进液管与进液环形通道连通。所述外管下端内壁丝扣式连接引流管上端外壁，所述引流管上半段内部为圆柱形中心孔，引流管下半段内部为上小下大的锥形中心孔，所述引流管上端口同时与喷嘴下端口、进液环形通道连通。所述引流管下端丝扣式连接扩散管，扩散管下端丝扣式连接下接头。

所述喷嘴下端口为喷口，喷口内径小于引流管圆柱形中心孔内径，喷嘴的外径大于引流管圆柱形中心孔内径。

所述引流管上端面采用流线型设计，即上端面采用由外至内的斜面，引流管上端口至上端面采用圆弧过渡。

所述进液管内部设置单向阀。

所述单向阀包括球座挡环、弹簧、钢球、球座，所述球座挡环丝扣式连接在进液管进口内壁，球座挡环内端面顶住球座，球座内端面被进液管内部的第一限位卡台定位，钢球被弹簧顶紧封堵在球座内端口上，弹簧的内端面顶紧在进液管内壁开设的第二限位卡台上。

所述外管与上接头还采用紧固螺钉连接，外管与引流管还采用紧固螺钉连接，扩散管与引流管还采用紧固螺钉连接。

所述喷嘴与上接头连接处、外管与上接头连接处、外管与引流管连接处、引流管与扩散管连接处均设置O型圈。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，通过地面设备制造氮气，利用氮气压缩设备将氮气加压，输入气溶胶稠油摇溶装置的进气管；同时，通过泵车将降粘剂注入气溶胶稠油摇溶装置的进液管，使氮气与降粘剂在气溶胶稠油摇溶装置中混合雾化形成气溶胶，泵送入井下；注入完成后，关井焖井，待气溶胶与油藏充分反应后，开井生产。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明所述上接头位于发生器的左侧，整体形状为一个油管接箍，主要用来连接氮气车的外输管线，是氮气进入发生器的入口。所述外管是发生器的外部壳体。所述喷嘴，整体形状为一个圆锥形，主要作用使上接头进来的氮气在喷嘴内进行二次压缩，形成高速流动气体进入引流管内。所述球座、球座挡环、钢球及弹簧，主要作用是保证药剂只能进不能出，相当于一个单流阀。所述引流管，是氮气和药剂的汇合处，引流管内高压气体与液体在此进行混合后进入扩散管。所述扩散管，是压力突然释放的空腔，通过压力的突然释放，使液滴变成雾状微粒从出气管喷出，来实现液体的雾化。通过现场实施，油井产量明显提升，有效延长了油井的正常生产周期，使用效果理想。本发明涉及应用于油气田开采过程中通过地面气溶胶发生器对氮气及入井化学药剂进行雾化后挤注入油井油层来保证油井正常生产。

本发明为气溶胶摇溶降粘工艺技术，主要解决非均质稠油油藏提高采收率困难的问题。其原理在于：利用氮气在雾化装置中与降粘剂以最优的配比混合雾化形成“气溶胶”，雾滴直径达到微米级，气溶胶具有很低的密度、粘度和表面张力，具有较强的流动性。一方面注入介质能够进入常规降粘剂难以进入的物性较差的储集空间，提高波及体积；另一方面，注入介质比表面积大，能够与地层原油充分接触，均匀地降低原油粘度；第三，大量氮气的注入能够增加地层能量，从而增强地层原油的流动性，增加原油产量；第四，氮气的注入提高地层原油流速，加大原油流动剪切力，实现原油与降粘剂地层内摇溶，提升降粘效果；第五，在高含水地层中，与氮气泡沫配合使用，能够有效堵塞高含水通道，实现油层有效降粘，达到降水增油的综合效果。

附图说明

图1为本发明的气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法的结构示意图；

图2为本发明工艺流程框图。

图中：上接头1、外管2、喷嘴3、进液管4、引流管5、扩散管6、下接头7、球座挡环8、弹簧9、钢球10、球座11、紧固螺丝12、O型圈13、O型圈14、O型圈15。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法，包括进液管、进气管，所述进气管为一喷嘴3，所述喷嘴同心式置于外管2内部，所述喷嘴上端外壁与上接头1下端内壁丝扣式连接，所述外管上端内壁与上接头外壁丝扣式连接，所述喷嘴3外壁与外管2内壁之间构成进液环形通道，所述外管开设径向贯通的径向孔，径向孔连接进液管4，进液管与进液环形通道连通。

所述外管2下端内壁丝扣式连接引流管5上端外壁，所述引流管上半段内部为圆柱形中心孔，引流管下半段内部为上小下大的锥形中心孔，所述引流管5上端口同时与喷嘴下端口、进液环形通道连通。

所述喷嘴3下端口为喷口，喷口内径小于引流管圆柱形中心孔内径，喷嘴的外径大于引流管圆柱形中心孔内径。

所述引流管5上端面采用流线型设计，即上端面采用由外至内的斜面，引流管上端口至上端面采用圆弧过渡。

所述引流管5下端丝扣式连接扩散管6，扩散管下端丝扣式连接下接头7。

所述进液管内部设置单向阀。

所述单向阀包括球座挡环8、弹簧9、钢球10、球座11，所述球座挡环8丝扣式连接在进液管4进口内壁，球座挡环8内端面顶住球座11，球座内端面被进液管内部的第一限位卡台定位，钢球10被弹簧9顶紧封堵在球座内端口上，弹簧9的内端面顶紧在进液管内壁开设的第二限位卡台上。

所述外管2与上接头1还采用紧固螺钉连接，外管2与引流管5还采用紧固螺钉连接，扩散管6与引流管5还采用紧固螺钉连接。

所述喷嘴3与上接头1连接处、外管2与上接头1连接处、外管2与引流管5连接处、引流管5与扩散管6连接处均设置O型圈。

所述上接头位于雾化器的左侧，整体形状为一个油管接箍，主要用来连接氮气车的外输管线，是氮气进入雾化器的入口。气溶胶稠油摇溶装置即雾化器。

所述外管是雾化器的外部壳体。

所述喷嘴，整体形状为一个圆锥形，主要作用使上接头进来的氮气在喷嘴内进行二次压缩，形成高速流动气体进入引流管内。

所述球座、球座挡环、钢球及弹簧，主要作用是保证药剂只能进不能出，相当于一个单流阀。

所述引流管，是氮气和药剂的汇合处，引流管内高压气体与液体在此进行混合后进入扩散器。

所述扩散器，是压力突然释放的空腔，通过压力的突然释放，使液滴变成雾状微粒从出气管喷出，来实现液体的雾化。

本发明所述上接头位于发生器的左侧，整体形状为一个油管接箍，主要用来连接氮气车的外输管线，是氮气进入发生器的入口。所述外管是发生器的外部壳体。所述喷嘴，整体形状为一个圆锥形，主要作用使上接头进来的氮气在喷嘴内进行二次压缩，形成高速流动气体进入引流管内。所述球座、球座挡环、钢球及弹簧，主要作用是保证药剂只能进不能出，相当于一个单流阀。所述引流管，是氮气和药剂的汇合处，引流管内高压气体与液体在此进行混合后进入扩散管。所述扩散管，是压力突然释放的空腔，通过压力的突然释放，使液滴变成雾状微粒从出气管喷出，来实现液体的雾化。通过现场实施，油井产量明显提升，有效延长了油井的正常生产周期，使用效果理想。本发明涉及应用于油气田开采过程中通过地面气溶胶发生器对氮气及入井化学药剂进行雾化后挤注入油井油层来保证油井正常生产。

施工时由上接头连接氮气车的的外输管线，由球座挡环连接泵车进行药剂输送。高压氮气进入地面气溶胶发生器，在喷嘴内二次压缩，形成高速流动气体进入引流管内，在其喷嘴周围形成真空负压区，在负压的作用下，将喷嘴环空中的药剂带入引流管，引流管内高压气体与液体处于混合状态，进入扩散管，通过压力的突然释放，使液滴变成雾状微粒从出气管喷出，来实现液体的雾化。

药剂筛选，依据储层条件和流体性质优选适合不同油藏类型的降粘剂，达到最好的降粘和增产效果。

配比优化，依据储层特征、原油物性及目前油藏压力条件，优化气液比：保证不同油藏条件和开发现状下的施工达到最理想的增产效果；另一方面可根据油藏和开发实际情况优化注入方式(段塞注入和连续注入)、注入顺序和注入量；从总体上保证技术应用效果。

作用机理：

(1)气溶胶密度低，可压缩性强，易进入储集空间，在地层中扩散，与原油混合，接触充分，处理半径大，增加驱油效果。

(2)在地下温度和压力的作用下气溶胶的小分子破碎，产生一个横向剪切力，具有摇溶作用。由于稠油油藏成分以胶质和沥青质为主，为触变性流体，在摇溶作用下，原油粘度降低，流动性能增加。

(3)氮气泡沫具有堵大不堵小，堵水不堵油的特性，对大孔道具有一定封堵性，并可封堵水层，迫使气溶胶转向，进入未动油层，实现有效降粘，综合实现降水增油。

应用流程：

通过地面设备制造氮气，利用氮气压缩设备将氮气加压，输入雾化器；同时，通过泵车将一定比例的降粘剂注入雾化器，使氮气与降粘剂在雾化器中混合雾化形成气溶胶，泵送入井下。注入完成后，关井焖井，待气溶胶与油藏充分反应后，开井生产。气溶胶稠油摇溶装置即雾化器。见图2：气溶胶稠油摇溶降粘地面流程图。

本发明工艺采用的气溶胶具有波及范围大、降粘效果明显、经济环保等优点。

驱油效果：以太平油田沾188区块沾14-斜53井为例，油田储层参数及流体参数如下：

表1 KB6井油藏参数

沾14-斜53井2005年2月投产馆四层：1317-1323m，3.7m/2层；至2018年12月，日产液4.3t，日产油1.5t，含水65.7％；

2019年1月，注入气溶胶(氮气20×104Nm3+降粘剂5t)，措施后初期日液15.6t，日油6.5t，含水58％，初期增油效果好，有效期96天，累积增油480吨，取得较好的增油效果。

气溶胶稠油摇溶降粘技术应用以来，取得了良好经济及社会效益，下一步将继续与国内外油田合作，为稠油油藏进一步提高采收率提供强有力的技术支撑。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.气溶胶稠油摇溶装置，包括进液管、进气管，其特征在于，所述进气管为一喷嘴，所述喷嘴同心式置于外管内部，所述喷嘴上端外壁与上接头下端内壁丝扣式连接，所述外管上端内壁与上接头外壁丝扣式连接，所述喷嘴外壁与外管内壁之间构成进液环形通道，所述外管开设径向贯通的径向孔，径向孔连接进液管，进液管与进液环形通道连通；所述外管下端内壁丝扣式连接引流管上端外壁，所述引流管上半段内部为圆柱形中心孔，引流管下半段内部为上小下大的锥形中心孔，所述引流管上端口同时与喷嘴下端口、进液环形通道连通；所述引流管下端丝扣式连接扩散管，扩散管下端丝扣式连接下接头。

2.根据权利要求1所述的气溶胶稠油摇溶装置，其特征在于，所述喷嘴下端口为喷口，喷口内径小于引流管圆柱形中心孔内径，喷嘴的外径大于引流管圆柱形中心孔内径。。

3.根据权利要求1所述的气溶胶稠油摇溶装置，其特征在于，所述引流管上端面采用流线型设计，即上端面采用由外至内的斜面，引流管上端口至上端面采用圆弧过渡。

4.根据权利要求1所述的气溶胶稠油摇溶装置，其特征在于，所述进液管内部设置单向阀。

5.根据权利要求4所述的气溶胶稠油摇溶装置，其特征在于，所述单向阀包括球座挡环、弹簧、钢球、球座，所述球座挡环丝扣式连接在进液管进口内壁，球座挡环内端面顶住球座，球座内端面被进液管内部的第一限位卡台定位，钢球被弹簧顶紧封堵在球座内端口上，弹簧的内端面顶紧在进液管内壁开设的第二限位卡台上。

6.根据权利要求2或3或4所述的气溶胶稠油摇溶装置，其特征在于，所述外管与上接头还采用紧固螺钉连接，外管与引流管还采用紧固螺钉连接，扩散管与引流管还采用紧固螺钉连接。

7.根据权利要求6所述的气溶胶稠油摇溶装置及降粘方法，其特征在于，所述喷嘴与上接头连接处、外管与上接头连接处、外管与引流管连接处、引流管与扩散管连接处均设置O型圈。

8.气溶胶稠油摇溶降粘方法，其特征在于，通过地面设备制造氮气，利用氮气压缩设备将氮气加压，输入气溶胶稠油摇溶装置的进气管；同时，通过泵车将降粘剂注入气溶胶稠油摇溶装置的进液管，使氮气与降粘剂在气溶胶稠油摇溶装置中混合雾化形成气溶胶，泵送入井下；注入完成后，关井焖井，待气溶胶与油藏充分反应后，开井生产。