CN114482944B - 一种井下多级接触分离实现co2混相驱油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气田开发技术领域。本发明公开了一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，通过在注入井注入CO2在地层驱替中与原油接触抽提逐渐富集轻烃组分，CO2驱替液进入生产井的CO2原油分离装置中进行降压分离，富集轻烃组分的CO2驱替液继续注入地层实现与原油多次接触抽提，CO2驱替液在地层中多次循环后富含轻烃组分达到与地层原油混相条件，从而实现CO2混相驱。本发明在不注入化学剂的基础上通过CO2从油藏抽提富集轻烃组分，实现CO2油藏内循环多级接触混相驱，能够大幅度提高油藏采收率，大大的扩展了CO2混相驱的油藏适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，更具体的说是涉及一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法。
背景技术
CO2驱油既能缓解温室效应又能显著提高原油采收率，适用范围广、驱油效率高、成本较低，受到了国内外越来越多的关注。美国、加拿大等已进入大量矿场试验或应用阶段，取得了很好的效果。在各种EOR方法中，CO2驱油被认为是最有前途的EOR方法之一。
然而，由于国内外沉积环境、地层条件和原油性质的差异，CO2驱油在国内的应用效果与预期相差较大。我国的油藏流体条件复杂、非均质性强、渗透率低，原油品质差、粘度和含蜡量高、与CO2的混相压力高，很难完全实现混相驱油，因此原油采收率一直难以达到理想的预期。
CN110317598A公开了一种提高致密储层CO2驱效果的水溶液及其制备方法和应用方法；以水溶液的总重量计，该水溶液包括：润湿性改变剂0.01-0.2wt％，渗透剂0.01-0.1wt％，降低油水界面张力的表面活性剂0.05-0.5wt％，其余为水。本发明的技术方案通过将由润湿性改变剂、渗透剂、降低油水界面张力的表面活性剂组成的提高致密储层CO2驱效果的水溶液与CO2交替注入油藏，润湿性改变剂将基质微孔表面的润湿性改变，可降低油水界面张力的表面活性剂分子在渗透剂的促进下，渗透至基质微孔中，将原油通过渗吸等作用驱离出微孔，到达裂缝中，在CO2的驱替下达到提高原油采收率的效果。该专利存在油藏适应性较差的缺点。
CN111718701A公开了一种高温低渗油藏二氧化碳泡沫剂及其制备方法。其技术方案是：由以下配比的原料组成，按重量份：聚氧乙烯烷基醚琥铂酸脂磺酸盐10-20份，有机硅琥铂酸脂2-20份，C14-16烷基苯醚双磺酸盐10-20份，甲基苯基缩水甘油酸乙酯1-10份，四氢甲基嘧啶羧酸铵2-10份，水20-75份。有益效果是：本发明适用于油藏温度不高于180℃，油藏原油粘度低于50mPa.s，油藏渗透率范围为0.1×10-3μm2～500×10-3μm2；另外，本发明的起泡能力强，稳定性好，耐温性强，与二氧化碳形成的泡沫稳定，可应用于高温低渗油藏CO2驱油的混相驱及非混相驱；本发明应用于CO2泡沫室内试验，起泡体积大于200mL，半衰期大于200S。
面对上述现状，国内外相关研究人员均在全力探索可以较好地实现CO2混相驱的方法。目前，已有的研究成果是在CO2气中加入轻烃类气体和轻质油等实现CO2混相驱或部分混相驱油，经过矿场实验，此方法可有效提高原油的采收率。但此方法注入量大，注入物易挥发，施工危险，出于经济性和安全性考虑，这种方法并不适合大规模推广应用。
因此，如何提供一种安全、采收率高的CO2混相驱油的方法，解决现有技术存在的问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，本发明首先通过注入井注入CO2在地层驱替中与原油接触抽提逐渐富集轻烃组分，CO2驱替液进入生产井的CO2原油分离装置中进行降压分离，富集轻烃组分的CO2驱替液继续注入地层实现与原油多次接触抽提，CO2驱替液在地层中多次循环后富含轻烃组分达到与地层原油混相条件，从而实现CO2混相驱。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，包括以下步骤：
(1)选择油藏及布井
综合分析已有地质和油藏认识，明确剩余油可采储量规模，油层与井筒的连通关系，原油组成及性质，通过油藏数值模拟预测产能及经济评价，确定布井方式；
(2)配套生产管柱
按照设计要求，安装常规生产设备，如CO2原油分离装置、压力控制装置、举升装置、封隔器、增压泵；
(3)CO2非混相驱阶段
从注入井套管闸门持续注入设计量CO2，控制注入压力，使CO2经过油套环空进入上部产层，进行初次接触抽提，此时以非混相驱替为主，生产井正常生产，监测分析产出液情况；
(4)井下循环多次接触分离阶段
当生产井产出液发现CO2后，开启井下CO2原油分离装置，产出液降压分离，分离的油从油管向上运移产出，含有轻烃组分的CO2驱替液从油管向下运移，通过增压泵增压注入下部产层，与原油进行二次接触驱替，驱替液进入注入井油管，通过注入井井下CO2原油分离装置，原油从油管向上产出，分离的含有轻烃组分的CO2驱替液继续注入上部产层，CO2驱替液在上部产层、下部产层经过多次接触分离实现循环注入，同时根据地面生产动态，通过注入井套管闸门及时向地层补充CO2；
(5)混相驱替阶段
经过多次抽提后的CO2驱替液，富含原油中的C2-C6组分，使其与原油的混相压力得到极大的降低，在驱替过程中实现CO2混相，采收率得到大大提高；根据地面生产动态，通过注入井套管闸门及时向地层补充CO2，保持CO2混相驱替生产；当产量下降后，通过注入水及防窜封窜体系提高波及体积，实现油藏的长期高效开采；
(6)CO2封存阶段
根据油藏情况进行评估，注水泥塞封堵生产层位，实现CO2井下封存。
优选的，所述步骤(1)中油藏选择：油藏埋深大于1000m，至少有两个及以上油层，油层间距大于50m。
优选的，所述步骤(1)中布井方式为：至少为一注一采，或一注多采井，或多注多采；井距为100-150m。
优选的，所述CO2原油分离装置利用超临界状态下的CO2与原油的密度差通过重力沉降或旋流离心实现分离，工作压力大于7.32MPa，保证分离过程中CO2一直处于超临近状态。
优选的，所述步骤(4)井下循环多次接触分离阶段：CO2原油分离装置的开启主要通过判断地面产出液是否见气。
优选的，所述步骤(5)混相驱替阶段：当产量下降时，注入水及化学体系提高驱替液的波及体积，生产初期以泡沫体系进行防窜为主，生产后期注入化学堵剂以封窜为主。
优选的，所述步骤(6)CO2封存阶段：根据油藏情况进行评估，无经济效益采出情况下，通过调整生产层位将富集轻烃组分的驱替液注入其他产层；若无其他开发层位，则进行封井处理，通过降低分离压力，将大部分轻烃组分分离采出地面，地层中保留CO2及甲烷气少量轻组分，注水泥塞封堵生产层位，实现CO2井下封存。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，有益效果如下：
本发明在不注入化学剂的基础上通过CO2从油藏抽提富集轻烃组分，实现CO2油藏内循环多级接触混相驱，能够大幅度提高油藏采收率，CO2驱替介质在井下分离循环注入，总体上大大降低了CO2注入量，减少了地面分离处理CO2产出液困难等一系列问题，同时CO2驱替全过程保持超临界状态，减少了对地下工具管材的腐蚀，该方法在实现CO2埋存的基础上，大大的扩展了CO2混相驱的油藏适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的井下多级接触分离CO2混相驱方法示意图；
图2附图为本发明的CO2多级接触混相示意图。
其中，在图1中：1-注入井，2-生产井，3-井口套管闸门，4-第一油套环空，5-油管，6-第一CO2原油分离装置，7-上部产层，8-第一封隔器，9-第一筛管，10-第一丝堵，11-下部产层，12-第二封隔器，13-第二CO2原油分离装置，14-第二油套环空，15-第三封隔器，16-增压泵，17-第二筛管，18-第二丝堵。
具体实施方式
下面将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。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种井下多级接触分离实现CO2混相驱的方法。首先将具有一定压力流速的超临界CO2气体从注入井1的井口套管闸门3注入，通过第一油套环空4向下运移，在第一封隔器8的阻挡下，注入上部产层7，在地层中运移，不断与原油作用，进行CO2非混相驱，生产井2正常生产，在第二封隔器12和第三封隔器15的作用下，产出液从第二油套环空14进入第二CO2原油分离装置13(未开启)，并从生产井油管向上产出，实时监测分析产出液情况，当生产井2产出液发现CO2后，开启井下第二CO2原油分离装置13，产出液降压分离，分离的油从油管向上运移产出，含有一定轻烃组分的CO2驱替液从油管向下运移，通过增压泵16增压注入下部产层11，与原油进行二次接触驱替，驱替液进入注入井1油管，向上生产，下部产层以CO2非混相驱生产，监测注入井产出液情况，发现CO2后，开启注入井1井下第一CO2原油分离装置6，从下部产层出来的产出液通过井下第一CO2原油分离装置6进行分离，原油从油管5向上产出，分离的含有轻烃组分的CO2驱替液进入第一油套环形空间4，与通过注入井套管闸门3补充的CO2混合后注入上部产层7，CO2驱替液在上下产层经过多次接触分离循环注入，经过多次循环接触抽提分离，CO2驱替液富含原油的C2-C6组分，使其与原油的混相压力得到极大的降低，在不断的循环驱替过程中逐渐实现CO2混相驱，使得采收率得到大大提高。
实施例2
如图2所示，本发明提供了井下多级接触分离实现CO2混相的原理示意图。首先对CO2、原油C2-6组分和原油C7以上组分做三组分相图。CO2气体从注入井1，注入上部产层7，与地层原油F接触，混合进入生产井2，混合组分经过井下第二CO2原油分离装置13分离为G1和L1两相，L1组分从油管向上运移产出，G1组分从油管向下运移，通过增压泵16增压注入下部产层11，与原油F进行二次接触驱替，驱替液进入注入井1的油管，通过井下第一CO2原油分离装置6进行二次分离，得到G2和L2两相，L2组分从油管5向上运移从注入井1产出，G1组分进入第一油套环形空间4，与通过注入井套管闸门3补充的CO2混合后注入上部产层7，与地层原油F进行三次接触，经过井下第二CO2原油分离装置13分离为G3和L3两相，继续循环分离注入，经过多次接触后，驱替液组分达到CP点，此时在地层中实现CO2混相驱。
实施例3
利用本发明具体方法如下：
(1)选择油藏及布井。综合分析已有地质和油藏认识，明确剩余油可采储量规模，油层与井筒的连通关系，原油组成及性质。选择油藏埋深大于1000m，至少有两个及以上油层，油层间距大于50米。
通过油藏数值模拟预测产能及经济评价，确定布井方式。至少为一注一采，或一注多采井及多注多采，井距为100-150米。
(2)配套生产管柱。按照设计要求，下入井下CO2原油分离装置、压力控制装置、举升装置、封隔器等。井下CO2原油分离装置主要利用超临界状态下的CO2与原油的密度差通过重力沉降或旋流离心实现分离。工作压力大于7.32MPa，保证分离过程中CO2一直处于超临近状态。
(3)CO2非混相驱阶段。从注入井套管闸门持续注入设计量CO2，控制注入压力，使CO2经过油套环空进入上部产层，进行初次接触抽提，此时以非混相驱替为主，生产井正常生产，监测分析产出液情况。
(4)井下循环多次接触分离阶段。当生产井产出液发现CO2后，开启井下CO2原油分离装置，产出液降压分离，分离的油从油管向上运移产出，含有一定轻烃组分的CO2驱替液从油管向下运移，通过增压泵增压注入下部产层，与原油进行二次接触驱替，驱替液进入注入井油管，通过注入井井下CO2原油分离装置，原油从油管向上产出，分离的含有轻烃组分的CO2驱替液继续注入上部产层，CO2驱替液在上下产层经过多次接触分离实现循环注入，同时根据地面生产动态，通过注入井套管闸门及时向地层补充CO2。
(5)混相驱替阶段。经过多次抽提后的CO2驱替液，富含原油中的C2-C6组分，使其与原油的混相压力得到极大的降低，在驱替过程中实现CO2混相，采收率得到大大提高。根据地面生产动态，通过注入井套管闸门及时向地层补充CO2，保持CO2混相驱替生产。当产量下降时，适当注入水及化学剂提高驱替液的波及体积，生产初期以泡沫体系进行防窜为主，生产后期注入化学堵剂以封窜为主。
(6)CO2封存阶段。根据油藏情况进行评估，无经济效益采出情况下，可以通过调整生产层位将富集轻烃组分的驱替液注入其他产层。若无其他开发层位，则进行封井处理，通过降低分离压力，将大部分轻烃组分分离采出地面，地层中保留CO2及甲烷气等轻组分，注水泥塞封堵生产层位，实现CO2井下封存。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择油藏及布井
综合分析已有地质和油藏认识，明确剩余油可采储量规模，油层与井筒的连通关系，原油组成及性质，通过油藏数值模拟预测产能及经济评价，确定布井方式；
(2)配套生产管柱
按照设计要求，安装常规生产设备，如CO2原油分离装置、压力控制装置、举升装置、封隔器、增压泵；
(3)CO2非混相驱阶段
从注入井套管闸门持续注入设计量CO2，控制注入压力，使CO2经过油套环空进入上部产层，进行初次接触抽提，此时以非混相驱替为主，生产井正常生产，监测分析产出液情况；
(4)井下循环多次接触分离阶段
当生产井产出液发现CO2后，开启井下CO2原油分离装置，产出液降压分离，分离的油从油管向上运移产出，含有轻烃组分的CO2驱替液从油管向下运移，通过增压泵增压注入下部产层，与原油进行二次接触驱替，驱替液进入注入井油管，通过注入井井下CO2原油分离装置，原油从油管向上产出，分离的含有轻烃组分的CO2驱替液继续注入上部产层，CO2驱替液在上部产层、下部产层经过多次接触分离实现循环注入，同时根据地面生产动态，通过注入井套管闸门及时向地层补充CO2；
(5)混相驱替阶段
经过多次抽提后的CO2驱替液，富含原油中的C2-C6组分，使其与原油的混相压力得到极大的降低，在驱替过程中实现CO2混相，采收率得到大大提高；根据地面生产动态，通过注入井套管闸门及时向地层补充CO2，保持CO2混相驱替生产；当产量下降后，通过注入水及防窜封窜体系提高波及体积，实现油藏的长期高效开采；
(6)CO2封存阶段
根据油藏情况进行评估，注水泥塞封堵生产层位，实现CO2井下封存。
2.根据权利要求1所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(1)中油藏选择：油藏埋深大于1000m，至少有两个及以上油层，油层间距大于50m。
3.根据权利要求1所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(1)中布井方式为：至少为一注一采，或一注多采井，或多注多采。
4.根据权利要求3所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(1)中布井的井距为100-150m。
5.根据权利要求1所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述CO2原油分离装置利用超临界状态下的CO2与原油的密度差通过重力沉降或旋流离心实现分离。
6.根据权利要求5所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述CO2原油分离装置工作压力大于7.32MPa，保证分离过程中CO2一直处于超临近状态。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(4)井下循环多次接触分离阶段：CO2原油分离装置的开启主要通过判断地面产出液是否见气。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(5)混相驱替阶段：当产量下降时，注入水及化学体系提高驱替液的波及体积，生产初期以泡沫体系进行防窜为主，生产后期注入化学堵剂以封窜为主。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(6)CO2封存阶段：根据油藏情况进行评估，无经济效益采出情况下，通过调整生产层位将富集轻烃组分的驱替液注入其他产层。
10.根据权利要求1-6任一项所述的一种井下多级接触分离实现CO2混相驱油的方法，其特征在于，所述步骤(6)CO2封存阶段：若无其他开发层位，则进行封井处理，通过降低分离压力，将大部分轻烃组分分离采出地面，地层中保留CO2及甲烷气少量轻组分，注水泥塞封堵生产层位，实现CO2井下封存。
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