CN115075790A - 火驱油层燃烧状态的判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火驱油层燃烧状态的判断方法，包括：注气井点火成功后，监测生产井井口产出气的气体组分，当产出气中CO2的含量平稳后，监测产出气中H2S的含量；当产出气中H2S的含量上升至一个平稳的值时，说明油层进入稳定燃烧状态。本发明解决了现有技术中无法准确识别储层是否达到稳定燃烧状态的问题。
Description
技术领域
本发明涉及稠油开采技术领域，具体而言，涉及一种火驱油层燃烧状态的判断方法。
背景技术
火驱技术指从注气点火井向油层内注入空气，用电点火器或化学剂将油层点燃，燃烧产生热量、气体、水蒸汽和气态烃等形成多种驱替作用，具有高采收率、低能耗、低污染等技术优势，它一直被认为是一种极具潜力的稠油及超稠油开采方法。在油田实际开发过程中，注气井连续注入空气或氧气，将储层点燃之后，需要对地层燃烧状态进行实时跟踪，做出判断，根据结果，实时指导现场，因此，储层点燃之后，与生产井连通通道的油层什么时候进入稳定燃烧阶段，及是否为稳定燃烧状态的判断尤为重要。
目前火烧油层地层原油稳定燃烧状态的判断主要根据观察井测量温度，及根据生产井井口二氧化碳的含量，储层点燃之后，时间间隔不长，多数生产井井口二氧化碳含量就趋于近似，况且二氧化碳含量在点火初期和稳定燃烧期变化微妙，没有过渡期，无法识别储层是否达到稳定燃烧状态，不能给出确切的稳定燃烧时间、稳定燃烧持续时间及非稳定燃烧状态。再者，火驱开发过程中，通常情况下，一口注气井周围会分布多口生产井，而由于储层的非均质性，火线并不会按注气井位圆点，圆形推进，一般沿着储层较好的方向推进较快，因此，有必要识别不同生产井与注气井间原油燃烧状况的程度，为后期生产调控提供有力依据。目前的方法大都建立主要依靠地面埋线，测量电阻率来实现，该方法周期长，成本高，不能实时提供数据。
火驱开发过程中，油层燃烧状态的稳定与否直接影响生产井产油量，根据油层的燃烧状态实时调节火驱生产技术参数，它是火驱开发过程中重要的理论依据。研究并建立适用于原油火驱过程中储层原油稳定燃烧状态的快速识别方法，尤为重要，实时判断地层火线推进过程中前缘燃烧状态的动态变化可为生产调控提供依据。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种火驱油层燃烧状态的判断方法，以解决现有技术中无法准确识别储层是否达到稳定燃烧状态的问题。
为了实现上述目的，本发明的一个方面，提供了一种火驱油层燃烧状态的判断方法，包括：注气井点火成功后，监测生产井井口产出气的气体组分，当产出气中CO2的含量平稳后，监测产出气中H2S的含量；当产出气中H2S的含量上升至一个平稳的值时，说明油层进入稳定燃烧状态。
进一步地，判断方法还包括在监测生产井井口产出气的气体组分时，对注气井周围的多个生产井井口的产出气均进行监测，并根据各生产井的产出气中H2S的含量判断火线推进的方向。
进一步地，在判断火线推进方向时，火线以注气井为圆心，沿半径向产出气中H2S含量高的生产井的方向进行推进。
进一步地，在产出气中CO2的含量>12％后，对产出气中H2S的含量进行监测。
进一步地，判断方法还包括当产出气中H2S的含量由平稳下降时，说明油层由稳定燃烧状态进入非稳定燃烧状态。
进一步地，判断方法还包括当产出气中H2S的含量重新上升至平稳时，说明油层重新进入到稳定燃烧状态。
进一步地，在对注气井进行点火时，记录注气井的点火时间，并且每经过预定间隔时间后对生产井井口的气体进行取样。
进一步地，在对产出气中的H2S的含量进行监测时，绘制生产井井口H2S含量变化曲线。
进一步地，在对产出气中的CO2的含量进行监测时，绘制生产井井口CO2含量变化曲线。
进一步地，在对注气井进行点火后的初期，随着注气井日注气量的增加，生产井井口的产出气中出现少部分H2S，并且H2S的含量持续增长直至平稳。
应用本发明的技术方案，利用生产井产出气组分中H2S气体的含量，对H2S的含量进行监测，从而根据H2S含量的变化快速判断出油层的燃烧状态，从而实现判断油层是否为稳定燃烧，何时进入稳定燃烧状态，以及稳定燃烧生产井组间火驱的推进方向的效果，为火驱开发过程中提供及时可靠的数据支撑。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了注气井及生产井的井位分布示意图；
图2示出了根据本发明的火驱油层燃烧状态的判断方法在点火后的CO2和H2S含量变化曲线；
图3示出了在异常工况时CO2和H2S含量变化曲线；
图4示出了根据本发明的火驱油层燃烧状态的判断方法得到的火线的推进方向示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、注气井；20、生产井。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中无法准确识别储层是否达到稳定燃烧状态的问题，本发明提供了一种火驱油层燃烧状态的判断方法。
本实施例提供的一种火驱油层燃烧状态的判断方法，包括注气井10点火成功后，监测生产井20井口产出气的气体组分，当产出气中CO2的含量平稳后，监测产出气中H2S的含量；当产出气中H2S的含量上升至一个平稳的值时，说明油层进入稳定燃烧状态。
本实施例利用生产井20产出气组分中H2S气体的含量，对H2S的含量进行监测，从而根据H2S含量的变化快速判断出油层的燃烧状态，从而实现判断油层是否为稳定燃烧，何时进入稳定燃烧状态，以及稳定燃烧生产井组间火驱的推进方向的效果，为火驱开发过程中提供及时可靠的数据支撑。
本实施例的原理如下：火驱开发生产过程中，生产井20井口会出现多组分气体，当油层成功点燃之后，产出气体CO2含量会趋于平稳，油层处于低温氧化阶段，随着注气量的增加，油层温度逐渐升至高温燃烧所需温度，储层原油将发生高温裂解反应，原油中部分硫元素以H2S的形式释放至生产井20井口，该过程是缓慢进行的，H2S含量会呈现线性增加趋势，当增至平稳时说明油层已进入稳定燃烧状态，如果油层不是稳定燃烧的情况，产出H2S会出现波动，而非平稳。因此，在稳定燃烧状态和非稳定燃烧状态时，油层燃烧产生的H2S含量存在差异性。因此通过这个含量可以识别燃烧状态以及火线推进方向。
在本实施例中，判断方法还包括根据H2S的含量判断火线推进的方向，具体而言，在监测生产井20井口产出气的气体组分时，对注气井10周围的多个生产井20井口的产出气均进行监测，并根据各生产井20的产出气中H2S的含量判断火线推进的方向。并且在判断火线推进方向时，火线以注气井10为圆心，沿半径向产出气中H2S含量高的生产井20的方向进行推进。
优选地，当产出气中CO2的含量>12％时，可以认为产出气中CO2的含量达到平稳，然后再对产出气中H2S的含量进行监测。
在本实施例中，判断方法还包括当产出气中H2S的含量由平稳下降时，说明油层由稳定燃烧状态进入非稳定燃烧状态；当产出气中H2S的含量重新上升至平稳时，说明油层重新进入到稳定燃烧状态。如果注气井10不能平稳注气，或者其他因素导致油层不能稳定燃烧的时候，H2S的含量会下降，这说明油层从稳定燃烧状态转至非稳定燃烧状态。如果通过采取一定的措施，调控生产参数，异常工况及时得到解决，但油层已进入非稳定燃烧状态时，可以根据H2S含量从非稳定燃烧状态的低含量变至稳定燃烧状态时平稳的含量为止，说明油层重新进入稳定燃烧状态。
在本实施例中，在对注气井10进行点火时，记录注气井10的点火时间，并且每经过预定间隔时间后对生产井20井口的气体进行取样，进行CO2含量和H2S含量的定期测量。根据测量得到的数据，在对产出气中的H2S的含量进行监测时，绘制生产井20井口H2S含量变化曲线，在对产出气中的CO2的含量进行监测时，绘制生产井20井口CO2含量变化曲线。CO2含量变化曲线和H2S含量变化曲线可以通过计算机软件进行自动绘制，并且可以绘制在同一张图表中，以便于更直观地得到CO2含量和H2S含量的变化。
在本实施例中，在对注气井10进行点火后的初期，随着注气井10日注气量的增加，生产井20井口的产出气中出现少部分H2S，并且H2S的含量持续增长直至平稳。
以下列举一个具体的实施例：
火驱时注气井10及生产井20的井位分布如图1所示，A为注气井10，b系列为注气井10周围以50m井距排列的生产井20，c系列为距注气井10距离为100m范围的生产井20。先对注气井10进行注气点火，根据周围b系列的生产井20井口产出气体组分，判断点火的成功。
注气井10点火之前，b系列的生产井20井口不出气，记录注气井10点火时间，间隔两天之后，对b系列的生产井20采取气体组分的定期测量，本实施例的预定间隔时间为2天，依据取样时间可以依次命名为1#样、2#样…。其中，b1生产井气体组分数据如图2所示，当取样至3#样的时候，b1生产井产出气体组分中CO2趋于平稳，无氧气含量，证明油层点火成功，但它证明不不了油层何时进入稳定燃烧状态，因为油层不可能在6天之内进入稳定燃烧状态。这种情况下，可以在测量CO2含量的同时跟踪产出气体中H2S的含量，判断油层何时进入稳定燃烧状态。通过绘制生产井20井口H2S含量变化曲线，如图2所示，当取至10#样时，即点火之后20天，H2S含量趋于平稳，证明油层才进入稳定燃烧状态。因为原油中的硫分，在高温条件下，在油层高温燃烧状态下经过一系列物理化学反应生成H2S气体从生产井20井口产出。由于，储层原油性质相差不大，当井口H2S含量趋于平稳时，说明地层原油燃烧稳定，火驱稳步推进。由于b系列的生产井20离注气井10近，用该系列的生产井20产出气体组分变化可以实时了解并判断油层燃烧状态的稳定与否。
当注气井10因有些因素不能正常注气，并且持续一段时间，不能判断油层是否为稳定燃烧时，可以结合产出气体H2S含量来判断，如图3所示，对应注气井10周围生产井20产出气体组分中CO2趋于平稳从工况异常起至11#号取样时间，而对应的H2S含量从4#取样时间开始明显负线性下降，证明油层从4#取样时间左右开始进入非稳定燃烧状态，导致油层原油不能充分燃烧，产生H2S含量不及稳定燃烧时的含量。
如果异常工况及时得到解决，油层已进入非稳定燃烧状态时，通过采取一定的措施，调控生产参数，判断油层是否转变为稳定燃烧状态时，可以根据H2S含量从非稳定燃烧状态的低含量变至稳定燃烧状态时的平稳含量为止，说明该阶段油层重新进入稳定燃烧状态。
火驱开发过程中，在地层所有参数都均匀均质的条件下，注气井10火线以注气井10位圆心，相同半径，以圆形向各个方向推进，例如图1，以注气井10为圆心，向b系列6口生产井20方向均匀推进。但现实工况下，因地层的非均质性，火线难以均匀推进，而是向储层好的方向优先推进，这时候可以结合不同生产井20井口H2S含量判断火线的推进方向，更好地服务于生产。根据火线推进方向，及时调整生产参数，优化生产措施，调整火线使其尽可能均匀推进。例如：注气井10为中心，根据b系列和c系列的生产井20同一时间段的井口H2S含量，如下表所示，来判断火线推进方向。
| 生产井井号 | b1 | b2 | b3 | b4 | b5 | b6 | c1 | c2 | c3 | c4 | c5 | c6 |
| H<sub>2</sub>S含量/ppm | 2500 | 690 | 1020 | 1130 | 2453 | 2460 | 2269 | 2358 | 569 | 2477 | 2341 | 558 |
从上表中可以看到，火线在b1、b5、b6、c1、c2、c4和c5方向推进，上述生产井20周围地层原油受火线影响较大，原油充分燃烧，而其余生产井20受火线影响较小，说明离注气井10同等距离的生产井20之间受火线影响程度不一样。火线推进方向如图4所示。
需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、解决了现有技术中无法准确识别储层是否达到稳定燃烧状态的问题；
2、根据H2S含量的变化快速判断出油层的燃烧状态，从而实现判断油层是否为稳定燃烧，何时进入稳定燃烧状态的效果；
3、根据H2S的含量判断火线推进的方向，从而实现判断稳定燃烧生产井组间火驱的推进方向的效果。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种火驱油层燃烧状态的判断方法，其特征在于，包括：
注气井(10)点火成功后，监测生产井(20)井口产出气的气体组分，当所述产出气中CO2的含量平稳后，监测所述产出气中H2S的含量；
当所述产出气中H2S的含量上升至一个平稳的值时，说明油层进入稳定燃烧状态。
2.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，所述判断方法还包括在监测所述生产井(20)井口产出气的气体组分时，对所述注气井(10)周围的多个生产井(20)井口的产出气均进行监测，并根据各所述生产井(20)的产出气中H2S的含量判断火线推进的方向。
3.根据权利要求2所述的判断方法，其特征在于，在判断火线推进方向时，火线以所述注气井(10)为圆心，沿半径向产出气中H2S含量高的生产井(20)的方向进行推进。
4.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，在所述产出气中CO2的含量>12％后，对所述产出气中H2S的含量进行监测。
5.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，所述判断方法还包括当所述产出气中H2S的含量由平稳下降时，说明油层由稳定燃烧状态进入非稳定燃烧状态。
6.根据权利要求5所述的判断方法，其特征在于，所述判断方法还包括当所述产出气中H2S的含量重新上升至平稳时，说明油层重新进入到稳定燃烧状态。
7.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，在对所述注气井(10)进行点火时，记录所述注气井(10)的点火时间，并且每经过预定间隔时间后对所述生产井(20)井口的气体进行取样。
8.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，在对所述产出气中的H2S的含量进行监测时，绘制生产井(20)井口H2S含量变化曲线。
9.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，在对所述产出气中的CO2的含量进行监测时，绘制生产井(20)井口CO2含量变化曲线。
10.根据权利要求1所述的判断方法，其特征在于，在对所述注气井(10)进行点火后的初期，随着所述注气井(10)日注气量的增加，所述生产井(20)井口的产出气中出现少部分H2S，并且H2S的含量持续增长直至平稳。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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