CN115110926A - 特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置及方法，所述装置包括注液泵、若干根立管和若干个收集罐；相邻两根立管的顶端或底端由弯管交替地进行串联，以使若干根所述立管形成串联的通路；若干个所述收集罐串联；所述注液泵的出口通过管路与所述通路的入口端相连，所述通路的出口端通过管路与注入井井口装置的注入口可拆卸地相连；注入井井口装置的产出口通过管路与若干个串联设置的收集罐中的第一个收集罐入口相连，最后一个收集罐的出口通过管路与所述注液泵的入口相连。本发明所提供的装置及方法采用提高微距离冲刷次数和液相辅助携带原油的原理，实现了分时控量注采，提升了现有吞吐开发方式的采用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置及方法，属于油田开发开采技术领域。
背景技术
特低渗、超低渗油藏因孔隙微小，渗流阻力高，采用注水等常规方式进行开发，开发效果差。其中，注水困难是无法补充能量的核心问题，因气体具有渗流阻力低、补充地层能量快等特点，所以注气技术在特低渗、超低渗油藏中应用较为广泛。但驱替效果也因气窜等现象影响较大，该类油藏渗透率通常小于1mD，处于可适量注水，但注水困难；也可注气驱替，但易于气窜的两难局面。
其中，注气吞吐开发是开发该类油藏的一种方法。吞吐开发方式要求连续不断地将气体注入地层(“吞”的过程)，通过焖井憋压的方式，使气体尽量多地进入到小的孔隙，使气体介质与原油充分接触、交换；之后通过快速排出气体(“吐”的过程)，携带原油产出。注气吞吐开发过程中，一个“吞”和“吐”的过程成为一个吞吐周期，但在实施4个周期后，产出效果即显著下降。
目前，在特低渗、超低渗油藏吞吐开发过程中通常使用二氧化碳气体，开发过程中通过排出二氧化碳气体携带部分原油产出。但是，单位体积气体所携带原油的能力远低于液体。并且在一个吞吐周期内的气体波及区域，经历气体一进一出两次冲刷，驱替效率低。
因此，提供一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置。
本发明的另一个目的还在于提供一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发方法。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置，其中，所述装置包括：注液泵、若干根立管和若干个收集罐；
相邻两根立管的顶端或底端由弯管交替地进行串联，以使若干根所述立管形成串联的通路；
若干个所述收集罐串联；
所述注液泵的出口通过管路与所述通路的入口端相连，所述通路的出口端通过管路与注入井井口装置的注入口可拆卸地相连；
注入井井口装置的产出口通过管路与若干个串联设置的收集罐中的第一个收集罐入口相连，最后一个收集罐的出口通过管路与所述注液泵的入口相连。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，若干根所述立管内分别安装有液位计。所述液位计可以用来判断气体进入立管的位置，若立管内气体过多，且气体接近注液泵时，可以关闭入口阀门并开启放气阀排出气体，待立管内水位稳定后，再开启入口阀门。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，串联相邻两根立管顶端的弯管上安装有放气阀，且所述弯管为最靠近注液泵一侧的弯管。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，若干根所述立管的内径不小于50mm。
本发明中，注气后补充注入水过程中，内部高压气体容易反向进入井筒内，乃至立管内。为防止气体进入注液泵引起失效，所用立管有利于气体均匀施压使气体推动立管内水体至注液泵，起到阻止气体的作用。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述收集罐至少为两个。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述收集罐设置有搅拌器。
本发明中，所用收集罐为带有搅拌器的储液罐或运输罐，数量最少位两个，且应满足单次注入总量要求。搅拌器的作用是排出液体中溶解的一定量气体，搅拌作用可以加快气体的释放。作业过程中，靠近井筒的收集罐接收排出流体，流体在罐内扰动大，之后平稳流入后续的收集罐中，扰动降低，且水相静置在底部，注液泵从此处取水注入并将水循环注入注入井内。
另一方面，本发明还提供了一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发方法，其中，所述方法利用以上所述的特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置，其包括：
(1)向注入井中注气；
(2)注气结束后，开启注液泵并通过由若干根所述立管形成的串联通路向注入井中注液；
(3)向注入井中进行第二轮注气；
(4)第二轮注气后，开启注液泵并通过由若干根所述立管形成的串联通路向注入井中进行第二轮注液；
(5)焖井一段时间后，使注液通过井口装置的产出口进入收集罐并收集原油；
(6)重复步骤(4)-步骤(5)，以反复进行排液和再注液。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，所述注气包括注入二氧化碳气体。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，所述注液包括注入水或饱和碳酸钠水溶液。其中，使用饱和碳酸钠水溶液可减少注入水时对已注入CO2的溶解吸收。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)包括：注液过程中实时监控若干根所述立管内的液位，若注液泵连续工作10min以上，且最靠近注入井的立管内有少量气体，判断注液过程稳定；
若立管内气体过多，且气体接近注液泵，停止注液，开启放气阀以排空气体，之后开启注液泵继续进行注液。
其中，本领域技术人员可以根据现场实际情况常规判断立管内的气体的多少。如在现场实际生产中，当最靠近注入井的立管内的气柱高度小于2m时，则可以判断立管内有少量气体。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，所述特低渗、超低渗油藏的渗透率小于1mD。
本发明中，注气吞吐的注入井(注水井、注气井)的井筒结构示意图见图1所示，从图1中可以看出，所述井筒包括套管7及井口装置4，其中，套管7内设置有注气管线8和封隔器9，井口装置4设置有注入口5和产出口6；由于二氧化碳具有腐蚀性等特殊原因，井筒管柱多采用耐腐蚀及耐高压材质制成。
本发明中，设特低渗、超低渗油藏厚度为H，温度为T，压力(井底)为P。油藏岩石及孔隙各向均匀，单井注入条件下无边界。设常规吞吐方法的注气量为Vg-in；采用本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法，后续增注水为Vw-in。
常规吞吐方法的实施工艺包括：沿注入口注入气体，之后憋压，再由产出口排出气体。气体在油藏内以井为中心径向分布，见图2a-图2b所示，其中注气量为Vg-in时的气体边界半径为Rg1，压力为P。注入时，气体前缘由井中心运移到边界处；排出时，井底压力由压力P降低至Pout，气体在压差驱动下在油藏孔隙内反向运移一定距离，即冲刷1次，其驱油效果见图3a和图3b所示，其中，图3a显示的是注气过程，气体(CO2)沿孔道向油藏深部运移；图3b显示的是排气过程，气体(CO2)沿孔道将油藏原油携带、运移产出。从图3a和图3b中可以看到，经过焖井等作用，原油与CO2之间有一定程度的溶解和组分交换过程，原油物性小幅改变(颜色)。之前吸附在岩石壁上的油膜部分被剥离下来，该部分(Qfr)有助于提高采收率；但反向流动时，也使小部分已经成游离态的油滴重新被岩石壁吸附，该部分(Qad)降低了采收率。
在特低渗、超低渗油藏中，1mD级别的渗透率仍可使气体前缘缓慢前进，即焖井过程的压力损耗很大，这意味着返排时气体压差小，产出的气体和原油量不高。
为解决这一问题，本发明利用液体(水或者饱和碳酸钠水溶液等)和气体在孔隙内可形成“贾敏效应”，产生阻力叠加的原理，发明了水环墙结合注液压力反复变压的吞吐方法，使注入气体充分发挥进入小孔隙、剥离油膜的优势作用。
现以注水为例，说明本发明提供的方法的具体步骤以及可取得的技术效果：
第1轮注气及第1轮注水：在注气后补加注水，即注气后再注一定量的水。此时，气体边界半径由Rg1增加至Rg2，Rg2-Rg1＝d，压力Pinw≥P；水的边界半径为Rinw1，参见图4a-图4b和图4c-图4d。
第2轮注气及第2轮注水：再进行第2轮注气，之后再补加注水，参见图4e-图4f和图4g-图4h。受渗透率影响，第1轮注气压力损失较多，而在“贾敏效应”的作用下，注水与气体交互在孔隙内形成高阻力区域，使第1轮注水形成水环墙(即图4g和图4h中所示的第1轮注水环面)。在水环墙和第2轮注水外边界形成了对第2轮注入气体的封闭空间。
反复排水和再注水：针对第2轮注水空间进行反复排水和再注水，在水环墙的辅助阻挡下，使注入水对第2轮注入气体反复施加变压，井底压力在Pinw-Pout间变化，变化次数即冲刷次数。多次冲刷后的效果示意如图3c所示，从图3c中可以看出，之前吸附在岩石壁上的油膜大部分被剥离下来，即Qfr显著增加；同时，反复的流动，也使已经成游离态的油滴重新被岩石壁吸附的概率大幅降低，即Qad显著降低，则采收率大幅提高。
最后卸压，使全部气体排出的过程中，部分原油被两轮注入水所携带产出，其携带效率显著高于气体携带，对提高采收率贡献显著。
与现有技术相比，本发明的技术方案可以达到的效果如下：
1.本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法利用液体多次变压驱动和反向运动，改善了常规注气吞吐方法采油效率过低的情况；
2.本发明所提供的方法提高了气体在孔隙微距离内的冲刷次数，增强了组分交换作用，具备提高驱油效率的潜力；
3.本发明所提供的方法利用在孔隙内部增加的液体辅助携带原油，增强了采出效率。
综上，本发明所提供的装置及方法采用提高微距离冲刷次数和液相辅助携带原油的原理，实现了分时控量注采，提升了现有吞吐开发方式的采用效率。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明注气吞吐的注入井的井筒结构示意图。
图2a为常规注气吞吐方法中气体在油藏内分布的示意图(俯视图)。
图2b为常规注气吞吐方法中气体在油藏内分布的示意图(截面图)。
图3a为常规注气吞吐方法的驱油效果示意图(注气过程)。
图3b为常规注气吞吐方法的驱油效果示意图(排气过程)。
图3c为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法的驱油效果示意图。
图4a为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第一轮注气后气体在油藏内分布的示意图(俯视图)。
图4b为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第一轮注气后气体在油藏内分布的示意图(截面图)。
图4c为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第一轮注水后气体及水在油藏内分布的示意图(俯视图)。
图4d为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第一轮注水后气体及水在油藏内分布的示意图(截面图)。
图4e为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第二轮注气后气体及水在油藏内分布的示意图(俯视图)。
图4f为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第二轮注气后气体及水在油藏内分布的示意图(截面图)。
图4g为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第二轮注水后气体及水在油藏内分布的示意图(俯视图)。
图4h为本发明所提供的分时控量注采吞吐开发方法中第二轮注水后气体及水在油藏内分布的示意图(截面图)。
图5为本发明实施例提供的特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置的结构示意图。
图6为对比例1中提供的常规注采吞吐开发装置的结构示意图。
主要附图标号说明：
1-第一立管；
2-第二立管；
3-第三立管；
4-井口装置；
5-注入口；
6-产出口；
7-套管；
8-注气管线；
9-封隔器；
10-液位计；
11-放气阀；
12-注液泵；
13-入口阀门；
14-第一出口阀门；
15-第二出口阀门；
16-收集罐。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中，术语“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置，其结构示意图如图5所示，从图5中可以看出，所述装置包括：注液泵12、第一立管1、第二立管2、第三立管3和七个收集罐16(图中仅示意了一个收集罐)；
相邻两根立管的顶端或底端由弯管交替地进行串联，以使第一立管1、第二立管2、第三立管3形成串联的通路；
七个所述收集罐16串联；
所述注液泵12的出口通过管路与所述通路的入口端相连，所述通路的出口端通过管路与注入井井口装置的注入口可拆卸地相连；
注入井井口装置的产出口通过管路与七个串联设置的收集罐16中的第一个收集罐入口相连，最后一个收集罐的出口通过管路与所述注液泵12的入口相连。
本实施例中，第一立管1、第二立管2、第三立管3内分别安装有液位计10。
本实施例中，串联相邻两根立管顶端的弯管上安装有放气阀11，且所述弯管为最靠近注液泵12一侧的弯管。
本实施例中，第一立管1、第二立管2、第三立管3的内径均不小于50mm。
本实施例中，所述收集罐16设置有搅拌器。
本实施例中，所述注入井的井筒包括套管7及井口装置，其中，套管7内设置有注气管线8和封隔器9，井口装置设置有注入口和产出口；所述注入口设置有入口阀门13，产出口分别设置有第一出口阀门14和第二出口阀门15。
由于二氧化碳具有腐蚀性等特殊原因，本实施例中所用的井筒管柱采用耐腐蚀及耐高压材质制成。
实施例2
本实施例提供了一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发方法，其是利用实施例1提供的所述装置实现的，所述方法包括以下具体步骤：
本实施例中，以某特低渗油区块吞吐开发为例，设计第1轮注气和第2轮注气分别注1000吨CO2气体；第1轮注水和第2轮注水的量均为100m3；
七个收集罐的容积均为20m3，注液泵为35MPa的高压注水泵；
1)第1轮注气1000吨后关闭入口阀门；
2)在七个收集罐中准备好120m3的注入水。开启注水泵，当压力达到31MPa后，缓慢开启入口阀门。通过液位计监控三根立管内的液位，若注水泵连续工作10min以上，且液位计显示仅第一立管内有少量气体时，判断注水过程基本稳定，累计注水100m3即可停泵，关闭入口阀门；若立管内气体过多，且接近注水泵时，关闭入口阀门及其主阀，开启立管上的放气阀、入口阀门和第二出口阀门，排空气体后关闭放气阀、入口阀门和第二出口阀门。之后开启注水泵，憋压31MPa后，再缓慢开启入口阀门，重复上述步骤进行注水；
3)完成注水量为100m3的第1轮注水后，关闭注水泵和入口阀门。准备好注气流程后，再开启入口阀门，进行第2轮注气，注入1000吨的CO2气体后关闭入口阀门；
4)重复步骤2)进行第2轮注水；
5)完成注水量为100m3的第2轮注水后关闭注水泵和入口阀门，关闭1天后，再开启第一出口阀门，使注入水快速返排进入收集罐内；
6)收集原油后，开启下一个周期，重复步骤4)-步骤5)，直至完成设计反复次数，或设计的压降值。
7)执行最后包含气体返排的“吐”过程，收集原油，完成此次注气设计。
对比例1
本对比例提供了一种常规注采吞吐开发装置，其结构示意图如图6所示，从图6中可以看出，所述装置包括：收集罐16及注入井井筒；
所述注入井的井筒包括套管7及井口装置，其中，套管7内设置有注气管线8和封隔器9，井口装置设置有注入口和产出口；所述注入口设置有入口阀门13，产出口设置有第二出口阀门15。
对比例2
本对比例提供了一种常规注采吞吐开发方法，其是利用对比例1提供的常规注采吞吐开发装置实现的，本对比例以某特低渗油区块吞吐开发为例，日注CO2气体100吨，通过注入口向垂直注入井累计注入1000吨CO2气体；普通焖井1个月(压力由井口注入30MPa降至5MPa)后，井口放空排气，收集原油。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (11)
1.一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置，其特征在于，所述装置包括：注液泵、若干根立管和若干个收集罐；
相邻两根立管的顶端或底端由弯管交替地进行串联，以使若干根所述立管形成串联的通路；
若干个所述收集罐串联；
所述注液泵的出口通过管路与所述通路的入口端相连，所述通路的出口端通过管路与注入井井口装置的注入口可拆卸地相连；
注入井井口装置的产出口通过管路与若干个串联设置的收集罐中的第一个收集罐入口相连，最后一个收集罐的出口通过管路与所述注液泵的入口相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，若干根所述立管内分别安装有液位计。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，串联相邻两根立管顶端的弯管上安装有放气阀，且所述弯管为最靠近注液泵一侧的弯管。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，若干根所述立管的内径不小于50mm。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述收集罐至少为两个。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述收集罐设置有搅拌器。
7.一种特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1-6任一项所述的特低渗、超低渗油藏用分时控量注采吞吐开发装置，其包括：
(1)向注入井中注气；
(2)注气结束后，开启注液泵并通过由若干根所述立管形成的串联通路向注入井中注液；
(3)向注入井中进行第二轮注气；
(4)第二轮注气后，开启注液泵并通过由若干根所述立管形成的串联通路向注入井中进行第二轮注液；
(5)焖井一段时间后，使注液通过井口装置的产出口进入收集罐并收集原油；
(6)重复步骤(4)-步骤(5)，以反复进行排液和再注液。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述注气包括注入二氧化碳气体。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述注液包括注入水或饱和碳酸钠水溶液。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：注液过程中实时监控若干根所述立管内的液位，若注液泵连续工作10min以上，且最靠近注入井的立管内有少量气体，判断注液过程稳定；
若立管内气体过多，且气体接近注液泵，停止注液，开启放气阀以排空气体，之后开启注液泵继续进行注液。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述特低渗、超低渗油藏的渗透率小于1mD。
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