CN115898347B - 一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，包括：对水力压裂后的页岩油藏进行多轮次吞吐作业；吞吐作业的步骤包括：获取起泡剂，并将起泡剂和空气注入页岩油藏，生成空气泡沫；关闭生产井；判断地层温度是否低于第二温度阈值，若是，利用电加热器对地层加热；判断地层温度是否高于第三温度阈值，若是，则停止加热；对生产井进行焖井处理，达到焖井预设时间后，判断生产井气体含氧浓度是否低于第四浓度阈值，若是，进行开采；判断油藏压力是否小于或者等于第五压力阈值且地层温度是否小于或者等于第六温度阈值，若是，则进行下一轮吞吐作业。本发明解决了气窜严重，不能充分与原油发生氧化反应，开发效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明涉及页岩油开发技术领域，特别是涉及一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法。
背景技术
非常规油气藏在我国油气开发中发挥着越来越重要的作用，尤其是页岩油藏。中国页岩油资源丰富，据统计，中国页岩油可采资源量为55×108吨，占全球可采资源量的9.7％。该类油藏主要发育微纳米级孔径，其孔隙度和渗透率较低，流体赋存状态复杂，导致储层内油气难以流动。目前该类油藏主要采用水力压裂的方式进行开发，但经水力压裂后存在以下问题：1)压裂后产油速率递减快，采收率通常低于10％；2)压裂后反排水量仅占井总量的10％～40％，大部分水滞留于储层，阻碍油藏流体的流动；3)部分储层天然裂缝不发育或者处于半封闭状态，经水力压裂后难以形成缝网结构。因此，目前亟需寻找水力压裂衰竭开发后提高页岩油藏采收率的接替方法。国内外研究学者通过开展物理模拟和数值模拟发现，经水力压裂后开展注气吞吐能大幅度提高采收率。李凤霞等(李凤霞，王海波，周彤，韩玲。页岩油储层裂缝对CO2吞吐效果的影响及孔隙动用特征[J]。石油钻探技术，2022，50(02):38-44。)经研究发现CO2吞吐能快速提高大孔道中原油的采出程度，而小孔道中CO2对原油的抽提和传质过程缓慢，难以动用。
近年来，注空气技术被引入页岩油藏的开发中，注入空气与原油发生氧化反应，从而放出大量热量促使页岩内部产生大量热致裂缝，提高储层导流能力。中国专利CN2020108683011.公开了一种空气吞吐开发低熟页岩油的方法，该方法的核心步骤为将空气注入页岩油藏，通过多轮次吞吐产生燃烧腔，扩大单井控制范围，从而改善页岩油藏开发效率。但在注气吞吐的注气阶段，注气井间存在人工裂缝带窜扰，导致气体注入阶段会发生严重气窜，不能充分进入基质与原油接触发生氧化反应，无法建立持续稳定的燃烧前缘，整体开发效率差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法。本发明解决了气体注入阶段的气窜严重，不能充分与原油发生氧化反应，开发效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，包括：
对水力压裂后的页岩油藏进行多轮次吞吐作业；进行吞吐作业的轮数为N；N为大于1的正整数；
所述吞吐作业的步骤包括：
获取起泡剂，并将所述起泡剂和空气注入所述页岩油藏，以生成空气泡沫；
利用压力传感器判断所述页岩油藏所在的地层压力是否稳定，若否，则依次向地层注入稳泡剂和空气，并关闭生产井；若是，则关闭生产井；
向地层注入空气，获取注入空气压力值，并判断所述注入空气压力值是否达到第一压力阈值范围，若是，停止注入空气；
获取地层温度，判断所述地层温度是否低于第二温度阈值，若是，则利用电加热器对地层加热；判断所述地层温度是否高于第三温度阈值，若是，则停止加热，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；
对生产井进行焖井处理，达到焖井预设时间后，获取所述生产井气体含氧浓度，判断所述生产井气体含氧浓度是否低于第四浓度阈值，若是，进行开采；若否，则继续进行焖井处理；
获取油藏压力和地层温度，并判断所述油藏压力是否小于或者等于第五压力阈值且所述地层温度是否小于或者等于第六温度阈值，若是，则进行下一轮所述吞吐作业；
第N+1轮所述吞吐作业的生产井进行焖井处理的时间为第N轮所述吞吐作业的生产井进行焖井处理的时间的1～1.5倍；第N+1轮所述吞吐作业的起泡剂的注入量为第N轮所述吞吐作业的起泡剂注入量的1～1.5倍；所述第N+1轮所述吞吐作业中注入页岩油藏的空气注入压力为第N轮所述吞吐作业中注入页岩油藏的空气注入压力的0.8～1倍。
优选地，所述起泡剂为阴离子起泡剂和非离子起泡剂任一种。
优选地，所述稳泡剂为高粘羧甲基纤维素、聚乙烯醇、脂肪酸乙醇酰胺中的一种或多种组合。
优选地，第一轮吞吐作业中起泡剂注入量为0.05PV-0.1PV范围内任一数值。
优选地，所述第一压力阈值范围为原始地层压力的1.2～1.5倍。
优选地，所述第二温度阈值为200℃。
优选地，所述第三温度阈值为300℃。
优选地，所述第四浓度阈值为8％。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，本发明通过往生产井注入空气和起泡剂，利用空气和起泡剂产生的空气泡沫辅助空气吞吐，提升了空气的波及体积，降低了注入空气阶段的气窜，增大了生产井中原油开发的效率。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的岩心泡沫封堵实验和空气泡沫辅助空气吞吐实验装置图；
图3为本发明实施例提供的不同气液比的封堵差压示意图；
图4为本发明实施例提供的不同轮次吞吐采收率示意图；
图5为本发明实施例提供的原始页岩的微观形貌图；
图6为本发明实施例提供的吞吐后页岩的微观形貌图。
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。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。
本发明的目的是提供一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法。本发明解决了气体注入阶段的气窜严重，不能充分与原油发生氧化反应，开发效率低下的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，包括：
步骤100：对水力压裂后的页岩油藏进行多轮次吞吐作业；进行吞吐作业的轮数为N；N为大于1的正整数；
所述吞吐作业的步骤包括：
步骤101：获取起泡剂，并将所述起泡剂和空气注入所述页岩油藏，以生成空气泡沫；
步骤102：利用压力传感器判断所述页岩油藏所在的地层压力是否稳定，若否，则依次向地层注入稳泡剂和空气，并关闭生产井；若是，则关闭生产井；
步骤103：向地层注入空气，获取注入空气压力值，并判断所述注入空气压力值是否达到第一压力阈值范围，若是，停止注入空气；
步骤104：获取地层温度，判断所述地层温度是否低于第二温度阈值，若是，则利用电加热器对地层加热；判断所述地层温度是否高于第三温度阈值，若是，则停止加热，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；
步骤105：对生产井进行焖井处理，达到焖井预设时间后，获取所述生产井气体含氧浓度，判断所述生产井气体含氧浓度是否低于第四浓度阈值，若是，进行开采；若否，则继续进行焖井处理；
步骤106：获取油藏压力和地层温度，并判断所述油藏压力是否小于或者等于第五压力阈值且所述地层温度是否小于或者等于第六温度阈值，若是，则进行下一轮所述吞吐作业；
第N+1轮所述吞吐作业的生产井进行焖井处理的时间为第N轮所述吞吐作业的生产井进行焖井处理的时间的1～1.5倍；第N+1轮所述吞吐作业的起泡剂的注入量为第N轮所述吞吐作业的起泡剂注入量的1～1.5倍；所述第N+1轮所述吞吐作业中注入页岩油藏的空气注入压力为第N轮所述吞吐作业中注入页岩油藏的空气注入压力的0.8～1倍。
进一步的，从阴离子起泡剂和非离子起泡剂(石油磺酸盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚和α-烯烃磺酸钠)中筛选出一种起泡剂，筛选的起泡剂具体应满足的条件为在250～300℃下具有较好的热稳定性。
进一步的，所述稳泡剂为高粘羧甲基纤维素、聚乙烯醇、脂肪酸乙醇酰胺中的一种或多种组合。
进一步的，第一轮吞吐作业中起泡剂注入量为0.05PV-0.1PV范围内任一数值。
进一步的，所述第一压力阈值范围为原始地层压力的1.2～1.5倍。
进一步的，所述第二温度阈值为200℃。
进一步的，所述第三温度阈值为300℃。
进一步的，所述第四浓度阈值为8％。
空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法具体流程为：
(1)从阴离子起泡剂和非离子起泡剂(石油磺酸盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚和α-烯烃磺酸钠)中筛选出一种起泡剂，筛选的起泡剂具体应满足的条件为在250～300℃下具有较好的热稳定性；
(2)向目标井筒内下入电加热器和监测装置。在地面通过实施井组的注气井将起泡剂和空气采用气液同注的方式注入经水力压裂后的页岩油藏；其中，起泡剂的注入量为0.05～0.1PV，起泡剂与空气的体积比为1：1、1：2或1：3。空气泡沫注入完毕后，通过压力传感器观察地层压力2～4天，若地层压力不稳定，向地层注入稳泡剂，其中稳泡剂为高粘羧甲基纤维素、聚乙烯醇、脂肪酸乙醇酰胺的一种或多种，当稳泡剂注入量达到0.02～0.05PV后停止注入，随后注入少量空气将稳泡剂推入空气泡沫段塞；
(3)关闭生产井，通过实施井段的注气井以恒定速率向地层注入空气，为了防止压力高于地层破裂压力，当注入空气压力高于原始地层压力的1.2～1.5倍(第一压力阈值范围)后停止注入空气，监测地层温度，若地层温度低于200℃(第二温度阈值)，开启电加热器，设置电加热器的温度为400℃；当地层温度高于300℃(第三温度阈值)，关闭电加热器。随后焖井10～20天。达到焖井时间后，监测井口产出气体含氧浓度，若含氧浓度低于8％(第四浓度阈值)，开井进行衰竭式开采，待油藏压力下降至原始油藏压力的0.5倍(第五压力阈值)、地层温度下降至150℃(第六温度阈值)以下，实施第二轮吞吐作业。后续吞吐作业的焖井时间和起泡剂注入量为上一轮的1～1.5倍、注入空气为上一轮注入压力的0.8～1倍；
(4)重复步骤(1)～(3)进行3～5轮操作，进一步提高吞吐采收率。
本实施还具体公开了岩心泡沫封堵实验和空气泡沫辅助空气吞吐实验。
(1)起泡剂的筛选
用蒸馏水配置浓度为0.5％的起泡剂溶液100mL，将配置好的起泡剂溶液放入高温高压反应釜中，在300℃下恒温老化48h，评价高温老化前后起泡剂的发泡性能变化。结果见表1。由表可知石油磺酸盐作为起泡剂具有较好的热稳定性，因此选用石油磺酸盐作为起泡剂。表1为起泡剂性能对比，表1如下所示：
表1起泡剂性能对比
(2)岩心泡沫封堵实验
如图2所示，通过开展室内泡沫封堵实验，评价最优气液比。实验装置包括：空气压缩机、流量计、燃烧管、气液分离装置、气体收集瓶、液体收集瓶、气体分析仪、数据采集箱和ISCO泵等。起泡剂溶液放置于起泡剂溶液放置瓶中，氮气放置于起氮气放置瓶中，空气放置于起空气放置瓶中，将天然裂缝岩心水平放置于燃烧管中，实验温度为300℃，施加10MPa围压。采用气液同注的方式将(1)中筛选的起泡剂注入岩心，注液速度设置为2mL/min，注气速率分别设置为2、4和6mL/min，从而得到气液比分别为1:1、2:1和3:1的泡沫体系。结果如图3，可见气液比为2:1可以获得较好的封堵效果。
(3)空气泡沫辅助空气吞吐实验
将天然裂缝岩心放入所述燃烧管中，将(1)中所制备的起泡剂与空气按照(2)优选的最佳气液比采用气液同注的方式注入岩心，其中注液速率设置为2mL/min，注气速率设置为4mL/min，关闭注入端，静止30min后开展注空气吞吐实验。以4mL/min的速率开始注入空气，当注入压力为回压的1.5倍时停止注入空气，打开点火器(点火温度设置为400℃)，通过温度传感器观测到注入端附近形成稳定的燃烧腔体(温度＞300℃)后，焖井12h。监测产出气含氧浓度，发现已低于8％，开井进行衰竭开发。当注入压力下降至原始压力的0.5倍且反应腔体温度降低至150℃以下，开始下一轮吞吐。后续每一轮焖井时间和起泡剂注入量为上一轮的1.2倍、注入空气为上一轮注入压力的0.9倍。累计吞吐5次。由图4可知5轮吞吐采收率分别为29.7％、13.4％、5.6％、3.8％和1.9％。当吞吐轮次达到第4轮，采收率低于5％，因此优选吞吐轮次为3轮。采用扫描电镜观察空气吞吐前后页岩微观形貌图(见图5和图6)，可发现吞吐后裂缝沟通扩展作用明显，页岩结构得到显著改善。上述结果证明空气泡沫辅助空气吞吐技术能够提高气体波及效率，促进氧化热效率，改善页岩孔隙-裂缝结构，从而大幅提高页岩油采收率。
本发明的有益效果如下：
1.与单纯空气吞吐方法相比，该方法克服吞吐注气阶段气体沿人工裂缝带窜流的问题，增强了空气与微裂缝中有机质的接触程度，扩大了空气的波及体积；
2.空气泡沫破裂后气体释放出来与原油发生氧化反应生成烟道气在多孔介质中形成乳状液体系继续封堵高渗带；
3.原油与空气发生氧化反应，释放热量，处于人工裂缝带的滞留液吸收热量后气化，增强热传导效率且提高了压裂液的利用率；
4.该空气泡沫辅助空气吞吐方法能与水力压裂产生协同作用，增加人工裂缝与天然裂缝的沟通程度。
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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，包括：
对水力压裂后的页岩油藏进行多轮次吞吐作业；进行吞吐作业的轮数为N；N为大于1的正整数；
所述吞吐作业的步骤包括：
获取起泡剂，并将所述起泡剂和空气注入所述页岩油藏，以生成空气泡沫；
利用压力传感器判断所述页岩油藏所在的地层压力是否稳定，若否，则依次向地层注入稳泡剂和空气，并关闭生产井；若是，则关闭生产井；
向地层注入空气，获取注入空气压力值，并判断所述注入空气压力值是否达到第一压力阈值范围，若是，停止注入空气；
获取地层温度，判断所述地层温度是否低于第二温度阈值，若是，则利用电加热器对地层加热；判断所述地层温度是否高于第三温度阈值，若是，则停止加热，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；
对生产井进行焖井处理，达到焖井预设时间后，获取所述生产井气体含氧浓度，判断所述生产井气体含氧浓度是否低于第四浓度阈值，若是，进行开采；若否，则继续进行焖井处理；
获取油藏压力和地层温度，并判断所述油藏压力是否小于或者等于第五压力阈值且所述地层温度是否小于或者等于第六温度阈值，若是，则进行下一轮所述吞吐作业；
第N+1轮所述吞吐作业的生产井进行焖井处理的时间为第N轮所述吞吐作业的生产井进行焖井处理的时间的1～1.5倍；第N+1轮所述吞吐作业的起泡剂的注入量为第N轮所述吞吐作业的起泡剂注入量的1～1.5倍；所述第N+1轮所述吞吐作业中注入页岩油藏的空气注入压力为第N轮所述吞吐作业中注入页岩油藏的空气注入压力的0.8～1倍。
2.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，所述起泡剂为阴离子起泡剂和非离子起泡剂中任一种。
3.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，所述稳泡剂为高粘羧甲基纤维素、聚乙烯醇、脂肪酸乙醇酰胺中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，第一轮吞吐作业中起泡剂注入量为0.05PV-0.1PV范围内任一数值。
5.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，所述第一压力阈值范围为原始地层压力的1.2～1.5倍。
6.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，所述第二温度阈值为200℃。
7.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，所述第三温度阈值为300℃。
8.根据权利要求1所述的一种空气泡沫辅助空气吞吐提高页岩油藏采收率的方法，其特征在于，所述第四浓度阈值为8％。
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