CN203394478U - 纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，由一个注入井、四个边井和四个角井组成一个正方形反九点驱替井组；在边井和角井的井筒内下入电磁体，向注入井内注入纳米磁流体分散溶液；启动边井井下电磁体并调节磁通量；关闭边井井下电磁体并开始自喷采油，同时启动角井井下电磁体并调节磁通量；关闭角井井下电磁体并开始自喷采油，同时启动边井井下电磁体并调节磁通量；边井与角井按照前述次序，以一定周期交替施加电磁场和交替自喷方式采油。本实用新型纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，采用角井与边井交替磁场与交替生产方式改变油层中纳米磁流体驱油方向与速度，有效动用注采井间原油，提高注入介质波及效率，由此提高油藏原油采收率。
Description
技术领域
本实用新型是关于石油开采领域中稀油及稠油油藏的开采方式及井网结构，尤其涉及一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构。
背景技术
根据原油粘度划分标准，世界范围内的油藏可分为两大类，即稀油油藏与稠油油藏，其中，稠油油藏是指在油藏条件下脱气原油粘度大于100厘泊以上的油藏，其余则为稀油油藏。
稀油油藏通常采用水驱开发，据不完全统计，截至2012年底，我国稀油油藏普遍进入了高含水与特高含水期，综合含水普遍达到85％以上，但平均采出程度不到40％，多年水驱形成的水驱高渗通道对进一步提高水驱采收率效果有限。
稠油油藏通常采用注蒸汽吞吐或者蒸汽驱开发，蒸汽吞吐具有周期注入蒸汽量小，回采期长，周期油汽比高，经济效益好等优势，但在蒸汽吞吐开发过程中，由于地下原油粘度高，注入油层的蒸汽受到高粘度原油的阻力较大，使蒸汽很难进入油层深部加热大范围的油层，因此，稠油油藏蒸汽吞吐加热与动用半径小，难以对井间储量有效动用，蒸汽吞吐采收率较低，通常不到20％。蒸汽驱技术通常作为蒸汽吞吐后的接替技术，但国内外蒸汽驱矿场试验表明，注蒸汽过程中由于蒸汽汽窜严重，有效动用程度偏低，油汽比较低，经济效益较差。
随着国内外能源需求的不断攀升，如何进一步提高油藏采收率，延长油田有效生产时间，对我国能源安全极为重要，亟需研发新一代能大幅提高采收率的、经济高效的油藏开采技术。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，以克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，以提高油藏采收率。
本实用新型的目的是这样实现的，一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，所述井网设置在该油藏区域内，所述井网中包括至少一个驱替井组；所述驱替井组包括一个注入井，在以该注入井为中心的正方形上，设置四个边井和四个角井，所述边井和角井为生产井，由上述注入井、边井和角井组成一个正方形反九点驱替井组；所述注入井采用常规套管完井，该常规套管在对应目标油层的位置上设有多个射孔孔眼；所述边井和角井在对应目标油层位置上采用陶瓷套管完井，陶瓷套管上端采用接箍与其上方的表层技术套管连接，所述陶瓷套管上设有多个射孔孔眼；所述边井和角井井内通过电磁体工作筒下入电磁体；在所述注入井井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱，所述注入管柱由位于目标油层位置的陶瓷油管和陶瓷油管上方的常规接箍油管连接构成，常规接箍油管的底端位于目标油层的顶部，陶瓷油管的底端延伸至目标油层的底部；在所述注入井、边井和角井井筒内下入压力传感器到目标油层的中部。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述生产井为在油藏区域内新钻的垂直井；所述注入井为在油藏区域内新钻的一垂直井或采用油藏区域内的一口原有老井。
在本实用新型的一较佳实施方式中，在注入井与生产井之间的区域内，选择一口或多口老井作为监测井；所述该监测井重新完井，其完井方式与边井和角井的完井方式相同；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器。
由上所述，本实用新型纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，是采用正方形反九点驱替井组，在边井和角井井筒内下入具有高磁通量强度的电磁体，向中心注入井内注入一定量的由表面活性剂包裹的聚合物基纳米磁流体分散溶液，然后关闭中心注入井，启动边井井下电磁体并调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场，注入油层的纳米磁流体被磁化，并受到来自于所述边井井底电磁体的强大吸引力，纳米磁流体在吸引力作用下，从所述中心注入井近井地带向外围边部生产井底扩散运移，驱赶原油并在生产井(边井)井底附近形成一定压力差的原油聚集，当所述原油聚集量达到一定程度时，关闭边井井井下电磁体并开始自喷采油，同时开启角井井下电磁体，油层中部距离边井井底较远的纳米磁流体在来自于角井磁场作用下，主流线发生偏转，纳米磁流体开始往角井方向运移并驱扫沿途油层原油，当所述原油在角井井底附近聚集量达到一定程度时，停止边井自喷并开启边井井下电磁体，同时关闭角井井下电磁体并开始自喷生产，当角井自喷生产能量耗尽时，停止角井自喷并开启角井井下电磁体，同时关闭边井井下电磁体并重新开始边井自喷生产；如此，采用边井与角井轮替施加磁场与轮替自喷的方式采油。该井网结构可以实现整个井组范围内的原油得到完全动用，平面动用程度可达到90％以上，能有效动用常规水驱难以动用的剩余油，提高原油采收率。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型采用纳米磁流体作为驱替介质，通过控制边井与角井井底电磁体磁通量来控制磁场强度大小，可以灵活控制并改变纳米磁流体在油层中的移动方向与速度。
(2)本实用新型采用纳米级的磁性颗粒，可以进入纳米级的微小孔隙喉道空间实现深部驱替，因此，除了适用于常规渗透率的油藏外，对低渗透油藏同样适用。
(3)本实用新型采用的纳米磁流体基液为高粘度聚合物溶液，可以有效减少原油与基液之间的粘度差造成的流度比差异，有效抑制注入介质在油层内的高速窜进，提高平面动用程度与生产效果。
(4)本实用新型采用边井与角井轮替施加磁场与自喷采油的方式，边井生产时，被纳米磁流体驱扫并聚集到边井井底附近的原油被采出，而油层中部距离边井井底较远的纳米磁流体在来自于角井磁场作用下，主流线发生偏转，纳米磁流体开始往角井方向运移并驱扫油层中部到角井区域沿途油层原油，因此，根据井组内纳米磁流体流线分布可见，该方式可以将注入井、边井、角井之间区域的油层原油完全动用并驱替采出。
(5)本实用新型采用的反九点井网与常规水驱反九点井网本质不同之处在于，在边井与角井交替的磁场力作用下，纳米磁流体流线首先流向边井，并从边井采出一部分；边井停止生产时，油层中部包括边井附近的纳米磁流体，受到角井磁场作用开始向角井运移并驱替，因此，该驱替方式比常规反九点井网水驱多了一个从边井向角井的驱替过程，利于有效动用边井与角井之间注入流体流线难以到达区域的原油储量。
(6)本实用新型采用的与油层岩石润湿性匹配的表面活性剂作为磁性纳米颗粒包裹体，可以使纳米磁流体在流动过程中，最大程度的将油层岩石颗粒表面的稠油剥离，提高纳米磁流体对稠油的驱扫能力，提高吞吐采收率。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1：为本实用新型中驱替井组的平面分布示意图；
图2：为图1中沿AA剖切线示出的驱替井组的剖视结构示意图。
附图标号：
注入井 1 边井 2 角井 3
常规套管 11 陶瓷套管 41 表层技术套管 42
电磁体工作筒 51 电磁体 52 压力传感器 61
导线 62 注入管柱 7 陶瓷油管 71
接箍油管 72 目标油层 9
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1、图2所示，本实用新型提出一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，所述井网设置在该油藏区域内，所述井网中包括至少一个驱替井组100；所述驱替井组100包括一个注入井1，在以该注入井1为中心的正方形上，设置四个边井2和四个角井3，所述边井2和角井3为生产井，由上述注入井1、边井2和角井3组成一个正方形反九点驱替井组；所述注入井1采用常规套管11完井，该常规套管11在对应目标油层9的位置上设有多个射孔孔眼；所述边井2和角井3在对应目标油层9位置上采用陶瓷套管41完井，陶瓷套管41上端采用接箍与其上方的表层技术套管42连接，所述陶瓷套管41上设有多个射孔孔眼；所述边井2和角井3井内通过电磁体工作筒51下入电磁体52；在所述注入井1井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱7，所述注入管柱7由位于目标油层位置的陶瓷油管71和陶瓷油管71上方的常规接箍油管72连接构成，常规接箍油管72的底端位于目标油层9的顶部，陶瓷油管71的底端延伸至目标油层9的底部；在所述注入井1、边井2和角井3井筒内下入压力传感器61到目标油层9的中部。所述生产井为在油藏区域内新钻的垂直井；所述注入井为在油藏区域内新钻的一垂直井或采用油藏区域内的一口原有老井。
进一步，在注入井与生产井之间的区域内，选择一口或多口老井作为监测井；所述该监测井重新完井，其完井方式与边井2和角井3的完井方式相同；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器。
实施例1
本实施例提供一种纳米磁流体驱替开采油藏的方法，在油层条件下，该油藏的脱气原油粘度为10厘泊，有效渗透率15mD，属于常规低渗透稀油油藏，目标油层9有效厚度20m，所述目标油层是指当该油田开采区域含有一个或者几个独立的油层时，本实施例所开发的某一个独立油层或者笼统开发的几个独立油层；油层岩石为亲水岩石，现采用纳米磁流体驱替开采油藏的方法对该油藏进行开采。
步骤一：
在油藏区域内设置井网；所述井网中包括至少一个驱替井组100；如图1所示，所述驱替井组100包括一个注入井1，在以该注入井1为中心的正方形上，设置四个边井2和四个角井3，所述边井2和角井3为生产井，由上述注入井1、边井2和角井3组成一个正方形反九点驱替井组；
所述油藏区域为新开发油藏，也可以选择已开发油藏。所述边井2和角井3等生产井为在油藏区域内新钻的垂直井；所述注入井1为在油藏区域内新钻的一垂直井，如果是选择已开发油藏，注入井1也可以采用油藏区域内的一口井况良好的原有老井替代。如果是选择已开发油藏进行开采，在注入井1与多个生产井之间的区域内，可以选择一口或多口老井作为监测井；如果是在新开发油藏进行开采，也可以不设置监测井。
步骤二：
对注入井1、边井2和角井3完井；如图2所示，为图1中沿AA剖切线示出的所述驱替井组100的剖视结构示意图；所述注入井1采用常规套管11完井，该常规套管11在对应目标油层9的位置上设有多个射孔孔眼；所述边井2和角井3在对应目标油层9位置上采用陶瓷套管41完井，陶瓷套管41上端采用接箍与其上方的表层技术套管42连接，所述陶瓷套管41上设有多个射孔孔眼；边井2和角井3井内的电磁体52通过电磁体工作筒51与各自井口密封连接，该电磁体工作筒51用于井内绝缘与传递电能；在所述注入井1井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱7，所述注入管柱7由位于目标油层位置的陶瓷油管71和陶瓷油管71上方的常规接箍油管72连接构成，常规接箍油管72的底端位于目标油层9的顶部，陶瓷油管71的底端延伸至目标油层9的底部；在所述注入井1、边井2和角井3井筒内下入压力传感器61到目标油层9的中部，压力传感器61由导线62连接至井上；所述压力传感器61外壳采用无机非金属绝缘层密封。
在该步骤中，如果选择老井作为监测井，所述监测井重新完井，其完井方式与边井2和角井3的完井方式相同；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器，用于定期从井底取样并化验分析纳米磁流体体积浓度。
步骤三：
在边井2和角井3井筒内通过电磁体工作筒51下入电磁体52；所述电磁体52的最大磁通量强度要达到15特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。
步骤四：
从所述中心注入井1向目标油层以150m3/d的速度连续注入纳米磁流体分散溶液；所述纳米磁流体为由亲水表面活性剂包裹的聚合物基纳米磁流体分散溶液，可采用本领域公知的常规技术制备得到；所述磁性纳米颗粒粒径为20～100nm，在本实施例中，磁性纳米颗粒的粒径为20nm，所述磁性纳米颗粒由亲水表面活性剂(如：氟醚酸)包裹后再混合于基液中，所述磁流体在基液中的磁流体体积浓度达到35％，所述基液为聚合物溶液，所述聚合物浓度为2000mg/L。
步骤五：
启动边井2井下电磁体52并调节磁通量到5特斯拉，使其在目标油层9中形成一个巨大的磁场。
步骤六：
密切监测边井2井底压力，当井底压力大于注入前井底压力5MPa以上时，关闭边井井下电磁体52，边井2开始自喷采油生产，单井最大井口排液量控制在50～60m3/d，同时启动角井3井下电磁体52并调节磁通量到5特斯拉。
步骤七：
将所述边井2与角井3交替生产周期定为60天，即：所述边井2生产60天时，关闭角井3井下电磁体52并开始自喷采油，所述角井3单井最大井口排液量控制在50～60m3/d，同时启动边井2井下电磁体52并调节磁通量到5特斯拉，所述角井3生产60天后与所述边井2轮换，如此交替生产。
在相同条件下，与常规水驱开采方法相比，本实施例采用纳米磁流体驱替采油方法的采收率提高了1.7倍。
由上所述，本实用新型纳米磁流体驱替开采油藏的方法，是采用正方形反九点驱替井组，在边井和角井井筒内下入具有高磁通量强度的电磁体，向中心注入井内注入一定量的由表面活性剂包裹的聚合物基纳米磁流体分散溶液，然后关闭中心注入井，启动边井井下电磁体并调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场，注入油层的纳米磁流体被磁化，并受到来自于所述边井井底电磁体的强大吸引力，纳米磁流体在吸引力作用下，从所述中心注入井近井地带向外围边部生产井底扩散运移，驱赶原油并在生产井(边井)井底附近形成一定压力差的原油聚集，当所述原油聚集量达到一定程度时，关闭边井井井下电磁体并开始自喷采油，同时开启角井井下电磁体，油层中部距离边井井底较远的纳米磁流体在来自于角井磁场作用下，主流线发生偏转，纳米磁流体开始往角井方向运移并驱扫沿途油层原油，当所述原油在角井井底附近聚集量达到一定程度时，停止边井自喷并开启边井井下电磁体，同时关闭角井井下电磁体并开始自喷生产，当角井自喷生产能量耗尽时，停止角井自喷并开启角井井下电磁体，同时关闭边井井下电磁体并重新开始边井自喷生产；如此，采用边井与角井轮替施加磁场与轮替自喷的方式采油。该开采方法可以实现整个井组范围内的原油得到完全动用，平面动用程度可达到90％以上，能有效动用常规水驱难以动用的剩余油，提高原油采收率。
实施例2
本实施例与实施例1的原理基本相同，其区别在于，在油层条件下选择的油藏稠油的脱气原油粘度为1000厘泊，属于稠油油藏，目标油层9有效厚度30m，油层岩石为亲油岩石；现采用纳米磁流体驱替开采油藏的方法对该油藏进行开采。
步骤一：
在油藏区域内设置井网；所述井网中包括至少一个驱替井组100；如图1所示，所述驱替井组100包括一个注入井1，在以该注入井1为中心的正方形上，设置四个边井2和四个角井3，所述边井2和角井3为生产井，由上述注入井1、边井2和角井3组成一个正方形反九点驱替井组；
所述油藏区域为新开发油藏，也可以选择已开发油藏。所述边井2和角井3等生产井为在油藏区域内新钻的垂直井；所述注入井1为在油藏区域内新钻的一垂直井，如果是选择已开发油藏，注入井1也可以采用油藏区域内的一口井况良好的原有老井替代。如果是选择已开发油藏进行开采，在注入井1与多个生产井之间的区域内，可以选择一口或多口老井作为监测井；如果是在新开发油藏进行开采，也可以不设置监测井。
步骤二：
对注入井1、边井2和角井3完井；如图2所示，为图1中沿AA剖切线示出的所述驱替井组100的剖视结构示意图；所述注入井1采用常规套管11完井，该常规套管11在对应目标油层9的位置上设有多个射孔孔眼；所述边井2和角井3在对应目标油层9位置上采用陶瓷套管41完井，陶瓷套管41上端采用接箍与其上方的表层技术套管42连接，所述陶瓷套管41上设有多个射孔孔眼；边井2和角井3井内的电磁体52通过电磁体工作筒51与各自井口密封连接，该电磁体工作筒51用于井内绝缘与传递电能；在所述注入井1井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱7，所述注入管柱7由位于目标油层位置的陶瓷油管71和陶瓷油管71上方的常规接箍油管72连接构成，常规接箍油管72的底端位于目标油层9的顶部，陶瓷油管71的底端延伸至目标油层9的底部；在所述注入井1、边井2和角井3井筒内下入压力传感器61到目标油层9的中部，压力传感器61由导线62连接至井上；所述压力传感器61外壳采用无机非金属绝缘层密封。
在该步骤中，如果选择老井作为监测井，所述监测井重新完井，其完井方式与边井2和角井3的完井方式相同；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器，用于定期从井底取样并化验分析纳米磁流体体积浓度。
步骤三：
在边井2和角井3井筒内通过电磁体工作筒51下入电磁体52；所述电磁体52的最大磁通量强度要达到15特斯拉，使其能够产生足够的磁场力吸引进入油层多孔介质中的纳米磁流体。
步骤四：
从所述中心注入井1向目标油层以210m3/d的速度连续注入纳米磁流体分散溶液；所述纳米磁流体为由亲油表面活性剂包裹的聚合物基纳米磁流体分散溶液，可采用本领域公知的常规技术制备得到；所述磁性纳米颗粒粒径为20～100nm，在本实施例中，磁性纳米颗粒的粒径为50nm，所述磁性纳米颗粒由亲油表面活性剂(如：油酸)包裹后再混合于基液中，所述磁流体在基液中的磁流体体积浓度达到40％，所述基液为聚合物溶液，所述聚合物浓度为3000mg/L。
步骤五：
启动边井2井下电磁体52并调节磁通量到10特斯拉，使其在目标油层9中形成一个巨大的磁场。
步骤六：
密切监测边井2井底压力，当井底压力大于注入前井底压力7MPa以上时，关闭边井井下电磁体52，边井2开始自喷采油生产，单井最大井口排液量控制在70～80m3/d，同时启动角井3井下电磁体52并调节磁通量到10特斯拉。
步骤七：
将所述边井2与角井3交替生产周期定为80天，即：所述边井2生产80天时，关闭角井3井下电磁体52并开始自喷采油，所述角井3单井最大井口排液量控制在70～80m3/d，同时启动边井2井下电磁体52并调节磁通量到10特斯拉，所述角井3生产80天后与所述边井2轮换，如此交替生产。
在相同条件下，与常规水驱开采方法相比，本实施例采用纳米磁流体驱替采油方法的采收率提高了2.6倍。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型采用纳米磁流体作为驱替介质，通过控制边井与角井井底电磁体磁通量来控制磁场强度大小，可以灵活控制并改变纳米磁流体在油层中的移动方向与速度。
(2)本实用新型采用纳米级的磁性颗粒，可以进入纳米级的微小孔隙喉道空间实现深部驱替，因此，除了适用于常规渗透率的油藏外，对低渗透油藏同样适用。
(3)本实用新型采用的纳米磁流体基液为高粘度聚合物作为载体基液，可以有效减少原油与基液之间的粘度差造成的流度比差异，有效抑制注入介质在油层内的高速窜进，提高平面动用程度与生产效果。
(4)本实用新型采用边井与角井轮替施加磁场与自喷采油的方式，边井生产时，被纳米磁流体驱扫并聚集到边井井底附近的原油被采出，而油层中部距离边井井底较远的纳米磁流体在来自于角井磁场作用下，主流线发生偏转，纳米磁流体开始往角井方向运移并驱扫油层中部到角井区域沿途油层原油，因此，根据井组内纳米磁流体流线分布可见，该方式可以将注入井、边井、角井之间区域的油层原油完全动用并驱替采出。
(5)本实用新型采用的反九点井网与常规水驱反九点井网本质不同之处在于，在边井与角井交替的磁场力作用下，纳米磁流体流线首先流向边井，并从边井采出一部分；边井停止生产时，油层中部包括边井附近的纳米磁流体，受到角井磁场作用开始向角井运移并驱替，因此，该驱替方式比常规反九点井网水驱多了一个从边井向角井的驱替过程，利于有效动用边井与角井之间注入流体流线难以到达区域的原油储量。
(6)本实用新型采用的与油层岩石润湿性匹配的表面活性剂作为磁性纳米颗粒包裹体，可以使纳米磁流体在流动过程中，最大程度的将油层岩石颗粒表面的稠油剥离，提高纳米磁流体对稠油的驱扫能力，提高吞吐采收率。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (3)
1.一种纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，所述井网设置在该油藏区域内，其特征在于：所述井网中包括至少一个驱替井组；所述驱替井组包括一个注入井，在以该注入井为中心的正方形上，设置四个边井和四个角井，所述边井和角井为生产井，由上述注入井、边井和角井组成一个正方形反九点驱替井组；所述注入井采用常规套管完井，该常规套管在对应目标油层的位置上设有多个射孔孔眼；所述边井和角井在对应目标油层位置上采用陶瓷套管完井，陶瓷套管上端采用接箍与其上方的表层技术套管连接，所述陶瓷套管上设有多个射孔孔眼；所述边井和角井井内通过电磁体工作筒下入电磁体；在所述注入井井筒内设置用于注入纳米磁流体分散溶液的注入管柱，所述注入管柱由位于目标油层位置的陶瓷油管和陶瓷油管上方的常规接箍油管连接构成，常规接箍油管的底端位于目标油层的顶部，陶瓷油管的底端延伸至目标油层的底部；在所述注入井、边井和角井井筒内下入压力传感器到目标油层的中部。
2.如权利要求1所述的纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，其特征在于：所述生产井为在油藏区域内新钻的垂直井；所述注入井为在油藏区域内新钻的一垂直井或采用油藏区域内的一口原有老井。
3.如权利要求1所述的纳米磁流体驱替开采油藏的井网结构，其特征在于：在注入井与生产井之间的区域内，选择一口或多口老井作为监测井；所述该监测井的完井方式与边井和角井的完井方式相同；在所述监测井井筒内下入常规接箍油管到目标油层底部，并在接箍油管内下入井下取样器。
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