一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法
2023-07-27 19:38:16
專利名稱：一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法
技術領域：
本發明涉及一種注入雙氧水強化火燒油層開採稠油油藏的方法，主要是用於稠油油藏開發以提高原油採出率。
背景技術：
稠油油藏的主體開發技術有注蒸汽開發技術(蒸汽吞吐、蒸汽驅、蒸汽輔助重力洩油)和注空氣高溫火燒開發技術(火燒油層開採技術)兩大類。注蒸汽開發技術，由於蒸汽從地面鍋爐出口到井底油藏的注入過程中，沿程熱損失較大，因此進入稠油油藏尤其中深層稠油油藏的蒸汽幹度較低，蒸汽波及體積往往較小，造成注蒸汽開發能耗大，經濟效益較差。火燒油層技術由於其具有高溫熱裂解改質、加熱降粘提高原油流動能力、就地高溫生熱使得熱能利用率高等技術經濟優勢，在過去幾十年內，世界範圍內大量的油公司在其稠油油藏中開展了大量的火燒油層礦場試驗。然而，火燒油層開採技術中，根據原油在不同溫度區間氧化反應放熱量測試結果表明，由於注空氣火燒過程中，原油的燃燒需要從低溫(氧化)區(見圖1中的區域A，在此區間稠油發生低溫氧化反應)躍到高溫(燃燒)區(見圖1中的區域C，在此區間稠油發生高溫燃燒反應)才能實現成功的高溫燃燒，而低溫區與高溫區之間的溫度區間(見圖1中的區域B，以下簡稱:低熱區間)，受到該區間氧化反應組分的影響，原油的放熱量明顯減少，若該溫度區間的放熱量不足以彌補加熱燃燒區帶外圍原油所需的熱量使其達到著火點，則外圍原油將無法點燃，同時，若該區間的氧氣濃度達不到燃燒所需最低氧氣濃度，則燃燒將會熄滅，持續的燃燒過程將會停止，礦場試驗失敗。這就是為何世界範圍內大量的稠油油藏火燒油層礦場試驗失敗的最重要原因。因此，要實現火燒油層的成功試驗，地下稠油在低熱區間的自身放熱量、外界供熱量與供氧濃度是 關鍵。
發明內容
本發明的主要目的在於針對現有火燒油層開採稠油油藏技術所存在的問題，提供一種雙氧水強化火燒油層開採稠油油藏的方法。其中，所述雙氧水為過氧化氫的水溶液。該方法以一定注入方式、一定注入參數從空氣注入井向稠油油藏中注入一定量的雙氧水，利用雙氧水在高溫油藏中的劇烈分解產生大量熱量和氧氣，相當於外置強化熱能量補充源與供氧源促使油藏中的燃燒從低溫(氧化反應)區順利越過低熱區間，達到高溫燃燒區間，實現稠油油藏的成功火燒油層。為達上述目的，本發明提供了一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，該方法包括如下步驟:(I)在稠油油藏開採區域內設置直井注採井網，其包括注入井和生產井；(2)採用化學點火或電點火的方式點燃油層；(3)從所述直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒；(4)生產井連續採油；
(5)注入井空氣注入量每隔100000 150000Nm3時，改為從注入井注入質量濃度為30 50%的雙氧水段塞I 3m3，如此交替注入；(6)密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數。根據本發明所述的方法，所述油藏為稠油油藏，優選地下粘度10000 1000000釐泊的稠油油藏。根據本發明所述的方法，步驟(I)中，所述直井井網，可採用五點、反七點、反九點、或者行列式排狀井網。根據本發明所述的方法，步驟(I)中，所述直井井網，相鄰注入井與生產井之間的井距為150 300m。根據本發明所述的方法，步驟(2)中，所述化學點火或電點火，採用本行業內通用的方式進行。根據本發明所述的方法，步驟(3)中，所述注入空氣的速度為10000 15000Nm3/天。根據本發明所述的方法，步驟(4)中，所述生產井採用自噴或者人工舉升方式採油，其中，人工舉升需採用耐350°C以上高溫的電潛泵或螺杆泵。根據本發明所述的方法，步驟(6)中，所述段塞注入參數的調整方案為:當產出氣中氧氣的質量濃度超過5 7%時，停止注入雙氧水段塞，改為連續注入空氣；當產出氣中氧氣的質量濃度小於0.1 1%，同時產出液溫度下降梯度達到5 10°C /天，則重新立即注入雙氧水段塞。具體實施時，該調整方案通常是在步驟(5)限定的數據範圍內進行調整。
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本發明的方法適用於採用火燒油層開發的各類稠油油藏。本發明與現有的常規火燒油層技術相比較，其有益效果是:(I)本發明所提供的空氣與雙氧水交替注入油層，利用雙氧水在油層內高溫快速分解，為油層內的燃燒提供大量熱量與氧氣，實現強化燃燒，有利於稠油的燃燒快速從低溫燃燒區越過低熱區間進入高溫燃燒區，實現成功、持續的火燒油層開發。(2)在火燒油層過程中密切監測產出氣中氧氣含量與產出流體溫度變化，及時調整雙氧水的注入段塞參數，可以避免因過多雙氧水在油層內分解產生過多氧氣，從而在油層內以及生產井井筒內發生爆炸的風險，可實現安全的火燒油層開發。
圖1為現有火燒油層開發技術中用加速量熱儀測試得到的稠油燃燒區間與不同溫度下的放熱示意圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例詳細說明本發明的實施過程和產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發明的實質和特點，不作為對本案可實施範圍的限定。實施例1本實施例提供一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，該稠油油藏地下原油粘度為10000釐泊；採用以下步驟進行:(I)在稠油油藏開採區域內設置五點直井注採井網，相鄰注入井與生產井之間的井距為150 300m ; (2)採用化學點火的方式點燃油層；(3)從所述直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒，注入空氣的速度為IOOOONm3/天；(4)生產井開井，採用自噴方式連續採油，生產井最高排液速度為50Nm3/天，最高排氣速度為IOOOONm3/天；(5)注入井空氣注入量每隔IOOOOONm3時，改為從注入井注入質量濃度為30%的雙氧水段塞lm3，如此交替注入；(6)密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數:當產出氣中氧氣的質量濃度超過5%時，停止注入雙氧水段塞，改為連續注入空氣，當產出氣中氧氣的質量濃度小於0.1%，同時產出液溫度下降梯度達到10°C /天，則重新立即注入雙氧水段塞。本實施例採用向油層注入空氣段塞與雙氧水段塞的方式來為油層內的燃燒提供大量熱量與氧氣，強化燃燒，使得燃燒快速從低溫燃燒區越過低熱區間進入高溫燃燒區，實現了火燒油層的持續進行，最終有效生產時間達到6年，採收率達到56% ;而未注入雙氧水之前，由於常規的注入空氣中的氧氣與近井地帶原油燃燒的放熱量不足以彌補加熱燃燒區帶外圍原油所需的熱量使其達到著火點，燃燒無法繼續進行，因此儘管化學點火成功，但燃燒狀態很快熄滅，火燒油層失敗。採用本發明實施例的方法實現了成功的火燒油層。實施例2本實施例提供一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，該稠油油藏地下原油粘度為500000釐泊；採用以下步驟進行:(I)在稠油油藏開採區域內設置反七點直井注採井網，相鄰注入井與生產井之間的井距為220m ; (2)採用電點火的方式點燃油層；(3)從所述直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒，注入空氣的速度為12000Nm3/天；(4)生產井開井，採用耐350°C以上高溫的電潛泵人工舉升方式連續採油，生產井最高排液速度為80Nm3/天，最高排氣速度為12000Nm3/天；(5)注入井空氣注入量每隔120000Nm3時，改為從注入井注入質量濃度為40%的雙氧水段塞2m3，如此交替注入；(6)密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數:當產出氣中氧氣的質量濃度超過6%時，停止注入雙氧水段塞，改為連續注入空氣，當產出氣中氧氣的質量濃度`小於0.5%，同時產出液溫度下降梯度達到7V /天，則重新立即注入雙氧水段塞。礦場生產實踐表明，在相同條件下，常規的火燒油層開採方法在該油藏無法持續燃燒，而本實施例採用向油層注入空氣段塞與雙氧水段塞的方式來為油層內的燃燒提供大量熱量與氧氣，強化燃燒，使得燃燒快速從低溫燃燒區越過低熱區間進入高溫燃燒區，實現了火燒油層的持續進行，最終有效生產時間達到5.5年，採收率達到50%。實施例3本實施例提供一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，該稠油油藏地下原油粘度為1000000釐泊；採用以下步驟進行:(I)在稠油油藏開採區域內設置反九點直井注採井網，相鄰注入井與生產井之間的井距為300m ; (2)採用電點火的方式點燃油層；(3)從所述直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒，注入空氣的速度為15000Nm3/天；(4)生產井開井，採用耐350°C以上高溫的螺杆泵人工舉升方式連續採油，生產井最高排液速度為IOONm3/天，最高排氣速度為15000Nm3/天；(5)注入井空氣注入量每隔150000Nm3時，改為從注入井注入質量濃度為50%的雙氧水段塞3m3，如此交替注入；(6)密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數:當產出氣中氧氣的質量濃度超過7%時，停止注入雙氧水段塞，改為連續注入空氣，當產出氣中氧氣的質量濃度小於1%，同時產出液溫度下降梯度達到5°C /天，則重新立即注入雙氧水段塞。礦場生產實踐表明，在相同條件下，常規的火燒油層開採方法在該油藏無法持續燃燒，而本實施例採用向油層注入空氣段塞與雙氧水段塞的方式來為油層內的燃燒提供大量熱量與氧氣，強化燃燒，使得燃燒快速從低溫燃燒區越過低熱區間進入高溫燃燒區，實現了火燒油層的持續進行，最終有效生產時間達到5.8年，採收率達到47%。實施例4本實施例提供一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，該稠油油藏地下原油粘度為1000000釐泊；採用以下步驟進行:(I)在稠油油藏開採區域內設置行列式排狀井網，相鄰注入井與生產井之間的井排排距為300m、相鄰注入井之間的距離為300m，相鄰生產井之間的距離為300m ; (2)採用電點火的方式點燃油層；(3)從所述直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒，注入空氣的速度為15000Nm3/天；(4)生產井開井，採用耐350°C以上高溫的螺杆泵人工舉升方式連續採油，生產井最高排液速度為IOONm3/天，最高排氣速度為15000Nm3/天；(5)注入井空氣注入量每隔150000Nm3時，改為從注入井注入質量濃度為50%的雙氧水段塞3m3，如此交替注入；(6)密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數:當產出氣中氧氣的質量濃度超過7%時，停止注入雙氧水段塞，改為連續注入空氣，當產出氣中氧氣的質量濃度小於1%，同時產出液溫度下降梯度達到5°C /天，則重新立即注入雙氧水段塞。礦場生產實踐表明，在相同條件下，常規的火燒油層開採方法在該油藏無法持續燃燒，而本實施例採用向油層注入空氣段塞與雙氧水段塞的方式來為油層內的燃燒提供大量熱量與氧氣，強化燃燒，使得燃燒快速從低溫燃燒區越過低熱區間進入高溫燃燒區，實現了火燒油層的持 續進行，最終有效生產時間達到5.2年，採收率達到45%。
權利要求
1.一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟: (1)在稠油油藏開採區域內設置直井注採井網，其包括注入井和生產井； (2)採用化學點火或電點火的方式點燃油層； (3)從所述直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒； (4)生產井連續採油； (5)注入井空氣注入量每隔100000 150000Nm3時，改為從注入井注入質量濃度為30 50%的雙氧水段塞I 3m3，如此交替注入； (6)密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述油藏為地下粘度10000 1000000釐泊的稠油油藏。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(I)中，所述直井井網採用五點、反七點、反九點或者行列式排狀井網。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(I)中，所述直井井網，相鄰注入井與生產井之間的井距為150 300m。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述化學點火或電點火，採用本行業內通用的方式進行。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述注入空氣的速度為10000 15000Nm3/ 天。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述生產井採用自噴或者人工舉升方式採油，其中，人工舉升需採用耐350°C以上高溫的電潛泵或螺杆泵。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(6)中，所述段塞注入參數的調整方案為:當產出氣中氧氣的質量濃度超過5 7%時，停止注入雙氧水段塞，改為連續注入空氣，當產出氣中氧氣的質量濃度小於0.1 1%，同時產出液溫度下降梯度達到5 10°C /天，則重新立即注入雙氧水段塞。
全文摘要
本發明提供了一種強化火燒油層開採稠油油藏的方法，該方法包括如下步驟在稠油油藏開採區域內設置直井注採井網，其包括注入井和生產井；採用化學點火或電點火的方式點燃油層；從直井注入井向油藏內連續注入空氣以維持燃燒；生產井連續採油；注入井空氣注入量每隔100000～150000Nm3時，改為從注入井注入質量濃度為30～50%的雙氧水段塞1～3m3，如此交替注入；密切監測生產井產出氣體的氧氣含量與溫度，適時調整段塞注入參數。本發明利用雙氧水在油層內高溫快速分解，為油層內的燃燒提供大量熱量與氧氣，實現強化燃燒，有利於稠油的燃燒快速從低溫燃燒區越過低熱區間進入高溫燃燒區，成功實現持續的火燒油層開發。
文檔編號E21B43/243GK103244092SQ20131012747
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月12日 優先權日2013年4月12日
發明者吳永彬, 蔣有偉, 趙欣, 張霞林 申請人:中國石油天然氣股份有限公司