一種調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法與流程

2023-04-30 08:58:56 1

本發明涉及一種調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法，具體涉及一種利用氮氣及其他油田化學劑改善稠油蒸汽吞吐開發效果的方法，屬於稠油油藏開發技術領域。

背景技術：

目前蒸汽吞吐熱採技術是國內外稠油油藏開發的主要技術，其具有工藝簡單，適用範圍廣、開發效率高等特點。蒸汽注入地層後，釋放的熱量能夠有效降低原油粘度，提高原油流動能力，同時蒸汽能夠提高地層壓力，為驅動原油提供能量，但隨著開發過程的深入，吞吐輪次升高，蒸汽吞吐效率下降，主要表現出以下幾個方面的問題：

一是，蒸汽吞吐開發屬於衰竭式開採，隨著原油與地下水被不斷採出，地層虧空嚴重，壓力不斷下降，導致開發能量不足；

二是，部分油藏非均質性較強，層內層間滲透率差異較大，油藏縱向動用不均，各層吸汽強度差異大，甚至出現蒸汽超覆或汽竄問題；

三是，吞吐開發中後期，油藏剩餘油分散，邊底水不斷侵入，水淹情況嚴重，周期油汽比逐漸下降。

因此，需要通過利用輔助技術配合蒸汽吞吐施工，以期既能補充地層能量，又能夠調整注汽剖面，擴大蒸汽波及體積，同時還能降低邊底水水淹問題的影響，整體上提高蒸汽吞吐開發油氣比，延長蒸汽吞吐周期。

技術實現要素：

為了解決上述的缺點和不足，本發明的目的在於提供一種調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法。

為達到上述目的，本發明提供一種調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法，其包括以下步驟：

步驟(1)、向稠油油井中注入固相顆粒堵水段塞，以對油層進行封堵；

步驟(2)、待注入壓力上升1.0MPa以上時，向油井中依次注入泡沫段塞和氮氣段塞，以封堵油層中的高滲透孔道；

步驟(3)、當泡沫段塞注入量達到設計量時，停注泡沫段塞，只向油井中注入氮氣段塞；

步驟(4)、當氮氣注入量達到設計量時，再向油井中注入封口段塞，以將所注入的氮氣以及泡沫封閉於油層中，最後進行注蒸汽吞吐生產。

根據本發明的具體實施方案，在該方法的步驟(1)中向稠油油井中注入固相顆粒堵水段塞對油層進行封堵，以降低後續注入流體(氣、液)竄流的可能性。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(1)中採用水泥車將所述固相顆粒堵水段塞正注入油井中，其注入速度為10-30m3/h。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(1)中所述固相顆粒堵水段塞包括質量濃度為0.5-0.8％的耐溫木質素顆粒、質量濃度為0.1-0.2％的聚合物及餘量為水，且所述質量濃度是以固相顆粒堵水段塞的總體積為基準計算得到的。

本發明所述固相顆粒堵水段塞使用的聚合物為本領域使用的常規聚合物，在本發明具體實施方案中，該聚合物為陰離子型聚丙烯醯胺。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法中根據油層滲透率及注入壓力情況合理選擇步驟(1)中所用耐溫木質素顆粒的粒徑及配比：

當油層滲透率為2.5-3μm2時，所用耐溫木質素顆粒為100目木質素顆粒與200目木質素顆粒的混合物，其中二者的質量比為2:8-4:6；若注入壓力升高1.0MPa以上，則停止注入；若注入壓力沒有上升，則將兩種木質素顆粒質量比調整至1:1-7:3，繼續注入以保證注入壓力上升1.0MPa以上，優選注入壓力上升1.5-2.5MPa；

當油層滲透率為1.5-2.5μm2時，所用耐溫木質素顆粒為200目木質素顆粒與300目木質素顆粒的混合物，其中二者的質量比為2:8-4:6；若注入壓力升高1.0MPa以上，則停止注入；若注入壓力沒有上升，則將兩種木質素顆粒質量比調整至1:1-7:3，繼續注入以保證注入壓力上升1.0MPa以上，更優選注入壓力上升1.5-2.0MPa；

當油層滲透率為0.8-1.5μm2時，所用耐溫木質素顆粒為200目木質素顆粒與300目木質素顆粒的混合物，其中二者的質量比為1:9-3:7；若注入壓力升高1.0MPa以上，則停止注入；若注入壓力沒有上升，則將兩種木質素顆粒質量比調整至4:6-7:3，繼續注入以保證注入壓力上升1.0MPa以上，更優選注入壓力上升1-1.5MPa。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(2)中所述氮氣段塞和泡沫段塞的氣液體積比為0.5:1-2:1。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(2)中所述泡沫段塞包括質量濃度為0.2-0.5％的起泡劑、質量濃度為0.05-0.1％的聚合物及餘量為水，且所述質量濃度是以泡沫段塞的總體積為基準計算得到的。

本發明所述泡沫段塞使用的起泡劑及聚合物分別為本領域使用的常規起泡劑及聚合物，在本發明具體實施方案中，所用起泡劑及聚合物分別為α-烯烴磺酸鈉及陰離子型聚丙烯醯胺。

根據本發明的具體實施方案，在該方法的步驟(2)中向稠油油井中注入泡沫段塞，利用耐溫(發泡劑α-烯烴磺酸鈉本身具有耐溫性，耐溫達300℃)泡沫封堵油層中的高滲透孔道，預防後續注氣氣竄，擴大縱向油層注氣波及體積。

本發明注入氮氣可以補充地層能量，提高地層壓力，提高回採水率。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(3)中，當累計注氮氣量達到設計量的30％以上，且注氣壓力下降0.5MPa或者周圍井明顯氣竄時，則需要重複步驟(2)向油井依次注入泡沫段塞和氮氣段塞，至氣竄消失，再繼續步驟(4)操作。

其中，當累計注氣量達到設計量的30％以上，且注氣壓力下降0.5MPa或者周圍井明顯氣竄，說明注氣過程中，氣竄已經形成，此時並非注氣到設計量，而是因為氣竄已經發生，需要重新將注氮氣改為注氮氣泡沫，即氮氣和泡沫液形成的泡沫，注泡沫是利用泡沫粘度大、流速慢的特性降低氣竄影響，當注入一定量泡沫後，氣竄問題得到控制，則改為注氮氣，當氮氣量注到設計量，停止注氮氣，改為注封口段塞。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(4)中所述封口段塞的用量根據以下公式計算得到：

V＝πr2hФ；

式中：r為處理半徑，h為油層厚度，Ф為孔隙度。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法的步驟(4)中所述封口段塞包括質量濃度為30-50％的水玻璃、質量濃度為7.5-12.5％的尿素、質量濃度為0.15-0.25％的聚合物、質量濃度為1-5％的溫固型複合封口劑及餘量為水，且所述質量濃度是以封口段塞的總體積為基準計算得到的。

本發明所述封口段塞使用的聚合物為本領域使用的常規聚合物，在本發明優選的實施方式中，所用聚合物為陰離子型聚丙烯醯胺。

根據本發明的具體實施方案，優選地，該方法所用的封口段塞的製備包括以下步驟：

將所述水玻璃、尿素、聚合物依次加入溫度為30-60℃的水中，再進行攪拌，待混合物粘度達到100mPa·s以上時，加入溫固型複合封口劑，再經攪拌得到所述封口段塞；

更優選地，將水玻璃、尿素及聚合物混合後進行攪拌1-2h；

還更優選地，加入溫固型複合封口劑後攪拌時間為5-20min。

根據本發明的具體實施方案，優選地，該方法所用的溫固型複合封口劑包括低熔點聚酯纖維，該低熔點聚酯纖維的熔點為110-120℃，長度為0.5-5mm，直徑為0.05-0.1mm。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在該方法中，所述氮氣為以700-900m3/h的速率勻速注入。

根據本發明的具體實施方案，在該方法的步驟(4)中採用水泥車將所述封口段塞正注入油井井口內，侯凝36-72h後，開始注入蒸汽。

根據本發明的具體實施方案，步驟(4)中向稠油油井中注入封口段塞，利用溫固型複合封口劑(如低熔點聚酯纖維)將注入的氮氣以及泡沫封閉在油層中，避免注入的氣體過快回吐；同時利用低熔點聚酯纖維遇高溫水化的特性，使封口劑固化後保留一部分孔隙，保留一定滲流能力，保證「堵而不死」。

根據本發明的具體實施方案，其中，泡沫液設計量及氮氣設計量均是本領域技術人員可以根據現場作業需要合理設計得到的。

具體地，封口劑中的水玻璃與尿素在地層溫度(80℃以上)下發生固化反應48h後，形成固相物質，該固相物質耐溫高於300℃，封堵率高於95％，且該固相物質將低熔點聚酯纖維包裹在其中，當注蒸汽後，溫度達到200℃以上，由於固相物質的耐溫性高於300℃，所以該固相物質並不會降解，而其中的聚酯纖維，由於其熔點低，在高溫條件下會水化降解，水化後留下一定的空隙，這些空隙使封口劑固化後，保留一定的滲透率，不會使油層完全堵死，只是使其滲透率降低。

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清晰，下面將對本發明做進一步地詳細描述。

本發明提供了一種改善稠油蒸汽吞吐開發效果的方法，包括前置堵水段塞的配方選擇、配製以及注入方式選擇；注氮氣段塞過程中發生氣竄問題後的注氣方式調整(即若周圍井氣竄，則重新注入泡沫段塞)；封口段塞配方選擇、注入量控制、注入方式控制等關鍵技術。

具體的注入流程及控制思路見圖1-2所示。

前置段塞(固相顆粒堵水段塞)配方選擇包括，根據油層滲透率情況，滲透率為2.5-3.5μm2的油層，應用質量濃度為0.5％的木質素顆粒(木質素粒徑100目：200目質量比為3:7)+質量濃度為0.2％的聚合物(陰離子型聚丙烯醯胺)配製堵水段塞，注入50m3至300m3固相顆粒堵水段塞(水溶液)後，壓力升高1.5MPa以上，停止注入；若壓力沒有上升，將兩種木質素質量比調整至1:1，繼續注入50-150m3，確保注入壓力上升1.5-2.5MPa；

地層滲透率與木質素配方設計，詳見下表1所示。注入方式為採用水泥車正注，注入速度30m3/h。

表1

泡沫段塞配方為起泡劑(AOS)質量濃度0.5％及聚合物(陰離子型聚丙烯醯胺HPAM)質量濃度0.1％，配製及注入方式為：將儲於儲水罐1中的水注入配藥罐2中，加入質量濃度0.5％的起泡劑，攪拌10min後，加入質量濃度0.1％的聚合物，攪拌30min後，通過柱塞泵3並經三通5與氮氣(制氮車4提供)同時注入(因為只有發泡液與氮氣同時注入才能生成泡沫，當泡沫液注入量達到設計量，則停注泡沫液，只注氮氣至設計量)井6內，注入流程見圖3所示。

封口段塞配方及配製方法為：先加入質量濃度為40％的水玻璃(NaSiO3·2H2O)、質量濃度為10％的尿素、質量濃度為0.15％的聚丙烯醯胺(增粘懸浮劑)攪拌1h後，粘度達到100-300mPa·s，再加入質量濃度為3％的低熔點聚酯纖維(材料聚酯，熔點110℃，長度2mm，直徑0.1mm)，攪拌20min後，利用水泥車正注入井口內，侯凝48h後，開始注入蒸汽。

本發明主要針對稠油油藏在經過高輪次吞吐開發後，周期產量下降，開發效率降低的問題，綜合利用氮氣、發泡劑、堵水劑等油田化學劑進行輔助蒸汽吞吐的方法。

本發明所提供的技術方案帶來的有益效果是：

本發明綜合多項油田化學劑及氮氣，提供了一種可以明顯改善低效稠油吞吐井生產效果的方法，既利用氮氣壓縮係數高、比重低、不易溶於油和水等特性，補充地層能量，提高回採水率，改善蒸汽波及效果，又綜合利用了木質素顆粒堵劑、泡沫防止低壓高滲透性油層易氣竄的問題，還利用了溫固性封口劑有效防止注氣回吐，延長了注氮氣輔助蒸汽吞吐開發的有效期。

本發明所提供的方法綜合發揮了木質素固相顆粒封竄、泡沫調剖、氮氣補能助排、封口劑控制氣體返排的作用，可有效補充地層能量，防止施工過程氣竄，調整油層吸汽剖面，擴大波及體積，達到改善高輪次低效蒸汽吞吐井恢復產能，提高稠油油藏採收率，延長生產周期，提高生產水平，提升油汽比的目的。

附圖說明

圖1為本發明所提供的調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法工藝流程圖；

圖2為本發明所提供的調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法具體的注入流程及控制思路圖；

圖3為本發明提供的調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法中注入泡沫段塞示意圖。

主要附圖標號說明：

1、儲水罐；

2、配藥罐；

3、柱塞泵；

4、制氮車；

5、三通；

6、井口。

具體實施方式

為了對本發明的技術特徵、目的和有益效果有更加清楚的理解，現結合以下具體實施例及說明書附圖對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施範圍的限定。

實施例1

本實施例提供了一種調堵助排雙效輔助稠油吞吐開發方法，其包括以下步驟：

窪31-30井為小窪油田一口生產井，地下原油粘度為32000mPa.s，採油常規蒸汽吞吐20輪後，生產周期縮短，產量下降明顯，地層壓力由7.5MPa下降至3.1MPa。

於2015年7月對該油井進行本實施例所提供的調堵助排雙效輔助稠油吞吐技術施工，因此注入固相顆粒堵水段塞200m3，該固相顆粒堵水段塞中，以該固相顆粒堵水段塞的總體積計算，木質素顆粒的質量濃度為0.5％，聚合物(陰離子型聚丙烯醯胺)的質量濃度為0.2％，其中，該木質素顆粒由粒徑為100目及200目的木質素以質量比3:7組成，注入壓力升高1.5MPa；

隨後注入氮氣泡沫段塞(即依次注入泡沫段塞及氮氣段塞)600m3(該泡沫段塞含有質量濃度為0.5％的α-烯烴磺酸鈉發泡劑，質量濃度為0.1％的陰離子型聚丙烯醯胺及餘量為水)，其中，發泡液體積200m3，氮氣地下體積為400m3，氣液體積比按照地下體積氣液比2:1設計)；

後續注入氮氣150000m3；

最後注入封口段塞80m3(水玻璃質量濃度為40％、尿素質量濃度為10％、熔點為110℃，長度為2mm，直徑為0.1mm的聚酯纖維質量濃度為3％及陰離子型聚丙烯醯胺質量濃度為0.15％，且封口段塞的用量根據公式V＝πr2hФ計算得到，式中：r為處理半徑，本實施例中為2m；h為油層厚度；Ф為孔隙度)，侯凝48h後，注蒸汽1500t，燜井2d後開井生產，目前日產油5.3t，含水67.4％，已累計生產270d，同比上周期增油437t，平均含水下降15.3％，增油效果顯著。