一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法 |
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| 申请号 | CN201710433594.9 | 申请日 | 2017-06-10 | 公开(公告)号 | CN107023281A | 公开(公告)日 | 2017-08-08 |
| 申请人 | 大庆东油睿佳石油科技有限公司; | 发明人 | 曹广胜; 刘继颖; 鲍春雷; 程少伟; 计炜; 史雪冬; 李天民; 王培龙; 高超; 白玉杰; 张晓丽; 袁鹏飞; | ||||
| 摘要 | 一种自生井下混相热 流体 重 力 泄油采油方法，涉及油田采油技术领域。所述方法包括：结合混相热流体采油机理和地质资料，对目标油藏布置平行 水 平井网及配套完井作业，完井后在水平 注入井 脚跟处下入井下混相热流体发生器，并布置配套的地面供给系统，随后井下生成混相热流体进行重力泄油采油；该方法通过向目标油藏布置平行分布的水平井提高可采 原油 储量，并注入混相热流体进行重力泄油，混相热流体中的二 氧 化 碳 和高温 蒸汽 可对原油改质，减少原油中重质、胶质、 沥青 质的含量，起到降低原油 粘度 、增加其流动性的作用，使其更易于被采出；本方法可以应用于难以动用的稠油、超稠油油藏一次采油，也可以作为稠油、超稠油油藏三次采油。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法，其特征在于，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法技术领域[0001] 本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法。 背景技术[0002] SAGD是国际开发超稠油的一项前沿技术。其理论最初是基于注水采盐原理，即注入淡水将盐层中固体盐溶解，浓度大的盐溶液由于其密度大而向下流动，而密度相对较小的水溶液浮在上面，通过持续向盐层上部注水，将盐层下部连续的高浓度盐溶液采出。将这一原理应用于注蒸汽热采过程中，就产生了重力泄油的概念。SAGD简称蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage，简称SAGD)是一种将蒸汽从位于油藏底部附近的水平生产井上方的一口直井或一口水平井注入油藏，被加热的原油和蒸汽冷凝液从油藏底部的水平井产出的采油方法，具有高的采油能力、高油汽比、较高的最终采收率及降低井间干扰，避免过早井间窜通的优点。 [0003] 蒸汽辅助重力泄油在实际应用中存在一些问题，例如，原油粘度过高时，单纯的蒸汽降粘效果有一定局限性，因此导致重力泄油效果不佳；注入地下的蒸汽大多通过地面蒸汽锅炉生成，注入井底时在井筒内会有一定的热损失以及对井筒有一定的腐蚀，且在进行制造蒸汽时会对环境有一定的污染。 [0004] 因此本发明提出一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法，通过将井下混相热流体发生器放置井下油层上部，在井下燃烧生成混相热流体，减少井筒内的热损失及对井筒的腐蚀，燃烧生成的尾气直接注入地层中不会对环境造成污染，混相热流体中的二氧化碳和过热蒸汽对原油降粘效果较SAGD采油方法效果更为显著。 发明内容[0005] 本发明实施例提供一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法，通过向目标油藏布置平行水平井网来提高可动用原油储量，通过注入混相热流体进行重力泄油；混相热流体中的二氧化碳和高温蒸汽可以对原油改质，减少原油中重质、胶质、沥青质的含量，起到降低原油粘度、增加其流动性的作用，使其更易于被采出；该方法通过布置平行水平井网增加了地层中可采原油储量，可将原本难以采出的原油通过自生井下混相热流体进行加热、降粘从而采出，该方法可有效提高最终采收率和采油速度，可以应用于难以动用的稠油、超稠油油藏一次采油，也可以作为稠油、超稠油油藏三次采油。 [0006] 为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法，所述方法包括：结合混相热流体采油机理和地质资料，对目标油藏布置平行水平井网，井网中两口水平井为一组，其中一口井作为注入井，另一口井作为生产井，通过平行分布的水平井来提高可动用原油储量，水平井布置完成后进行配套完井作业，完井后，在水平注入井脚跟处下入井下混相热流体发生器，并布置配套的地面供给系统，随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，从水平生产井中开采原油。 [0007] 所述平行水平井网包括：所述水平注入井水平段延伸方向与所述水平生产井水平段延伸方向可以是同向的，也可以是反向的。 [0008] 所述平行水平井网布置范围为：水平注入井水平段与水平生产井水平段深度之差范围5-50米，水平段长度范围500-2000米。 [0009] 所述的配套完井作业分为直井段完井和水平段完井，所述直井段完井中套管选用API套管系列中的H级、K级、J级，所述套管外壁与地层之间加水泥封堵层，所述水泥封堵层高100-300米，位于油层上部；水平段完井可以包括射孔完井、裸眼完井、衬管完井和砾石填充完井；完井时在所述水平注入井的直井段与水平井段相连处加喷射保护层，所述喷射保护层为表面光滑耐高温不锈钢体构成，厚度5-10毫米，长度5-30米，起到保护水平井脚跟处套管不被混相热流体腐蚀作用。 [0010] 所述的增产作业包括井下作业和地面作业： [0011] 所述井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5-10米处，并对所述封隔器进行做封；其中，所述供给管路包括燃料供给管线、冷却水供给管线、氧化剂供给管线和供给电缆；其中，所述井下混相热流体发生器由顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件组成；供给管路穿过封隔器与顶部连接组件相连接。 [0012] 所述地面作业包括：连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统，所述氧化剂供给系统用于将氧化剂干燥、过滤后供入所述井下混相热流体发生器，并提供工作压力；所述燃料供给系统用于将燃料供入所述井下混相热流体发生器，并提供工作压力；所述冷却水供给系统用于将不同类型的水过滤、软化后供入所述井下混相热流体发生器，并提供工作压力；所述电点火系统用于对所述井下混相热流体发生器进行电点火操作，使上述氧化剂、燃料和水在井下混相热流体发生器中形成混相燃烧；所述监控系统用于实时监测所述氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和井下混相热流体发生器工作时产生的具体工作参数，以及水平生产井采出气的气体组分，如硫化氢、氧气、二氧化碳含量，进而判断油藏中采油情况以及井下混相热流体发生器内部燃烧质量，并可通过监控系统实现远程控制操作。 [0013] 水平生产井采油过程中，通过控制采出液排量，进而调整油井动液面以及井底流压，使生产井井底流压保持1.5-4Mpa之间，通过调整合理的排采速度，使注入地层内的混相热流体得到充分利用。 [0014] 本发明实施例的有益效果在于，1)本发明通过地面配套系统向井下混相热流体发生器提供氧化剂、燃料和水，在井下形成混相燃烧生成高温蒸汽和二氧化碳，并随之注入油层中，混相热流体中的二氧化碳和高温蒸汽可以对原油改质，减少原油中重质、胶质、沥青质的含量，起到降低原油粘度、增加其流动性的作用，使其更易于被采出，相较SAGD采油方法，混相热流体中的二氧化碳和过热蒸汽对原油降粘效果更为显著；2)本发明所使用的井下混相热流体发生器直接下入井底油藏部位进行自生混相热流体，燃烧生成的尾气直接注入地层中不会对空气造成污染；3)相对于火烧油层重力泄油采油方法，减少了地面设施的体积，并且本方法相较火烧油层应用更为灵活，可适应不同地质条件的油藏，且在采油过程中可以随时停注进行调整措施作业，而火烧油层采油方法停止注气后恢复注气需要重新进行地下点火操作；4)本方法可以应用于难以动用的稠油、超稠油油藏一次采油，也可以作为稠油、超稠油油藏三次采油。附图说明 [0015] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。 [0016] 图1为平行水平井网同向分布示意图。 [0017] 图2为平行水平井网反向分布示意图。 [0018] 图3为注入井完井示意图。 [0019] 图4为水平井井下混相热流体发生器布置示意图。 [0020] 图5为地面供给系统布置示意图。 [0021] 附图标号：1、水平注入井 2、水平生产井 3、油层 4、套管 5、水平井直井段 6、水平井水平段 7、水泥封堵层 8、喷射保护层 9、供给管路 10、地面供给系统连接装置 11、顶部连接组件 12、燃烧组件 13、汽化组件 14、螺旋增压组件 15、喷射组件 16、封隔器 17、氧化剂供给系统 18、燃料供给系统 19、冷却水供给系统 20、电点火系统 21、监控系统 22、采油树。 具体实施方式[0022] 本发明实施例提供一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法，在油田开发前期，结合混相热流体采油机理和地质资料，对目标油藏布置平行水平井网，井网中两口水平井为一组，其中一口井作为注入井，另一口井作为生产井，通过布置平行水平井网来提高可动用原油储量，水平井网布置完成后进行配套完井作业，完井后，在水平注入井脚跟处下入井下混相热流体发生器，并布置配套的地面供给系统，随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，从水平生产井中开采原油；该方法通过布置平行水平井网来提高可动用原油储量，可将原本难以采出的原油通过自生井下混相热流体进行加热、降粘从而采出，该方法可有效提高最终采收率和采油速度。 [0023] 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。 [0024] 本发明实施例提供了一种自生井下混相热流体重力泄油采油方法，所述方法包括如下步骤： [0025] 步骤一：结合混相热流体采油机理和地质资料，对目标油藏布置平行水平井网，井网中两口水平井为一组，其中一口井作为注入井，另一口井作为生产井，通过布置平行水平井网来提高可动用原油储量，平行水平井网有以下两种排布方式： [0026] 如图1所示，图1为平行水平井网同向分布示意图，水平注入井与水平井生产同向分布，水平注入井水平段下入深度小于水平生产井水平段下入深度； [0027] 如图2所示，图2为平行水平井网反向分布示意图，水平注入井与水平生产井反向分布，水平注入井水平段下入深度小于水平生产井水平段下入深度； [0028] 步骤二：水平井网布置完成后进行配套完井作业，如图3，配套完井作业分为水平井直井段5完井和水平井水平段6完井，水平井直井段5完井中套管4选用API套管系列中的H级、K级、J级，所述套管4外壁与地层之间加水泥封堵层7，所述水泥封堵层高100-300米，位于油层上部； [0029] 水平井水平段6完井可以包括射孔完井、裸眼完井、衬管完井和砾石填充完井； [0030] 完井时在所述水平注入井的直井段与水平井段相连处加喷射保护层8，所述喷射保护层8为表面光滑耐高温不锈钢体构成，厚度5-10毫米，长度5-30米，起到保护水平井脚跟处套管不被混相热流体腐蚀作用。 [0031] 步骤三：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业： [0032] 其中所述井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，如图4所示，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图，井下混相热流体发生器由5部分组成，分别是：顶部连接组件11、燃烧组件12、汽化组件13、螺旋增压组件14、喷射组件15；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5-10米处，供给管路9与井下混相热流体发生器通过地面供给系统连接装置10相连接； [0033] 所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统17、燃料供给系统18、冷却水供给系统19、电点火系统20和监控系统21；将所述地面供给系统通过采油树22与供给管路9相连接。 [0034] 步骤四：随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，并从水平生产井中开采原油； [0035] 当井下混相热流体发生器运行时，由地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件14增压进入喷射组件15，经由喷射组件15调整喷射方向进入油层，进入油层前首先喷射至直井段5和水平段6交汇处的喷射保护层，喷射保护层起到缓冲作用，避免水平井脚跟处套管被混相热流体直喷导致损坏。 [0036] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0037] 实施例1： [0039] 第一步：布置平行水平井网，布置方式参阅图2，水平注入井与水平井生产反向分布，水平注入井水平段下入深度小于水平生产井水平段下入深度8米，水平段长度为800米。 [0040] 第二步：水平井网布置完成后进行配套完井作业，参阅图3，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用API套管系列中的K级，套管直径为7英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为100米；水平井水平段完井选择裸眼完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为5毫米，长度为30米。 [0041] 第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业： [0042] 井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图4，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5米处； [0043] 所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，参阅图5，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。 [0044] 第四步：随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，并从水平生产井中开采原油； [0045] 地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天90吨，二氧化碳量为每天17吨，注入压力为20兆帕。 [0046] 实施例2： [0047] 某油田一个区块，油层深度1500米，油层温度45摄氏度，油层厚度15米，原油粘度32000毫帕秒，原始地层压力15.6兆帕。 [0048] 第一步：布置平行水平井网，布置方式参阅图1，水平注入井与水平井生产同向分布，水平注入井水平段下入深度小于水平生产井水平段下入深度12米，水平段长度为1200米。 [0049] 第二步：水平井网布置完成后进行配套完井作业，参阅图3，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用API套管系列中的H级，套管直径为8-5/8英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为230米；水平井水平段完井选择裸眼完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为10毫米，长度为 5米。 [0050] 第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业： [0051] 井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图4，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部10米处； [0052] 所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，参阅图5，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。 [0053] 第四步：随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，并从水平生产井中开采原油； [0054] 地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天160吨，二氧化碳量为每天30吨，注入压力为22兆帕。 [0055] 实施例3： [0056] 某油田一个区块，油层深度2350米，油层温度70摄氏度，油层厚度13米，原油粘度86000毫帕秒，原始地层压力22兆帕。 [0057] 第一步：布置平行水平井网，布置方式参阅图1，水平注入井与水平井生产同向分布，水平注入井水平段下入深度小于水平生产井水平段下入深度10米，水平段长度为900米。 [0058] 第二步：水平井网布置完成后进行配套完井作业，参阅图3，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用API套管系列中的K级，套管直径为8-5/8英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为300米；水平井水平段完井选择砾石填充完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为10毫米，长度20米。 [0059] 第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业： [0060] 井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图4，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部6米处； [0061] 所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，参阅图5，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。 [0062] 第四步：随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，并从水平生产井中开采原油； [0063] 地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天125吨，二氧化碳量为每天27吨，注入压力为27兆帕。 [0064] 实施例4： [0065] 某油田一个区块，油层深度900米，油层温度44摄氏度，油层厚度24米，原油粘度3000毫帕秒，原始地层压力10.8兆帕，布井方式为水平井网，水平段长度为2000米，水平井距1200米，水平段位于油层底部，已经进行过水驱采油，目前注水压力14兆帕，注水量为600立方米/天，目前采收率为30.2％。 [0066] 第一步：布置平行水平井网，布置方式参阅图2，在原有水平井网上部新钻入水平井作为注入井，原水平井网作为生产井，水平注入井与水平生产井反向分布，水平注入井水平段下入深度小于水平生产井水平段下入深度18米，注入井水平段长度为1800米。 [0067] 第二步：水平井网布置完成后进行配套完井作业，参阅图3，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用API套管系列中的J级，套管直径为7英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为100米；水平井水平段完井选择衬管完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为7毫米，长度为22米。 [0068] 第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业： [0069] 井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图4，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部8米处； [0070] 所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，参阅图5，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。 [0071] 第四步：随后开始井下生成混相热流体进行重力泄油采油，并从水平生产井中开采原油； [0072] 地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天260吨，二氧化碳量为每天60吨，注入压力为12兆帕。 |
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