CN103422838A - 一种二氧化碳吞吐采油增油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二氧化碳吞吐采油增油方法。该方法包括以下步骤：1）选择井身结构完好、井口采油树完好的井，选择相对封闭区块、非均质性不严重、有充足的剩余油区块；2）注采参数：（1）处理半径及注入量：在注入二氧化碳过程中，二氧化碳处理半径可根据注入强度来计算:

；（2）注入压力与注入速度：根据径向渗流公式计算注入压力：

Description

一种二氧化碳吞吐采油增油方法

技术领域

 本发明涉及油田采油技术领域，具体属于一种二氧化碳吞吐采油增油方法。

背景技术

二氧化碳吞吐是将一定量的二氧化碳由油井的油套环空注入地层后，经过一段时间的焖井，二氧化碳充分扩散到油层中，使原油粘度降低、体积膨胀等，使原油易于采出。当然，根据室内研究及多年的现场施工经验来看，二氧化碳吞吐可以在同一口油井反复实施多个周期吞吐。多年来一直围绕着二氧化碳吞吐机理、选井选层标准、方案设计等，开展了大量着有成效的理论研究与现场试验，以达到增产增油的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化碳吞吐采油增油方法，通过该二氧化碳吞吐采油增油方法来降低原油粘度、使原油体积膨胀、降低界面张力、将原油驱入井筒起到溶解气驱的作用、疏通油流通道提高单井产能、使原油中轻质烃萃取和汽化、改变的岩石润湿性、改善油水粘度比，使原油采收率大幅提高。

本发明所采用的技术方案：该二氧化碳吞吐采油增油方法包括以下步骤：

1）、选择井身结构完好、井口采油树完好的井，选择相对封闭区块、非均质性不严重、有充足的剩余油区块；

2）、注采参数：

（1）处理半径及注入量：

在注入二氧化碳过程中，二氧化碳处理半径可根据注入强度来计算:

；

式中，

－二氧化碳吞吐处理半径，m；

－二氧化碳注入强度(即每米油层的液态二氧化碳注入量)，m³/m；

－标准状况下的压力，Pa；

－标准状况下的温度，K；

－油藏压力，Pa；

－油藏温度，K；

－油藏温度和压力下的压缩因子；

－地层孔隙度；

－束缚水饱和度；

－注入二氧化碳后平均含油饱和度。

（2）注入压力与注入速度：

根据径向渗流公式计算注入压力：

；

式中，

－二氧化碳注入压力，Pa；

　　　

－油藏平均压力，Pa；

－二氧化碳注入速度，m³/（s·m）；

－流体粘度，Pa·s；

－渗透率，m²；

和

－处理半径与井眼半径，m。

本发明所所具有的有益效果：二氧化碳吞吐采油机理：从增产机理来分，共有三大类，一是降低原油粘度类，二是提高洗油效率类，三是提高波及效率类。而由于二氧化碳吞吐机理较多，完全含盖上面三大类，致使二氧化碳吞吐适用范围很宽，既可用于高渗透率，也可用于低渗透率的油藏；既可用于稀油，也可用于稠油的油藏；既可用于高含水，也可用于中低或不含水油藏。

（1）降低原油粘度：

当原油溶解一定的二氧化碳后，原油的粘度将大幅降低，这种降粘作用如同热采中加热原油一样。在地层条件下，压力越高，二氧化碳在原油中的溶解度就越高，原油的粘度降低越显著，明显改善了原油的流度，最终有助于提高原油产量。

（2）使原油体积膨胀：

原油中充分溶解二氧化碳后可使原油体积膨胀10%-40%，其体积膨胀的大小取决于压力、温度及溶解量。在吞吐注入过程中，二氧化碳与地层剩余油接触溶解，使原油的体积大幅度膨胀。原油体积膨胀后一方面可显著增加地层的弹性能量，另一方面膨胀后的剩余油脱离或部分脱离地层水的束缚，变成可动油。在二氧化碳吞吐的吐出过程中，这部分可动油由于地层流体的驱动而产出，从而增加单井产量。

（3）降低界面张力：

在地层条件下，由于蒸发和溶解效应，降低了界面张力。随着注入二氧化碳量的增加，油水界面张力不断降低，提高了洗油效率，从而提高了采收率。

（4）具有溶解气驱作用：

油层中的二氧化碳溶解气，在井下随着温度的升高，部分二氧化碳游离汽化以压能的形式储存部分能量。当油层压力降低时，大量的二氧化碳则从原油中游离，从而将原油驱入井筒，起到溶解气驱的作用。

（5）气体流动携带解堵作用：

对于有过长期生产历史的油井，在近井地带可能有大量的有机垢沉淀，堵塞油流通道，降低产能。在二氧化碳“吞”入过程中，强大的超临界态二氧化碳溶剂溶解、携带有机垢流入地层深处，同时在“吐”出返排作用下将沉淀物带出井筒，从而解除近井地带(含人造裂缝)污染，疏通油流通道，提高单井产能。

（6）使原油中轻质烃萃取和汽化：

二氧化碳吞吐浸泡期间,能气化或萃取原油中的轻质成分，特别是部分经膨胀仍然未能脱离地层水束缚的残余油，与二氧化碳气相发生相间传质，束缚油的轻质成分与二氧化碳气体形成二氧化碳-富气相，在二氧化碳吞吐吐出过程中产出，增加单井产量。

（7）岩石润湿性的改变：

实验发现，二氧化碳浸泡后岩石的自动吸水能力增加，水湿指数提高。岩石润湿性变化将降低残余油饱和度，有利于改善洗油效果。

（8）改善油水粘度比：

二氧化碳溶于水时，水的粘度上升。当二氧化碳在水中含量增加到3-5%时，水的粘度增加20-30%，改善油水粘度比，从而使原油和水的流度趋于接近，减弱了“水窜”，进一步扩大了水驱的波及面积，提高了扫油效率。

（9）“复合”解决了受效不均匀难题：

吞吐过程中，表面活性剂进入油层，当后续的二氧化碳进入油时，会产生大量的泡沫，形成泡沫相。在多孔介质中，泡沫相的表观粘度与孔径大小呈正比，推动泡沫所需的压力梯度在高渗透区大，在低渗透区小，因此可以有效地封堵单一吞吐所产生的“舌进”和“气窜”通道。泡沫在油层中可均匀推进，波及系数高，有效地克服了非均质油层中常见的指进和重力分异等问题。同时，表面活性在注入时，因为层段渗透率存在很大差异，表面活性剂更多地进入物性好、渗透率高的层段。当二氧化碳注入时，表面活性剂产生大量泡沫，这些泡沫占据了大量的大孔隙，后续注入的二氧化碳进入高渗岩层段的量相对减少，而使更多的二氧化碳进入物性较差、渗透率较低的层段，这样更多的二氧化碳进入物性较差的层段，使吞吐的原油采收率大幅提高。

一般来说以上各种二氧化碳增油机理在二氧化碳吞吐过程中是同时存在的，但每一种机理所起作用的大小受油藏的岩石、流体特征及注采条件影响，油藏生产体系(包括岩石、流体、开发方式等)的总体特征决定哪一种或哪几种机理占主导地位。例如,在稠油油藏中原油粘度降低可能起主导作用，在压力衰竭轻油油藏中原油膨胀、溶解气驱所起作用可能更显著，而在含水较高油藏中改变油水相相对渗透率、降低水相流度的机理、降低油水界面张力在增产过程中可能会起较大作用。

具体实施方式：

该二氧化碳吞吐采油增油方法包括以下步骤：

1、选井选层

（1）定性标准

该井位于相对封闭区块，注入的二氧化碳不易泄露，可提高注入剂的利用率；特别是孤立砂体、有采无注型及部分注采不完善类型剩余油开采更具有优势。

非均质性不严重，注入的二氧化碳不易发生窜槽现象，可有助于提高注入剂的换油率。

有充足的剩余油。对于地层有油，但是由于原油粘度大或地层能量不足以将原油从地层驱替到井筒的油井搞二氧化碳吞吐优势是非常明显的。

（2）作业井条件

井身结构完好。注入的二氧化碳进入井筒后会变成气液混相或超临界相，粘度非常低，如果有渗露的地方，二氧化碳会大量进入渗露处，大大降低二氧化碳的利用率。

井口采油树完好。在二氧化碳注入过程中，井口注入压力会不断上升，如果有密封不严的地方，会导致井口大量露气。

（3）定量标准

二氧化碳吞吐采油的机理主要包括膨胀、降粘、改善储集层渗透率、形成内部溶解气驱等。换油率定义为吞吐过程中增产的油量与注入二氧化碳体积之比，反映的是注入单位体积的二氧化碳所增产的油量。目前，关于换油率有两种预测方法：一种是Patton等人针对重油油藏数值模拟研究时得出换油率的经验预测公式，另一种是Haskin等人针对低渗透稀油油藏二氧化碳吞吐制定的经验预测公式。基于后者的预测公式，给出了以下换油率经验公式以及相关参数的计算方法：

                          

                         

                   

式中：

考虑这一参数涉及的地层参数、原油性质较多，特将这一关键性参数的预测与吞吐参数进行了集成。与现场实际二氧化碳吞吐井换油率结果比较，采用以上理论预测的准确率在90%以上，表明该二氧化碳吞吐换油率预测方法是可行的。

2、注采参数：

（1）处理半径及注入量：

在注入二氧化碳过程中，二氧化碳处理半径可根据注入强度来计算:

式中，

－二氧化碳吞吐处理半径，m；

－二氧化碳注入强度(即每米油层的液态二氧化碳注入量)，m³/m；

－标准状况下的压力，Pa；

－标准状况下的温度，K；

－油藏压力，Pa；

－油藏温度，K；

－油藏温度和压力下的压缩因子；

－地层孔隙度；

－束缚水饱和度；

－注入二氧化碳后平均含油饱和度。

（2）注入压力与注入速度：

那么，可以根据径向渗流公式预测注入压力：

式中，

－二氧化碳注入压力，Pa；

　　　

－油藏平均压力，Pa；

－二氧化碳注入速度，m³/（s·m）；

－流体粘度，Pa·s；

－渗透率，m²；

和

－处理半径与井眼半径，m。

周期换油率和采油强度与焖井时间呈多项式关系，存在合理的焖井时间。开井压力是影响二氧化碳吞吐换油率和采油强度最显著的因素之一。开井压力过低会使周期换油率降低，开井压力过高则会减小周期采油强度。选择合理开井压力时主要根据地层压力系数、二氧化碳注入强度和注入速度及焖井时间。二氧化碳吞吐返排速度或吞吐采油速度主要由生产压差(即地层压力与井底流压之间的差值)控制，与开井压力、二氧化碳注入强度、油藏地质条件和压力水平等参数相关。

Claims (1)

1. 一种二氧化碳吞吐采油增油方法，包括以下步骤：

1）、选择井身结构完好、井口采油树完好的井，选择相对封闭区块、非均质性不严重、有充足的剩余油区块；

2）、注采参数：

（1）处理半径及注入量：

在注入二氧化碳过程中，二氧化碳处理半径可根据注入强度来计算:

；

式中，

－二氧化碳吞吐处理半径，m；

－二氧化碳注入强度(即每米油层的液态二氧化碳注入量)，m³/m；

－标准状况下的压力，Pa；

－标准状况下的温度，K；

－油藏压力，Pa；

－油藏温度，K；

－油藏温度和压力下的压缩因子；

－地层孔隙度；

－束缚水饱和度；

－注入二氧化碳后平均含油饱和度；

（2）注入压力与注入速度：

根据径向渗流公式计算注入压力：

；

式中，

－二氧化碳注入压力，Pa；

　　　

－油藏平均压力，Pa；

－二氧化碳注入速度，m³/（s·m）；

－流体粘度，Pa·s；

－渗透率，m²；

和－处理半径与井眼半径，m。