CN104533366B - 一种石油开采中的调剖封窜方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石油开采中的调剖封窜的方法及装置，涉及石油开采技术领域，所述方法包括：进行火烧油层点火操作；获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；所述调剖封窜剂为铁粉；根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂。本发明能够解决现有技术中气窜通道容易恢复，石油产量大幅下降，且已开采油藏在注入高温凝胶调剖剂后，空气所接触的燃料只有近井地带燃料，可能增加了点火时间的问题。

Description

一种石油开采中的调剖封窜方法及装置

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种石油开采中的调剖封窜的方法及装置。

背景技术

当前在石油开采领域中，火烧油层采油方式得到了较为广泛的应用。火烧油层采油是利用油藏10％左右的重质组分作为燃料，通过注入空气作为氧料，燃烧产生的热量用来驱替原油，从而进行采油。火烧油层采油的适用范围广，所需原料价廉，是一种极具吸引力的热采方式。但火烧油层采油存在一个重大缺陷是，空气超覆严重，上部动用程度大，当开采进入一定的程度，会引起气窜，尤其是已开发油藏，气窜程度更大。

为了防止火烧油层时气窜的发生，一般需要在火烧油层点火前向注入井中注入高温凝胶调剖剂，从而在注气前对油层高渗通道进行深部调剖，以避免火烧油层时气窜的发生。但是，在火烧油层点火后，如图1所示的火线推进剖面，由于火线温度较高(可能超过1000℃)，而当前的高温凝胶调剖剂耐高温性能较差，当火线波及到调拨井段，甚至在火线还未到达时，高温凝胶调剖剂将会被破坏掉。这样，火线前缘剖面弧度逐渐增大，气体超覆程度越来越大，图1中的火线12与地层的倾角θ小于45°，再继续往前推进，将很快突破至生产井11，容易使得气窜通道恢复，发生气窜现象，从造成石油产量大幅下降。并且，对于已开采油藏，近井地带剩余油饱和度较低，在注入高温凝胶调剖剂后，空气所接触的燃料只有近井地带燃料，可能增加了点火时间。

发明内容

本发明实施例提供一种石油开采中的调剖封窜的方法及装置，以解决现有技术中气窜通道容易恢复，石油产量大幅下降，且已开采油藏在注入高温凝胶调剖剂后，空气所接触的燃料只有近井地带燃料，可能增加了点火时间的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石油开采中的调剖封窜的方法，包括：

进行火烧油层点火操作；

获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；所述调剖封窜剂为铁粉；

根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂。

具体的，所述铁粉的颗粒大小为100至200目粒度。

进一步的，在进行火烧油层点火操作之后，还包括：

向所述注入井中注入空气，并检测注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力。

另外，在根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂之后，包括：

检测注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力；

根据所述注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力和注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力，确定注入井的注气压力是否增大。

另外，在根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂之后，还包括：

判断注入调剖封窜剂之后的注入井近井地带的吸气分布是否均匀。

具体的，所述吸气剖面参数包括油层厚度、吸气剖面的吸气压力、火线前缘位置与注入井井筒的距离，所述火线前缘与地层的倾角；所述地层参数包括地层孔隙度；

所述获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，包括：

根据微地震或四维地震监测到火线前缘位置与注入井井筒的距离以及所述火线前缘与地层的倾角；

所述石油开采中的调剖封窜的方法，还包括：

若确定注入井的注气压力增大，且所述火线前缘与地层的倾角大于一预设倾角阈值，则确定调剖封窜成功。

具体的，所述根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量，包括：

根据如下公式确定所述调剖封窜剂的注入量：

$Q=A\·\frac{1}{3}\mathrm{\πh\φ}[r^2-{(r-h\cot \mathrm{\θ})}^2]$

其中，Q为所述调剖封窜剂的注入量；

A的取值范围为1/3至1/2；

r为所述火线前缘位置与注入井井筒的距离；

h为所述油层厚度；

Φ为地层孔隙度；

θ为所述火线前缘与地层的倾角。

具体的，所述根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂，包括：

以段塞式注入方式向所述注入井中以一预设注入速度注入所述调剖封窜剂。

具体的，所述段塞式注入方式的注入长度为0.5至1米；所述段塞式注入方式的注入间隔时间为6至8小时；所述预设注入速度为80至100g/Nm³。

一种石油开采中的调剖封窜的装置，包括：

点火操作单元，用于进行火烧油层点火操作；

调剖封窜剂注入量确定单元，用于获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；所述调剖封窜剂为铁粉；

调剖封窜剂注入单元，用于根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂。

具体的，所述调剖封窜剂注入单元注入的铁粉的颗粒大小为100至200目粒度。

进一步的，所述石油开采中的调剖封窜的装置，还包括：

空气注入单元，用于向所述注入井中注入空气；

注气压力检测单元，用于检测注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力。

进一步的，所述石油开采中的调剖封窜的装置，还包括确定单元；

所述注气压力检测单元，还用于检测注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力；

所述确定单元，用于根据所述注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力和注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力，确定注入井的注气压力是否增大。

进一步的，所述石油开采中的调剖封窜的装置，还包括：

判断单元，用于判断注入调剖封窜剂之后的注入井近井地带的吸气分布是否均匀。

此外，所述吸气剖面参数包括油层厚度、吸气剖面的吸气压力、火线前缘位置与注入井井筒的距离，所述火线前缘与地层的倾角；所述地层参数包括地层孔隙度；

所述调剖封窜剂注入量确定单元，具体用于：

根据微地震或四维地震监测到火线前缘位置与注入井井筒的距离以及所述火线前缘与地层的倾角；

所述确定单元，还用于在确定注入井的注气压力增大，且调剖封窜剂注入量确定单元监测到的所述火线前缘与地层的倾角大于一预设倾角阈值时，确定调剖封窜成功。

具体的，所述调剖封窜剂注入量确定单元用于：

根据如下公式确定所述调剖封窜剂的注入量：

$Q=A\·\frac{1}{3}\mathrm{\πh\φ}[r^2-{(r-h\cot \mathrm{\θ})}^2]$

其中，Q为所述调剖封窜剂的注入量；

A的取值范围为1/3至1/2；

r为所述火线前缘位置与注入井井筒的距离；

h为所述油层厚度；

Φ为地层孔隙度；

θ为所述火线前缘与地层的倾角。

另外，所述调剖封窜剂注入单元，具体用于：

以段塞式注入方式向所述注入井中以一预设注入速度注入所述调剖封窜剂。

进一步的，所述剖封窜剂注入单元中的段塞式注入方式的注入长度为0.5至1米；所述段塞式注入方式的注入间隔时间为6至8小时；所述预设注入速度为80至100g/Nm³。

本发明实施例提供的石油开采中的调剖封窜的方法及装置，进行火烧油层点火操作，获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；所述调剖封窜剂为铁粉；根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂。这样，在火烧油层点火后再注入调剖封窜剂，能够避免点火时间过长的问题，且通过注入的调剖封窜剂为铁粉，调剖封窜剂不易被高温破坏，避免了形成气窜通道，石油产量大幅下降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的火线推进剖面示意图；

图2为本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的方法的流程图一；

图3为本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的方法的流程图二；

图4为本发明实施例中的火线推进剖面示意图；

图5为本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的装置的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的装置的结构示意图二。

具体实施方式

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。

如图2所示，本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的方法，包括：

步骤101、进行火烧油层点火操作。

步骤102、获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量。

其中，值得说明的是上述的调剖封窜剂为铁粉。

步骤103、根据所确定的注入量向注入井中注入调剖封窜剂。

本发明实施例提供的石油开采中的调剖封窜的方法，进行了火烧油层点火操作，获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；调剖封窜剂为铁粉；根据注入量向注入井中注入调剖封窜剂。这样，在火烧油层点火后再注入调剖封窜剂，能够避免点火时间过长的问题，且通过注入的调剖封窜剂为铁粉，调剖封窜剂不易被高温破坏，避免了形成气窜通道，石油产量大幅下降的问题。

具体的，上述的调剖封窜剂，即铁粉的颗粒大小为100至200目粒度。

为了便于本领域技术人员更好的理解本发明，下面列举一个更为具体的实施例，如图3所示，本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的方法，包括：

步骤201、进行火烧油层点火操作。

步骤202、向注入井中注入空气，并检测注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力。

步骤203、获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数。

上述的吸气剖面参数包括油层厚度、吸气剖面的吸气压力、火线前缘位置与注入井井筒的距离，火线前缘与地层的倾角；该地层参数包括地层孔隙度。

其中，获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数可以包括：根据微地震或四维地震监测到火线前缘位置与注入井井筒的距离以及火线前缘与地层的倾角。

步骤204、根据吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量。

具体可以是根据如下公式确定调剖封窜剂的注入量：

$Q=A\·\frac{1}{3}\mathrm{\πh\φ}[r^2-{(r-h\cot \mathrm{\θ})}^2]$

其中，Q为调剖封窜剂的注入量。

A的取值范围为1/3至1/2。

r为火线前缘位置(如火线14)与注入井井筒16的距离(如图4所示)。

h为油层厚度(如图4所示)。

Φ为地层孔隙度。

θ为火线前缘与地层的倾角(如图4所示)。

步骤205、以段塞式注入方式向注入井中以一预设注入速度注入调剖封窜剂。

上述的段塞式注入方式的注入长度为0.5至1米，段塞式注入方式的注入间隔时间为6至8小时。另外，上述的预设注入速度为80至100g/Nm³。

具体的段塞式注入方式是，每向注入井中注入长度0.5至1米的调剖封窜剂(在本实施例中为铁粉)，即向注入井中再注入6至8小时的空气，由于目前的注入井与生产井的距离一般为100至200米，因此可以将注入调剖封窜剂和注入空气的总距离预先设置为30至50米。

根据铁粉的化学性能，铁粉自燃点温度为316℃，燃烧可放出大量的热，但达到一定的浓度(即140g/Nm³左右)则会***，所以为保障井筒的安全，铁粉的注入速度一定要控制在其浓度***极限以内，因此此处采用的是注入速度为80～100g/Nm³。

而采用上述的段塞式注入方式，是因为铁粉进入地层移动的速度会受到一定的影响，所以为了使得燃烧放热快速扩展到前缘，又避免引起地层燃烧***，所以采用段塞式注入的方式。

步骤206、检测注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力。

步骤207、根据注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力和注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力，确定注入井的注气压力是否增大。

步骤208、若确定注入井的注气压力增大，且火线前缘与地层的倾角大于一预设倾角阈值，则确定调剖封窜成功。

此外，还可以在注入调剖封窜剂之后，判断注入井近井地带的吸气分布是否均匀，来检测调剖封窜的效果。

为了更清楚的描述本发明的效果，如图4所示，描述了一种采用本发明的石油开采中的调剖封窜的方法的火线推进效果示意图，从图4中可以看出：

随着火线推进，即由火线位置13变为火线位置14再变为火线位置15，火线与地层的倾角逐渐增大，当火线位置到达14时，该倾角为45°左右，当达火线位置到达15时，该倾角已大于50°了。由于倾角的逐渐增大，减缓了空气的超覆，从而延长了空气的突破时间，避免了形成气窜通道。具体原因是因为，调剖封窜剂铁粉的燃烧产物为四氧化三铁(四氧化三铁的熔点温度超过1594℃，四氧化三铁密度5.18g/cm³，而且铁的密度7.19g/cm³)，这样在火线上容易形成固体，而留在大孔道里，从而减缓了空气的超覆。

对应于上述图2和图3所示的石油开采中的调剖封窜的方法，如图5所示，本发明实施例提供的一种石油开采中的调剖封窜的装置，包括：

点火操作单元31，可以进行火烧油层点火操作。

调剖封窜剂注入量确定单元32，可以获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量。

其中，该调剖封窜剂为铁粉。

调剖封窜剂注入单元33，可以根据所确定的注入量向注入井中注入调剖封窜剂。

具体的，该调剖封窜剂注入单元32注入的铁粉的颗粒大小为100至200目粒度。

进一步的，如图6所示，该石油开采中的调剖封窜的装置，还可以包括：

空气注入单元34，可以向注入井中注入空气。

注气压力检测单元35，可以检测注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力。

进一步的，如图6所示，该石油开采中的调剖封窜的装置，还可以包括一确定单元36。

注气压力检测单元35，还可以检测注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力。

确定单元36，可以根据注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力和注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力，确定注入井的注气压力是否增大。

进一步的，如图6所示，该石油开采中的调剖封窜的装置，还包括：

判断单元37，可以判断注入调剖封窜剂之后的注入井近井地带的吸气分布是否均匀。

上述吸气剖面参数可以包括油层厚度、吸气剖面的吸气压力、火线前缘位置与注入井井筒的距离，火线前缘与地层的倾角；上述的地层参数可以包括地层孔隙度。

调剖封窜剂注入量确定单元32，具体可以根据微地震或四维地震监测到火线前缘位置与注入井井筒的距离以及火线前缘与地层的倾角。

确定单元36，还可以在确定注入井的注气压力增大，且调剖封窜剂注入量确定单元32监测到的火线前缘与地层的倾角大于一预设倾角阈值时，确定调剖封窜成功。

具体的，调剖封窜剂注入量确定单元32可以采用如下公式确定调剖封窜剂的注入量：

$Q=A\·\frac{1}{3}\mathrm{\πh\φ}[r^2-{(r-h\cot \mathrm{\θ})}^2]$

其中，Q为调剖封窜剂的注入量。

A的取值范围为1/3至1/2。

r为火线前缘位置与注入井井筒的距离。

h为油层厚度。

Φ为地层孔隙度。

θ为火线前缘与地层的倾角。

另外，调剖封窜剂注入单元33，可以以段塞式注入方式向注入井中以一预设注入速度注入调剖封窜剂。

进一步的，剖封窜剂注入单元33中的段塞式注入方式的注入长度为0.5至1米；段塞式注入方式的注入间隔时间为6至8小时；预设注入速度为80至100g/Nm³。

本发明实施例提供的石油开采中的调剖封窜的装置，进行了火烧油层点火操作，获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；调剖封窜剂为铁粉；根据注入量向注入井中注入调剖封窜剂。这样，在火烧油层点火后再注入调剖封窜剂，能够避免点火时间过长的问题，且通过注入的调剖封窜剂为铁粉，调剖封窜剂不易被高温破坏，避免了形成气窜通道，石油产量大 幅下降的问题。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，包括：

进行火烧油层点火操作；

获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；所述调剖封窜剂为铁粉；

根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂。

2.根据权利要求1所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，所述铁粉的颗粒大小为100至200目粒度。

3.根据权利要求2所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，在进行火烧油层点火操作之后，还包括：

向所述注入井中注入空气，并检测注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力。

4.根据权利要求3所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，在根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂之后，包括：

检测注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力；

根据所述注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力和注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力，确定注入井的注气压力是否增大。

5.根据权利要求4所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，在根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂之后，还包括：

判断注入调剖封窜剂之后的注入井近井地带的吸气分布是否均匀。

6.根据权利要求5所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，所述吸气剖面参数包括油层厚度、吸气剖面的吸气压力、火线前缘位置与注入井井筒的距离，所述火线前缘与地层的倾角；所述地层参数包括地层孔隙度；

所述获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，包括：

根据微地震或四维地震监测到火线前缘位置与注入井井筒的距离以及所述火线前缘与地层的倾角；

所述石油开采中的调剖封窜的方法，还包括：

若确定注入井的注气压力增大，且所述火线前缘与地层的倾角大于一预设倾角阈值，则确定调剖封窜成功。

7.根据权利要求6所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，所述根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量，包括：

根据如下公式确定所述调剖封窜剂的注入量：

其中，Q为所述调剖封窜剂的注入量；

A的取值范围为1/3至1/2；

r为所述火线前缘位置与注入井井筒的距离；

h为所述油层厚度；

Φ为地层孔隙度；

θ为所述火线前缘与地层的倾角。

8.根据权利要求7所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，所述根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂，包括：

以段塞式注入方式向所述注入井中以一预设注入速度注入所述调剖封窜剂。

9.根据权利要求8所述的石油开采中的调剖封窜的方法，其特征在于，所述段塞式注入方式的注入长度为0.5至1米；所述段塞式注入方式的注入间隔时间为6至8小时；所述预设注入速度为80至100g/Nm³。

10.一种石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，包括：

点火操作单元，用于进行火烧油层点火操作；

调剖封窜剂注入量确定单元，用于获取火烧油层的吸气剖面参数和地层参数，并根据所述吸气剖面参数和地层参数确定调剖封窜剂的注入量；所述调剖封窜剂为铁粉；

调剖封窜剂注入单元，用于根据所述注入量向注入井中注入所述调剖封窜剂。

11.根据权利要求10所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，所述调剖封窜剂注入单元注入的铁粉的颗粒大小为100至200目粒度。

12.根据权利要求11所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，还包括：

空气注入单元，用于向所述注入井中注入空气；

注气压力检测单元，用于检测注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力。

13.根据权利要求12所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，还包 括确定单元；

所述注气压力检测单元，还用于检测注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力；

所述确定单元，用于根据所述注入调剖封窜剂之前的吸气剖面的注气压力和注入调剖封窜剂之后的吸气剖面的注气压力，确定注入井的注气压力是否增大。

14.根据权利要求13所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于判断注入调剖封窜剂之后的注入井近井地带的吸气分布是否均匀。

15.根据权利要求14所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，所述吸气剖面参数包括油层厚度、吸气剖面的吸气压力、火线前缘位置与注入井井筒的距离，所述火线前缘与地层的倾角；所述地层参数包括地层孔隙度；

所述调剖封窜剂注入量确定单元，具体用于：

根据微地震或四维地震监测到火线前缘位置与注入井井筒的距离以及所述火线前缘与地层的倾角；

所述确定单元，还用于在确定注入井的注气压力增大，且调剖封窜剂注入量确定单元监测到的所述火线前缘与地层的倾角大于一预设倾角阈值时，确定调剖封窜成功。

16.根据权利要求15所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，所述调剖封窜剂注入量确定单元，具体用于：

根据如下公式确定所述调剖封窜剂的注入量：

其中，Q为所述调剖封窜剂的注入量；

A的取值范围为1/3至1/2；

r为所述火线前缘位置与注入井井筒的距离；

h为所述油层厚度；

Φ为地层孔隙度；

θ为所述火线前缘与地层的倾角。

17.根据权利要求16所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，所述 调剖封窜剂注入单元，具体用于：

以段塞式注入方式向所述注入井中以一预设注入速度注入所述调剖封窜剂。

18.根据权利要求17所述的石油开采中的调剖封窜的装置，其特征在于，所述剖封窜剂注入单元中的段塞式注入方式的注入长度为0.5至1米；所述段塞式注入方式的注入间隔时间为6至8小时；所述预设注入速度为80至100g/Nm³。