CN104594864A - 一种火烧油层开采厚层油藏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火烧油层开采厚层油藏的方法。该方法包括以下步骤：在天然垂向裂缝区域或者无天然垂向裂缝区域部署至少一口垂直井或斜直井并下套管完井；置放耐高温封隔器，封隔器位于目标油层底界以上2-3米；当选取无天然垂向裂缝区域布井时，在无天然垂向裂缝区域的目标油层中设置产生贯穿整个目标油层的垂向裂缝；向垂向裂缝中注入支撑剂；采用电点火或者化学点火的方式点燃油层；向目标油层注入含氧气体或高温分解产生氧气的物质；利用电潜泵进行生产或利用连续油管注气进行生产；当火线前缘向下移动到封隔器时，结束生产。本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法可节省大量操作成本，实现厚层油藏经济高效的火烧油层开发。
Description
技术领域
本发明涉及一种火烧油藏的方法，特别涉及一种用于厚层块状油藏火驱辅助重力泄油提高原油采收率的火烧油层开采厚层油藏的方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
火驱技术按注入空气方向和燃烧前缘的移动方向可以分为正向燃烧和反向燃烧；其中，正向燃烧的注入空气与燃烧前缘的移动方向相同，称为正向燃烧；反向燃烧的空气流动方向和燃烧前缘的移动方向恰好相反，称为逆向燃烧或反向燃烧。正向燃烧按注入空气中掺水与否又分为干式正向燃烧和湿式正向燃烧；其中，干式正向燃烧与湿式正向燃烧主要用于稀油油藏与常规稠油油藏；反向燃烧主要用于特、超稠油油藏。
但不管对于干式正向燃烧、湿式正向燃烧或反向燃烧，常规火驱开发均存在以下问题：
1、在火驱开发过程中，注入井与生产井以一定井网形式进行部署，相邻注入井与生产井相隔一定距离，但受到油藏非均质性的影响，注入井与生产井之间，通常存在大量的高渗透条带，注入空气火驱过程中，这些高渗透条带会成为吸引火线的主要区域，给地面操作带来了极大难度。而且经常由于对地下非均质性的认识不够，造成操作失误与火线过早突破生产井，给安全生产带来严重隐患。此外，由于火线的局部突破，大量区域成为火线绕流区，无法进行正常的燃烧，造成大量的储量损失，采收率偏低。
2、尤其对于厚层油藏，由于火驱火线的超覆作用，注入空气由于密度较小，往往向油层顶部运移，因此往往优先燃烧油层的顶部，而油层的中下部往往难以有效燃烧，且常规的燃烧方式难以有效控制中下部油层的燃烧。
目前尚未有公开的有效方法，实现对厚层稠油油藏常规火烧油层的有效控制。因此，提供一种厚层油藏的火烧油层开采成为了一种需要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种火烧油层开采厚层油藏的方法，该方法可以有效解决厚层稠油油层在火烧油层过程中，存在的注入井到生产井之间的火窜、火线超覆、采收率偏低等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种火烧油层开采厚层油藏的方法，该方法包括以下步骤：
在天然垂向裂缝区域或者无天然垂向裂缝区域部署至少一口垂直井或者斜直井并下套管完井；
在油管和套管之间的油套环空置放耐高温陶瓷封隔器，耐高温陶瓷封隔器位于目标油层底界以上2-3米；对耐高温陶瓷封隔器上部和下部的套管进行分段射孔完井，上部射孔段距目标油层顶界1-2米，下部射孔段距目标油层底界1-2米；
当选取无天然垂向裂缝区域布井时，在无天然垂向裂缝区域的目标油层中设置产生贯穿整个目标油层的垂向裂缝；向天然垂向裂缝或产生的垂向裂缝中注入支撑剂；
采用电点火或者化学点火的方式点燃油层；
从油套环空向目标油层连续注入含氧气体或高温分解产生氧气的物质；
利用电潜泵进行生产或利用油管内的连续油管注气进行气举生产；
当火线前缘向下移动到所述耐高温陶瓷封隔器时，结束生产。
根据本发明的具体实施方式，本发明提供的方法中注入井和生产井为同一口井；在井筒内下入套管到目标油层的底部完井，在套管内下入油管到油层底界，在油管与套管之间的油套环空置放耐高温陶瓷封隔器，封隔器位于目标油层底界以上2-3米；对封隔器上部和下部的套管进行分段射孔完井，上部射孔段距目标油层顶界1-2米，下部射孔段距目标油层底界1-2米。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，厚层油藏的目标油层的连续厚度大于10米。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，采用水力压裂方式、超破裂压力的高压注气方式或超破裂压力的高压注水方式在无天然垂向裂缝区域的目标油层中设置产生贯穿整个目标油层的垂向裂缝。
根据本发明的具体实施方法，上述的压裂施工工艺参数采用本行业内公开的工艺进行。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，采用的支撑剂包括加氢脱硫催化剂或热裂解催化剂。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，采用的支撑剂包括过渡金属、过渡金属的化合物、天然沸石或人工沸石；更优选地，采用的过渡金属包括钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱和铂的一种或几种的组合；其中，过渡金属的化合物包括但不限于过渡金属的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物；最优选地，采用的支撑剂包括氧化钼或天然沸石。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，所用的含氧气体包括空气、氧气、臭氧或氧气的体积含量大于15％的气体组合物；所述含氧气体的注入速度为1000-20000Nm3/天。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，采用的高温分解产生氧气的物质包括双氧水或质量比为2-3:1的氯酸钾与二氧化锰的水溶液混合物，氯酸钾与二氧化锰在水中的质量分数为10wt％-50wt％；高温分解产生氧气的物质的注入速度为10-200吨/天；在地面温度下注入高温分解产生氧气的物质即可。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，利用连续油管注气进行生产时，注入的气体包括氮气、空气或二氧化碳。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，气体的注入速度为100-3000Nm3/天。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，生产过程中控制烟道气排出速度与注入含氧气体的速度比为0.8-1:1；
或控制烟道气排出速度与高温分解产生氧气的物质产生的氧气的速度比为0.8-1:1。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，利用电潜泵进行生产时，控制井底流压高于原始油层压力1-2MPa，电潜泵的沉没度保持在5米以上。
根据本发明的具体实施方式，利用电潜泵进行生产时，向油管内下入电潜泵，电潜泵下入到目标油层底部；所述电潜泵用于高温举升。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法中，优选地，利用油管内的连续油管注气进行气举生产时，当连续油管不注气，靠燃烧产生的气体也能将井底液体举升到地面时，停止向连续油管中注气。
根据本发明的具体实施方式，利用油管内的连续油管注气进行气举生产时，向油管内下入连续油管，用于高温气举。
本发明提供的方法中，利用电潜泵通过高温举升或利用连续油管注气通过高温气举的方式将烟道气与裂解改质的原油经油管采出地面。
根据本发明的具体实施方式，电点火或者化学点火采用常规的点火方式进行即可。
本发明提供的火烧油层开采厚层油藏的方法适用于采用火烧油层开发的各类厚层油藏。本发明的方法与现有的常规火烧油层技术相比较，具有如下有益效果：
本发明的方法不需要专门的注采井网，注入与采出过程均在一口井中完成，可节省大量操作成本。
本发明提供的方法采用油层上部火烧、底部生产的方式，充分利用火烧过程中加热原油的重力作用，依靠重力下泄到油层底部的生产井中；并通过控制采注比和泵的沉没度来稳定火烧垂向位置，避免火窜，实现了厚层油藏经济高效的火烧油层开发。
采用本发明提供的方法在火烧过程中，由于空气的超覆作用，优先在油层顶部形成火烧面，随着生产的不断进行，燃烧面不断向下拓展，加热并驱替上部、中部以及下部原油进入油层底界的生产段，因此垂向波及均匀，避免了常规火驱过程中因空气超覆而难以有效驱替油层下部原油的不利影响，可大幅度提高采收率。
本发明的火烧油层开采厚层油藏的方法中的垂向裂缝贯穿整个油层，有利于防止火烧过程中原油结焦堵塞垂向流动通道，可加速高热加热以及热裂解原油的下泄，提高采油速度。
附图说明
图1为实施例1的火烧油层开采厚层油藏的方法中的井身结构示意图；
图2为实施例2的火烧油层开采厚层油藏的方法中的井身结构示意图。
主要附图符号说明：
1 垂直井 11 油管 12 套管 13 连续油管 14 耐高温陶瓷封隔器15 上部射孔段 16 下部射孔段 17 电潜泵 2 目标油层 3 燃烧火线前缘
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种火烧油层开采厚层油藏的方法，该方法中的井身结构如图1所示，该油藏的目标油层连续厚度为15米，油藏发育天然垂向裂缝，该方法包括以下步骤：
(1)在天然裂缝区域部署一口垂直井1并下套管12完井；注入井与生产井均为同一口井；在井筒内下入套管12到目标油层2底界完井，在套管12内下入油管11到目标油层2底界，在油管11与套管12之间的油套环空置放耐高温陶瓷封隔器14，耐高温陶瓷封隔器14位于目标油层2底界以上2米；对耐高温陶瓷封隔器14上部和下部的套管进行分段射孔完井，上部射孔段15距目标油层2顶界1米，下部射孔段16距目标油层2底界1米；向油管11内下入电潜泵17，所述电潜泵17下入到油管11底部用于高温举升；
(2)向裂缝中注入氧化钼作为支撑剂；
(3)采用电点火方式点燃油层；
(4)以5000Nm3/天的注入速度从上部油套环空向目标油层2中注入空气；
(5)采用目标油层2底界的电潜泵17进行生产；控制井底流压高于原始油层压力1MPa，电潜泵17的沉没度保持在6米；
(6)控制烟道气排出速度与空气的注入速度比为0.8:1，以防止火窜；
(7)当燃烧火线前缘3向下移动到耐高温陶瓷封隔器14时，停止注入空气，生产结束。
本实施例提供的上述方法，成功实施了上述厚层油藏的火烧油层开发。在开发过程中，由于采用同一口井作为注入井与生产井，因此钻井与操作成本大幅减少，整体经济效益比常规火驱提高30％；同时，本实施例采用垂向向下连续火驱的方式，有效避免了常规火驱过程中由于空气超覆造成火驱储量动用不均，采收率提高27％；此外，由于采用垂向裂缝加速火驱辅助重力泄油，采油速度比常规火驱方式提高了2倍；由于在操作过程中严格控制电潜泵的沉没度与操作参数，确保了火驱的成功开发。
实施例2
本实施例提供一种火烧油层开采厚层油藏的方法，该方法中的井身结构如图2所示，该油藏的目标油层连续厚度为25米，油藏无发育天然垂向裂缝，该方法包括以下步骤：
(1)部署一口垂直井1并下套管12完井；注入井与生产井均为同一口井；在井筒内下入套管12到目标油层2底界完井，在套管12内下入油管11到目标油层2底界，在油管11与套管12之间的油套环空置放耐高温陶瓷封隔器14，耐高温陶瓷封隔器14位于目标油层2底界以上3米；对耐高温陶瓷封隔器14上部和下部的套管12进行分段射孔完井，上部射孔段15距目标油层2顶界2米，下部射孔段16距目标油层2底界2米；向油管11内下入连续油管13，所述连续油管13下入到油管2底部用于注气进行高温气举，注入氮气；
(2)采用水力压裂方式压裂近井地带油层，在无发育天然裂缝油层中产生垂向裂缝，裂缝贯穿整个油层；向裂缝中注入天然沸石作为支撑剂；
(3)采用电点火方式点燃油层；
(4)以50吨/天的注入速度从上部油套环空向目标油层2中注入双氧水，注入温度为80℃；
(5)利用下入目标油层2底界的连续油管13注气进行气举生产；以3000Nm3/天的注入速度向连续油管13注入氮气；在生产过程中密切监测与计量产出气速度变化，当连续油管13不注气、靠燃烧产生的气体也能将井底液体举升到地面时，阶段性的停止连续油管13注气；
(6)控制烟道气排出速度与注入双氧水分解产生氧气速度的比为1:1，以防止火窜；
(7)当燃烧火线前缘3向下移动到耐高温陶瓷封隔器14时，停止注入空气，生产结束。
本实施例采用上述步骤与操作参数，成功实施了该厚层油藏的火烧油层开发。在开发过程中，由于采用同一口井作为注入井与生产井，因此钻井与操作成本大幅减少，整体经济效益比常规火驱提高40％；同时，本实施例采用垂向向下连续火驱的方式，有效避免了常规火驱过程中由于空气超覆造成火驱储量动用不均，采收率提高23％；此外，由于采用垂向裂缝加速火驱辅助重力泄油，采油速度比常规火驱方式提高了1.5倍；由于在操作过程中严格控制泵的沉没度与操作参数，因此确保了火驱的成功开发。
Claims (10)
1.一种火烧油层开采厚层油藏的方法，该方法包括以下步骤：
在天然垂向裂缝区域或者无天然垂向裂缝区域部署至少一口垂直井或者斜直井并下套管完井；
在油管和套管之间的油套环空置放耐高温陶瓷封隔器，所述耐高温陶瓷封隔器位于目标油层底界以上2-3米；对所述耐高温陶瓷封隔器上部和下部的套管进行分段射孔完井，上部射孔段距目标油层顶界1-2米，下部射孔段距目标油层底界1-2米；
当选取无天然垂向裂缝区域布井时，在无天然垂向裂缝区域的目标油层中设置产生贯穿整个目标油层的垂向裂缝；向天然垂向裂缝或产生的垂向裂缝中注入支撑剂；
采用电点火或者化学点火的方式点燃油层；
从油套环空向目标油层中连续注入含氧气体或高温分解产生氧气的物质；
利用电潜泵进行生产或利用油管内的连续油管注气进行气举生产；
当火线前缘向下移动到所述耐高温陶瓷封隔器时，结束生产。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述厚层油藏的目标油层的连续厚度大于10米。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，采用水力压裂方式、超破裂压力的高压注气方式或超破裂压力的高压注水方式在无天然垂向裂缝区域的目标油层中设置产生贯穿整个目标油层的垂向裂缝。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑剂包括加氢脱硫催化剂或热裂解催化剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述支撑剂包括过渡金属、过渡金属的化合物、天然沸石或人工沸石；优选地，所述过渡金属包括钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱和铂的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氧气体包括空气、氧气、臭氧或氧气的体积含量大于15％的气体组合物；所述含氧气体的注入速度为1000-20000Nm3/天；
所述高温分解产生氧气的物质包括双氧水或质量比为2-3:1的氯酸钾与二氧化锰的水溶液混合物，氯酸钾和二氧化锰在水中的质量分数为10wt％-50wt％；所述高温分解产生氧气的物质的注入速度为10-200吨/天。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，利用油管内的连续油管注气进行气举生产时，注入的气体包括氮气、空气或二氧化碳；气体的注入速度为100-3000Nm3/天。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，生产过程中控制烟道气排出速度与注入含氧气体的速度比为0.8-1:1；
或控制烟道气排出速度与高温分解产生氧气的物质产生的氧气的速度比为0.8-1:1。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，利用电潜泵进行生产时，控制井底流压高于原始油层压力1-2MPa，电潜泵的沉没度保持在5米以上。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，利用油管内的连续油管注气进行气举生产时，当连续油管不注气，靠燃烧产生的气体也能将井底液体举升到地面时，停止向连续油管注气。
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