CN106223911B - 一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法 - Google Patents
一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，包括以下步骤：首先对注气井进行高压注气井完井，完井后向注气井中注入0.05～0.15PV引发剂，引发剂采用肌氨酸钠与甘露醇；进行强高压注气，向地层注入3～5万标方空气；通过空气除氮，分离出氧气质量百分比50～70％的富氧混合气，将富氧混合气注入油层；进行强高压注气；当地层裂解稳定后，加大注气量进行强高压注气。本方法将原本胶质、重质的原油在地层温度作用下经强氧化裂解，极大提高了后续空气驱的采油速度及采收率，减少氧化裂解反应时间，实现快速氧化裂解，提高气体的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，属于石油开采领域。
背景技术
古潜山油藏的储集层具有与砂岩油藏储集层完全不同的储渗结构，具有油层较深(大部分2000～7000米)、油层较厚(一般在100～600米之间)的特点，与其它注空气驱油方法截然不同，首先要准确判断该油藏为气驱油藏还是水驱性油藏，如是气驱油藏在油层底部注气，如是边、底水水驱油藏则在油层高部位注气，是采用高压大功率全负荷注气模式。大量的研究表明，古潜山油藏的储集层实际上是由两种储渗***组成的，即裂缝***和岩块***。这两个***的储集空间、渗透率、孔隙度及采油机理极不相同。
(1)裂缝***，是由油藏条件下宽度下限为10μm的裂缝及与之相连通的溶洞所组成的裂缝孔隙网络，即通常所说的大孔道和中等孔隙，具有低孔、高渗的特点，采油时裂缝***的毛管力作用可忽略。
(2)岩块***，由被裂缝所切割而成的岩块组成，岩块内的储渗空间包括宽度小于10μm小裂缝及与其相连同的粒间、晶间孔隙、溶蚀孔洞，其孔隙度较裂缝***孔隙度大，是良好的储油空间，但其渗透率较差。
岩块***驱油机理为：在裂缝***与岩块***之间的流动压力梯度下，驱替介质进入岩块排油，裂缝***中的水依靠亲水岩块的毛管力作用吸入岩块排油，在裂缝～孔隙双重介质中，除压差、渗吸、重力作用驱动力外，窜流，扩散，岩块～岩块效应对驱油过程均参与作用。
由于古潜山油藏温度、深度的地质特征，油藏的物理性质(吸水能力强)，需要在空气驱之前注入大量空气、氧气进行地层的改造。
古潜山地层中岩石的成分主要为碳酸盐和硅铝酸盐。硅铝酸盐具有典型的片状晶体结构，此种晶体由两类基本结构组成：一类由硅氧原子层组成，表观呈四面体形式，称为硅氧片；另一类是由镁、铝氢氧原子层构成，表观呈八面体形式，称为水铝片。古潜山地层大部分均由以上两类基本组织组成。组织中硅原子可被铝原子替换，八面体结构体中铝原子可被低价金属原子替换，从而造成晶体结构表面电荷不平衡，会导致每一层表面常可吸附有各种不同类型的阳离子。
现有技术中对古潜山油藏进行开采的研究较少，且并未使用引发剂，存在氧化裂解速度慢，采油速度及采收率低的问题。现有空气驱采油技术主要适用于油藏深度1000米左右的油藏，对古潜山油藏的开采效果不好。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，通过向深部古潜山油藏注引发剂和空气进行地层改造(为适应裂缝***、岩块***)，接着注入富氧混合气进行点火，实现快速氧化裂解，而后续以强高压的方式向地层注气，进行快速扩散，快速推进裂解带，对古潜山油藏进行高效驱油。
一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，根据古潜山油藏的赋存条件、地质构造及井网排布情况，选择注气井及生产井，包括以下步骤：
步骤1.首先对注气井进行高压注气井完井；
步骤2.完井后向注气井中注入0.05～0.15PV肌氨酸钠与甘露醇的混合物，肌氨酸钠与甘露醇的质量比为1∶2～1∶4，混合药剂溶于水中，质量百分比为2％～5％；
步骤3.进行强高压注气，通过注气井向地层注入3～5万标方空气，空气中的氧气成分对古潜山裂缝、岩块进行全负荷注气，将胶质、重质的原油在地层温度作用下强氧化裂解，产生的氮气、二氧化碳补充地下亏空，为后续空气驱做好前期基础；
步骤4.通过空气除氮，分离出富氧混合气(质量百分比为氧气50～70％，氮气30～50％)，将3～5万标方富氧混合气注入油层，富氧部分与原油发生氧化还原反应，促使原油裂解，释放热量，由于古潜山油藏原地层温度较高(120～300°)，能使注入的氧气快速与原油发生裂解反应，可实现油层自然点火，能使油藏发生强氧化裂解。油层发生裂解反应后，释放大量的CO2及热量，CO2部分溶于原油中，充当表面活性剂，对原油进行稀释，同时由于注入大量空气及富氧，通过氧化裂解实现恢复地层原始压力，恢复原始采油能量；
步骤5.进行强高压注空气，随着强高压空气的持续注入，氧化裂解反应产生的CO2和氮气在油层顶部形成气顶，对油层施加向下的巨大压力，不断的补充地层能量；
步骤6.通过生产井检验尾气中氧气排放量，测算出地下裂解情况及速度；
步骤7.当尾气中CO2排放量达到8～15％、O2排放量达到1～4％时，地层裂解稳定，采用空压机***加大注气量，在原有注气量上增加15～25％进行强高压注气，使裂解快速推进，快速补充地层压力，随着地层能力及地层压力的不断升高，推动原油向生产井方向流动并采出，同时能对边水、底水起到控制作用。
优选的，步骤1中完井时，依次下入井中部件顺序为喇叭口、封隔器、安全阀、滑套、补偿器，随着油管一并下入井底，喇叭口下入至人工井底以上2～5米、下覆岩层以上5～10米处，射孔段中下部，封隔器位置调整至上覆岩层以上2～5米处，安全阀调至封隔器上10～20米处，滑套调至安全阀上部10～15米处，全部部件下入完毕后进行封隔器做封，封隔器与套管封闭，形成封闭空间，使注入空气确保按要求设计进入油藏。
优选的，步骤4中注入的富氧混合气中氧气的质量百分比为60％；
优选的，步骤3、5及7的强高压注气的注气压力为25～50Mpa。
向油藏中注入富氧混合气改造地层的主要机理为，氧气进入地层后，与原油的地层水(具有一定的矿化度)及古潜山岩石发生反应及油层温度高，产生自由基，具有自动自燃氧化作用，氧化自由基的反应主要可分为三步：即引发，增长及终止：
引发：地层岩石→ROO·
增长：RO2·+R/H→ROOH+R·/R·/+·O2→R/OO·
终止：2R/OO·→不活泼物质
地层岩石体系吸收能量，生成过氧自由基R/OO·并取代原本吸附的阳离子官能团，形成自由基R·/和氢过氧化基团ROOH，此时，岩石体系中自由基与氧结合，形成过氧自由基，如此过程反复多次，在地层中将显示亲水性。由于地层水的存在，将在岩石表层形成一层水化膜，使原油逐渐剥离，更容易被采出。同时注入空气将大幅度提高原始地层压力，补充地层能量，增强弹性、流动性。
本发明与现有技术相比具有的优点是：
1.相对传统采油，本发明进行了前期注引发剂(肌氨酸钠与甘露醇)和空气，在引发剂的作用下，通过空气中的氧气对古潜山地层进行改造，通过氧气与地层水及裂缝***、岩块***的协同反应，将原本胶质、重质的原油在地层温度作用下经强氧化裂解，极大提高了后续空气驱的采油速度及采收率，并可以有效补充能量，恢复地层原始压力。
2.通过空气除氮，分离出富氧混合气注入地层进行点火，减少氧化裂解反应时间，实现快速氧化裂解，有效避免氮气含量过高产生气窜现象，并能有效防爆、防腐，最大限度保证了安全作业。
3.后续长期持续注入强高压空气，可有效采出原本很难动用的原油，原本被水淹、采油能量不足都可进行注空气复合驱油。
4.通过长期注入空气，油层顶部形成人工气顶，对油层施加向下增大压力，不断的补充地层能量，实现多项混相复合驱油及重力辅助泄油。
5.完井方式中，喇叭口的下入位置，及喇叭口与封隔器的配合使用可使第一段塞、第二段塞更有效的注入地层，从而提高气体的使用效率。
6.以25～50MPa的压力对地层进行强高压注气，可以提高扩散速度，进一步增加采收率。
7.当地层裂解稳定后，加大注气量进行强高压注气，使裂解快速推进，快速补充地层压力，对边底水系施加巨大压力，将边底水通道封堵，解决了古潜山油藏边底水影响水淹油藏的难题，可提高油藏采收率，实现高效驱油。
本发明适用于直井、水平井、SAGD井，具有较强的适应性。
附图说明
图1：完井示意图
图2：引发剂作用范围示意图
图中：1滑套；2套管；3安全阀；4油管；5封隔器；6上覆岩层；7射孔段；8喇叭口；9人工井底；10下覆岩层；11油层；12空压机***；13补偿器；14除氮***；15引发剂作用范围；16地面；17古潜山地区；19气顶。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，包括以下步骤：
步骤1.首先对注气井进行高压注气井完井，如图1所示，依次下入井中部件顺序为喇叭口(8)、封隔器(5)、安全阀(3)、滑套(1)、补偿器(13)，随着油管(4)一并下入井底，喇叭口下入至人工井底(9)以上4米、下覆岩层(10)以上7米处，射孔段(7)中下部，封隔器位置调整至上覆岩层(6)以上3米处，安全阀调至封隔器上18米处，滑套调至安全阀上部10米处，全部部件下入完毕后进行封隔器做封，封隔器与套管(2)封合，形成封闭空间。
步骤2.完井后向注气井中注入0.05PV肌氨酸钠与甘露醇混合物，肌氨酸钠与甘露醇的质量比为1∶2，混合药剂溶于水中，质量百分比为3％。
步骤3.通过注气井向地层注入3万标方空气，注气压力为30Mpa。
步骤4.如图2所示，通过除氮***(14)将空气除氮，分离出富氧混合气(质量百分比为氧气60％，氮气40％)，将富氧混合气3万标方注入油层(11)。
步骤5.进行强高压注空气(30Mpa)，随着强高压空气的持续注入，氧化裂解反应产生的CO2和氮气在油层顶部形成气顶(19)。
步骤6.通过生产井检验尾气中氧气排放量，测算出地下裂解情况及速度。
步骤7.当尾气中CO2排放量10％、O2排放量1％时，地层裂解稳定，采用空压机***(12)加大注气量，在原有注气量上增加15％进行强高压注气(30Mpa)，使裂解快速推进，推动原油向生产井方向流动并采出，同时对边水、底水起到控制作用。
实施例2
一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，包括以下步骤：
步骤1.首先对注气井进行高压注气井完井，如图1所示，依次下入井中部件顺序为喇叭口(8)、封隔器(5)、安全阀(3)、滑套(1)、补偿器(13)，随着油管(4)一并下入井底，喇叭口下入至人工井底(9)以上5米、下覆岩层(10)以上10米处，射孔段(7)中下部，封隔器位置调整至上覆岩层(6)以上5米处，安全阀调至封隔器上15米处，滑套调至安全阀上部10米处，全部部件下入完毕后进行封隔器做封，封隔器与套管(2)封合，形成封闭空间。
步骤2.完井后向注气井中注入0.1PV肌氨酸钠与甘露醇混合物，肌氨酸钠与甘露醇的质量比为1∶3，混合药剂溶于水中，质量百分比为2％。
步骤3.通过注气井向地层注入4万标方空气，注气压力为40Mpa。
步骤4.如图2所示，通过除氮***(14)将空气除氮，分离出富氧混合气(质量百分比为氧气50％，氮气50％)，将富氧混合气4万标方注入油层(11)。
步骤5.进行强高压注空气(40Mpa)，随着强高压空气的持续注入，氧化裂解反应产生的CO2和氮气在油层顶部形成气顶(19)。
步骤6.通过生产井检验尾气中氧气排放量，测算出地下裂解情况及速度。
步骤7.当尾气中CO2排放量8.5％、O2排放量3％时，地层裂解稳定，采用空压机***(12)加大注气量，在原有注气量上增加15％进行强高压注气(40Mpa)，使裂解快速推进，推动原油向生产井方向流动并采出，同时对边水、底水起到控制作用。。
实施例3
一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，包括以下步骤：
步骤1.首先对注气井进行高压注气井完井，如图1所示，依次下入井中部件顺序为喇叭口(8)、封隔器(5)、安全阀(3)、滑套(1)、补偿器(13)，随着油管(4)一并下入井底，喇叭口下入至人工井底(9)以上3米、下覆岩层(10)以上5米处，射孔段(7)中下部，封隔器位置调整至上覆岩层(6)以上4米处，安全阀调至封隔器上15米处，滑套调至安全阀上部10米处，全部部件下入完毕后进行封隔器做封，封隔器与套管(2)封合，形成封闭空间。
步骤2.完井后向注气井中注入0.15PV肌氨酸钠与甘露醇混合物，肌氨酸钠与甘露醇的质量比为1∶4，混合药剂溶于水中，质量百分比为5％。
步骤3.通过注气井向地层注入5万标方空气，注气压力为50Mpa。
步骤4.如图2所示，通过除氮***(14)将空气除氮，分离出富氧混合气(质量百分比为氧气50％，氮气50％)，将富氧混合气5万标方注入油层(11)。
步骤5.进行强高压注空气(50Mpa)，随着强高压空气的持续注入，氧化裂解反应产生的CO2和氮气在油层顶部形成气顶(19)，对油层施加向下的巨大压力，不断的补充地层能量。
步骤6.通过生产井检验尾气中氧气排放量，测算出地下裂解情况及速度。
步骤7.当尾气中CO2排放量8％、O2排放量3％时，地层裂解稳定，采用空压机***(12)加大注气量，在原有注气量上增加15％进行强高压注气(50Mpa)，使裂解快速推进，推动原油向生产井方向流动并采出，同时对边水、底水起到控制作用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细阐述，以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.首先对注气井进行高压注气井完井；
步骤2.完井后向注气井中注入0.05～0.15PV肌氨酸钠与甘露醇混合物，其中肌氨酸钠与甘露醇的质量比为1∶2～1∶4，混合药剂溶于水中，质量百分比为2％～5％；
步骤3.通过注气井进行强高压注气，向地层注入3～5万标方空气；
步骤4.通过空气除氮，分离出富氧混合气，富氧混合气包括质量百分比为50～70％的氧气和30～50％的氮气，将富氧混合气3～5万标方注入油层(11)；
步骤5.进行强高压注空气，氧化裂解反应产生的CO2和氮气在油层顶部形成气顶(19)；
步骤6.通过生产井检验尾气中氧气排放量，测算出地下裂解情况及速度；
步骤7.当尾气中CO2排放量达到8～15％、O2排放量达到1～4％时，地层裂解稳定，采用空压机***(12)加大注气量，在原有注气量上增加15～25％进行强高压注气，推动原油向生产井方向流动并采出，同时对边水、底水起到控制作用；
步骤3、5及7的强高压注气的注气压力为25～50Mpa。
2.如权利要求1所述的一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，其特征在于：步骤1中完井时，依次下入井中部件顺序为喇叭口(8)、封隔器(5)、安全阀(3)、滑套(1)、补偿器(13)，随着油管(4)一并下入井底，喇叭口下入至人工井底(9)以上2～5米、下覆岩层(10)以上5～10米处，射孔段(7)中下部，封隔器位置调整至上覆岩层(6)以上2～5米处，安全阀调至封隔器上10～20米处，滑套调至安全阀上部10～15米处，全部部件下入完毕后进行封隔器做封，封隔器与套管(2)封合，形成封闭空间。
3.如权利要求1所述的一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法，其特征在于：步骤4中注入的富氧混合气中氧气的质量百分比为60％。
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