CN106499376A - 一种基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种综合采油和原位改质超稠油、油页岩、干酪根及中低成熟度页岩油储层的工艺方法。该方法基于新型的井筒电加热原位裂解改质工艺，辅以注空气工艺。通过向含油储层钻取开发井组或在已有井网上进行调整，合理部署加热井、注气井及生产井；向储层内注入空气，由加热井井筒内加热电缆连接电加热棒加热含油储层，实现原油地下裂解改质。该方法结合了井筒电加热及注空气工艺的优势，能够解决单一井筒电加热模式下传热方式单一，驱动能量不足等问题，通过原油与空气氧化反应的热效应，提高地层温度，降低原油裂解温度，加快原位裂解反应速率，提高原油采收率，降低水资源消耗和碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及稠油油藏、油页岩、干酪根储层及中低成熟度页岩油油藏的高效开采，特别涉及一种利用注空气辅助井筒电加热实现稠油及干酪根原位裂解改质的工艺方法。
背景技术
随着常规油气资源储量的不断衰减，稠油资源已经成为一种重要的接替能源。稠油油藏的开采关键在于两点：其一是有效降低稠油的粘度，提高其在油藏条件下的流动能力；再者是储层具备足够的驱动能量，能够将原油有效驱替至生产井，进而抽提至地面。基于注蒸汽的热采技术是目前应用最广泛的稠油开发方式，通过与直井或水平井技术、非凝析气(氮气、二氧化碳、烟道气、空气)及溶剂注入技术相结合，表现为不同的工艺形式，被应用于不同类型的稠油油藏。矿场实践已经证实了基于注蒸汽的热采技术是一种有效的稠油开采方式，但其过高的能耗，大量的水资源消耗和温室气体排放有悖于当前节能减排和生态环境可持续发展的战略要求，需要寻求新技术提高开发效果，降低开采能耗和碳排放。
针对低品位的原油储层，如超稠油储层、油页岩、干酪根储层及中低成熟度页岩油储层，基于井筒加热模式的原位裂解改质工艺是一种新颖的开采方式。该方法通过在井筒中安装加热电缆，由油层段井筒内电加热棒作为热源加热含油储层，提升储层温度至原油或干酪根裂解温度(通常在300℃以上)，促使原油或者干酪根发生原位裂解反应，形成轻质组分(石脑油、煤油、柴油及裂解气)。该方法的优势在于能够在地下提升原油品质，采收率高(可达70％)，电加热取代高温蒸汽加热，极大降低水资源消耗及温室气体排放。然而，由于基于储层天然能量开发，仍然存在储层能量不足的问题，即部分改质后的原油不能被有效地驱替至生产井，同时井筒电加热模式主要以热传导方式进行热传递，加热范围相对较小，加热时间过长，仍具有一定的局限性。
空气相对于其他气体(二氧化碳，氮气，烟道气)，具有气源广、成本低等优势，因此注空气技术已被广泛应用于中轻质油藏及稠油油藏的开发，包括高压注空气技术(中轻质油藏)及火烧油层技术(稠油油藏)等。有关空气与中轻质原油及稠油的低温氧化反应(LTO)及高温氧化反应(HTO)国内外已开展了广泛的研究，对其反应机制已有较为深入的认识。此外，有关注空气技术的现场配套设施及相关工艺已经较为成熟。鉴于以上因素，本发明提出一种经济有效，切实可行，能够改善基于井筒加热模式的超稠油原位裂解改质工艺，从而进一步提高原油采收率，减少开采能耗，提高开发生命周期经济效益。
发明内容
本发明提供了一种适用于超稠油油藏、油页岩、干酪根储层及中低成熟度页岩油储层的基于井筒加热模式的注空气辅助地下裂解改质工艺，其包括以下步骤：
步骤1：针对目标油藏开采层位钻取开采井组，所述开采井组包括加热井、注气井及生产井。所述开采井组可以为直井井组、水平井井组及定向井井组中的任一种或者是由不同井型构成的组合井组。井组类型及井网密度取决于储层地质条件。针对已投入开发的油藏，可以在已有井组基础上进行调整，合理钻取加密井。
步骤2：在加热井井筒内安装加热电缆，在油层段井筒内加热电缆连接电加热棒。通过加热井对储层进行电加热，使地层温度提升至300～450℃，促使原油或干酪根发生原位裂解改质。
步骤3：通过注气井向储层内注空气至设计注气量。所述设计注气量取决于开采储层的特征(储层厚度，含油饱和度等)、原油物性及注气时机。
步骤4：达到设计加热焖井时间后，开启生产井提取地层内改质后的原油及裂解气。所述设计加热焖井时间取决于开采储层体积及超稠油或者干酪根的裂解反应速率及开采储层体积等因素。
本发明的有益效果为：①针对基于注蒸汽的热采技术采收率低、能耗高、用水量大、温室气体排放量大等不足，基于井筒加热模式的注空气辅助原位裂解改质工艺具有采收率高(可达70％以上)，能量利用率高，以电加热直接加热储层的方式代替燃烧化石燃料加热水蒸气等携热介质间接加热储层的方式，大大降低水资源消耗及温室气体排放，同时实现原油地下改质，提升原油品位；②基于井筒加热模式的注空气辅助原位裂解改质工艺克服了单一井筒加热模式下储层热传递方式单一的问题，由热传导升级为热传导与热对流共同传热，提高储层加热速率，缩短原油改质时间；③基于井筒加热模式的注空气辅助原位裂解改质工艺克服了单一井筒加热模式开采过程中遇到的储层能量不足的问题，注入空气能够有效补充和提高地层能量，生产过程中，储层深部气体驱替改质原油进入生产井；④基于井筒加热模式的注空气辅助原位裂解改质工艺可以利用原油与空气的低温氧化(放热)作用，提高和维持地层温度，降低原油裂解反应温度，提高裂解效率和裂解程度。
附图说明
附图1为基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺示意图。
其中，1、含油储层，2、盖层，3、加热井，4、生产井，5、加热电缆，6、电加热棒，7、变压器，8、电网，9、空气压缩机，10、空气压力缓冲装置，11、抽油机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细地描述。
一种基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，具体步骤如下：
(1)针对目标油藏开采层位1，采用常规钻具钻取水平井井组(3和4)，水平段长度及两口井水平段上下间隔根据储层性质(储层厚度、孔隙度及渗透率等)、原油物性(粘度及密度等)及技术可行性确定；
(2)在加热井3井筒内安装加热电缆5，在水平段井筒内加热电缆连接电加热棒6。所述的加热电缆5结合连续油管工艺下入井筒，加热电缆5可在井场外预先装配到连续油管内，然后运输到井口进行安装。加热电缆5可经由变压器7连接电网8；
(3)通过空气压缩机9将地面空气压缩，经空气压力稳定装置10，生产井4环空向含油储层1注入设计量的空气；
(4)通过水平井筒内电加热棒6对含油储层1加热升温，设定电加热棒6温度为400～600℃，使地层温度提升至300～450℃，加热时间为几个月至几年；
(5)达到设定加热焖井时间后，开启生产井4，由地面抽油机11提取地层改质原油，伴生裂解气体通过环空排出至气体管线。
Claims (9)
1.一种基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)针对目标油藏开采层位，采用常规钻具钻取开采井组，所述开采井组中包括加热/注气井和生产井；
(2)通过井筒内加热电缆将含油储层加热至设定温度，促使原油地下裂解改质；
(3)通过加热/注气井向储层内注空气至设计注气量；
(4)达到加热焖井时间后，开启生产井进行生产。
2.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(1)中所述油藏为超稠油油藏、油页岩、干酪根储层及中低成熟度页岩油油藏中的一种。
3.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(1)中所述开采井组为直井井组、水平井井组及定向井井组中的任一种或由不同井型构成的组合井组，所述开采井组取决于油藏地质条件。
4.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于若步骤(1)中所述油藏开采层位已投入开发，可在已有开采井组基础上进行调整，合理钻取加密井。
5.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(1)中所述加热井和生产井均可以作为所述注气井，可通过所述加热井和生产井油套环空向储层内注入空气。
6.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(2)中所述加热电缆可以预先在井场外装配入连续油管内，再将所述连续油管运送至井场，安装至所述加热井井筒内。
7.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(2)中所述设定温度范围为300～450℃，所述设定温度的高低取决于储层原油或者干酪根的裂解温度及空气与原油/干酪根氧化反应的热效应。
8.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(3)中所述设计注空气量取决于开采储层的特征(储层厚度，含油饱和度等)、原油物性及注气时机等。
9.如权利要求1所述的基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺，其特征在于步骤(4)中所述加热焖井时间可能为几个月至几年，所述加热时间取决于原油或者干酪根裂解速率及开采储层体积等因素。
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