CN113622882B - 一种古潜山油藏注空气采油设备及采油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种古潜山油藏注空气采油设备及采油方法，涉及原油开采技术领域，古潜山油藏注空气采油方法包括以下步骤：将空气除氮，分离出的氮气由注入古潜山油藏中气层分布带上方区域；将空气除氮后获取的富氧混合气体经加热注入古潜山油藏气层分布带的下方区域，本发明直接将空气除氮后获取的氮气同步注入气层分布带上方以形成气顶实现配合进行驱油，氮气性质相比与空气更加稳定，提高注气施工作业的安全性，进一步的氮气密度小于空气除氮后的富氧混合气体，使得氮气稳定位于气层分布带上方区域并加压致使高温富氧混合气***于气层分布带下方区域，提高加热效果，在注采施工时，显著减少高温热空气需求量，降低采油成本。
Description
技术领域
本发明涉及原油开采技术领域，具体为一种古潜山油藏注空气采油设备及采油方法。
背景技术
公知的，古潜山是由长期遭受风化剥蚀的古地形突起被上覆不渗透岩层所覆盖形成圈闭条件，油气聚集其中而形成的，油源来源于古潜山外部，经构造断裂、物理风化和化学风化作用使不同岩类组成的“潜山”储集体遭受风化、淋滤、溶蚀作用而形成渗透性良好的缝网裂缝***成为油气聚集的空间，而不整合面及断层面等供油通道，则成为古潜山油气藏形成的必要条件，油气藏呈块状分布，不受层位控制。也称潜伏剥蚀突起油气藏，古潜山油藏的底水上面为油层分布带，油层上部为气层分布带。
如授权公告号为CN100398779C，名称为《一种古潜山油藏注空气采油方法》的中国发明专利，其采油方法具体为：对古潜山储油物性进行选择，井位选择及确定；对被确定的油井内含水井段注入350℃热空气，迫使古潜山内前期因开采原油底水上升的油水界面下移一定距离至注气后新产油水界面，即平衡界面处位置；对古潜山油藏进行开采。
又如授权公告号为CN106223911B，名称为《一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法》的中国发明专利，其驱油方法具体为：过注气井进行强高压注气，向地层注入3～5万标方空气；通过空气除氮，分离出富氧混合气，将富氧混合气3～5万标方注入油层，该中国发明专利通过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，故不需要进行对注入的气体进行加热，其通过空气除氮，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，并能有效防爆、防腐，最大限度保证了安全作业。
古潜山油藏的气层分布带中，位于气层分布带上方区域其裂缝以及孔隙中均不存在原油，因此在注气开采时仅仅需要注气形成驱动就可以，但是目前古潜山油藏注空气采油采油方法如上述中国发明专利《一种古潜山油藏注空气采油方法》相同，均为直接持续注入加热的高温热空气，导致高温热空气需求量巨大，采油成本严重增加，同时注入气层分布带热气上浮冷气下沉，致使与油层接近的气层分布带加热效果差，不利与提高原油的流动性以及进行采油，同时如上述中国发明专利《一种向深部古潜山油藏注强高压空气、富氧的驱油方法》，为了减少氧化裂解反应时间，实现快速氧化裂解，通过对空气进行除氮以实现通入富氧混合气体，但是对空气除氮获得的氮气直接外排造成氮气浪费了，然后进行强高压注空气，随着强高压空气的持续注入进行驱油，然后直接注入空气由于空气中氧气含量较高，稳定性较差，且油层环境温度较高，进而如果遇到油管晃动摩擦易引发安全事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种古潜山油藏注空气采油设备及采油方法，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种古潜山油藏注空气采油方法，包括以下步骤：
S1：将空气除氮，分离出的氮气由注入古潜山油藏中气层分布带上方区域；
S2：将空气除氮后获取的富氧混合气体经加热注入古潜山油藏气层分布带的下方区域。
作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1前还包括：
根据总井规划数，在古潜山油藏开采区域开设注采井网；
向所述注采井网中下组合注气采油管束，所述组合注气采油管束具有第一注气通道、第二注气通道以及采油管道。
作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2后还包括：由步骤S1以及步骤S2注入的高压气体推动油层分布带原油流动并通过采油通道采出原油。
作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1中向古潜山油藏气层分布带的上方区域注入氮气通过所述组合注气采油管束中第一注气通道进行注气；
所述步骤S2中向古潜山油藏气层分布带的下方区域注入高温富氧混合气体通过所述组合注气采油管束第二注气通道进行注气。
作为上述技术方案的进一步描述：所述采油通道为组合注气采油管束中的采油管道。
作为上述技术方案的进一步描述：一种古潜山油藏注空气采油设备，包括组合注气采油管束，所述组合注气采油管束包括：
第一注气通道，用于将空气除氮分离出的氮气注入古潜山油藏中气层分布带上方区域；
第二注气通道，用于将空气除氮后获取的富氧混合气体经加热注入古潜山油藏气层分布带的下方区域。
作为上述技术方案的进一步描述：所述组合注气采油管束包括套管，所述套管中贯穿设置有芯管，所述芯管内部贯穿设置有采油管道，所述套管与所述芯管之间形成第一注气通道，所述芯管与采油管道之间形成第二注气通道。
作为上述技术方案的进一步描述：所述套管的底端固定套接有第一注气接头，所述芯管的底端固定套接有第二注气接头。
作为上述技术方案的进一步描述：所述采油管道底端开设有采油孔，所述采油管道底端活动套接有防气窜机构，所述防气窜机构包括油托、封堵组件以及驱动单元，所述油托活动套接在采油管道上，所述封堵组件活动设置在所述采油管道的内侧，以实现对所述采油管道上位于油托外部区域的采油孔进行封堵，所述驱动单元用于同步驱动油托以及封堵组件升降调节。
作为上述技术方案的进一步描述：所述封堵组件包括封堵管，所述封堵管的中段位置处开设有配合采油孔使用的条形通孔。
在上述技术方案中，本发明提供的一种古潜山油藏注空气采油采油方法，将空气除氮后获取的富氧混合气体加热并注入古潜山油藏中气层分布带下方区域，(即与油层接近的气层分布带区域)，使得高温的富氧混合气体与油层接近的气层分布带区域的裂缝以及孔隙中原油进行氧化裂解反应，增加了原油流动的驱动力；同时岩石受热膨胀，岩石空隙体积减小，提高原油流动性；
其次位于气层分布带上方区域其裂缝以及孔隙中不存在原油，无需通入高温气体，直接将空气除氮后获取的氮气同步注入气层分布带上方，从以形成气顶实现配合进行驱油，实现将分离后的氮气进行配合使用，避免分离后氮气直接排放造成浪费，其氮气性质相比与空气更加稳定，提高注气施工作业的安全性，进一步的氮气密度小于空气除氮后的富氧混合气体，使得氮气稳定位于气层分布带上方区域并加压致使高温富氧混合气***于气层分布带下方区域，提高加热效果，同时通过对气层分布带的上方区域直接通入分离后获取的氮气，使得在注采施工时，显著减少高温热空气需求量，降低采油成本。
由于一种古潜山油藏注空气采油采油方法具有上述有益效果，用于实现该采油方法的一种古潜山油藏注空气采油设备同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种古潜山油藏注空气采油采油方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种古潜山油藏注空气采油采油方法的施工示意图；
图3为本发明实施例提供的组合注气采油管束的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的防气窜机构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的驱动单元的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的防气窜机构的剖视图；
图7为本发明实施例提供的封堵组件与驱动单元的连接结构示意图。
附图标记说明：
1、气层分布带；11、上方区域；12、下方区域；2、油层分布带；3、底水分布带；10、组合注气采油管束；101、套管；1011、第一注气接头；1012、第一进气接头；102、芯管；1021、第二注气接头；1022、第二进气接头；103、采油管道；1031、采油孔；20、空气除氮***；30、加热***；40、防气窜机构；41、油托；42、封堵组件；421、封堵管；422、条形通孔；423、连接螺母座；43、驱动单元；431、驱动齿盘；432、第一驱动齿轮；433、第一调节丝杆；434、环形齿圈；435、第二驱动齿轮；436、第二调节丝杆。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种古潜山油藏注空气采油方法，包括以下步骤：
S1：将空气除氮，分离出的氮气由注入古潜山油藏中气层分布带1上方区域11；具体的，古潜山油藏的为底水分布带3，底水分布带3上面为油层分布带2，油层分布带2上层为气层分布带1，通过空气除氮***20将空气进行除氮分离，其中，除氮分离中氮气与总空气比例为3：5，(即5升的空气中分离出3升的氮气，剩余的混合气体中)将分离获取的氮气通过增压泵注入古潜山油藏中气层分布带1上方区域11(即气层分布带1原离油层分布带2的区域，其中，气层分布带1原离油层分布带2的上方区域11的裂缝以及孔隙中不存在原油)；
S2：将空气除氮后获取的富氧混合气体经加热注入古潜山油藏气层分布带1的下方区域12。具体的，步骤S1空气进行除氮分离后剩余的富氧混合气体，其中富氧混合气体中氧气与氮气的比例接近于1：1，将富氧混合气体通过加热***30加热处理，然后通过增压泵注入古潜山油藏气层分布带1的下方区域12，(即气层分布带1靠近油层分布带2的区域)。
优选的，向古潜山油藏中气层分布带1上方区域11注入分离出的氮气，以及向古潜山油藏气层分布带1的下方区域12注入加热后的富氧混合气体同步进行。
本实施例提供的一种古潜山油藏注空气采油方法，将空气除氮后获取的富氧混合气体加热并注入古潜山油藏中气层分布带下方区域，(即与油层接近的气层分布带区域)，使得高温的富氧混合气体与油层接近的气层分布带区域的裂缝以及孔隙中原油进行氧化裂解反应，增加了原油流动的驱动力；同时岩石受热膨胀，岩石空隙体积减小，提高原油流动性；
其次位于气层分布带上方区域其裂缝以及孔隙中不存在原油，无需注入高温气体，通过直接将空气除氮后获取的氮气同步注入气层分布带上方，以形成气顶实现配合进行驱油，实现将分离后的氮气进行配合使用，其氮气性质相比与空气更加稳定，提高注气施工作业的安全性，进一步的氮气密度小于空气除氮后的富氧混合气体，使得氮气稳定位于气层分布带上方区域并加压致使高温富氧混合气***于气层分布带下方区域，提高加热效果，同时通过对气层分布带的上方区域直接通入分离后获取的氮气，使得在注采施工时，显著减少高温热空气需求量，降低采油成本。
本发明提供的另一个实施例中，步骤S1前还包括：根据总井规划数，在古潜山油藏开采区域开设注采井网；向注采井网中下组合注气采油管束10，组合注气采油管束10具有第一注气通道、第二注气通道以及采油管道103。具体的，第一注气通道以及第二注气通道的相互独立，且第一注气通道以及第二注气通道均具有独立进气接口以及注气接口。
步骤S2后还包括：由步骤S1以及S2注入的高压气体推动油层分布带原油流动并通过采油通道采出原油。
步骤S1中向古潜山油藏气层分布带1的上方区域11注入氮气通过组合注气采油管束10中第一注气通道进行注气；即组合注气采油管束10中第一注气通道底端注气接口位于气层分布带1的上方区域11。
步骤S2中向古潜山油藏气层分布带1的下方区域12注入高温富氧混合气体通过组合注气采油管束10第二注气通道进行注气。即组合注气采油管束10中第二注气通道底端注气接口位于气层分布带1的下方区域12。
采油通道为组合注气采油管束中的采油管道103。采油管道103的底端延伸至古潜山油藏油层分布带2区域。
具体的，通过设置组合注气采油管束10，实现在对古潜山油藏开采区域采油时，仅仅需要开设单一的油井配合组合注气采油管束10即实现向古潜山油藏中气层分布带1上方区域11注入分离出的氮气、向古潜山油藏气层分布带1的下方区域12注入加热后的富氧混合气体以及对向古潜山油藏的油层分布带2进行采油，不需要开设多个注入井进行独立注入氮气以及富氧混合气体，也不需要开设生产井进行采油，减少开井数量，缩短完井作业周期，提高地质的稳定性，注采施工更加方便，缩短驱动原油移动行程，提高采油效率。
请参阅图3-7，本发明实施例提供另一种技术方案：一种古潜山油藏注空气采油设备，包括组合注气采油管束10，组合注气采油管束10包括：
第一注气通道，用于将空气除氮分离出的氮气注入古潜山油藏中气层分布带1上方区域11；
第二注气通道，用于将空气除氮后获取的富氧混合气体经加热注入古潜山油藏气层分布带1的下方区域12；
采油管道103。
具体的，组合注气采油管束10用于实现向古潜山油藏中气层分布带1上方区域11注入氮气、向气层分布带1的下方区域12注入高温富氧混合气体，以及对古潜山油藏中油层分布带2进行采油，该古潜山油藏注空气采油设备还包括空气除氮***20以及加热***30，空气除氮***20的分离出的氮气出口与第一注气通道进口连通，以实现将空气除氮分离出的氮气通过第一注气通道注入古潜山油藏中气层分布带1上方区域11，空气除氮***20分离氮气后的剩余的富氧混合气体出口与加热***30进口连通，加热***30的出口与第二注气通道进口连通，以实现将空气除氮分离后的剩余的富氧混合气体通过第二注气通道注入古潜山油藏中气层分布带1下方区域12。采油管道103实现采油。
本实施例提供一种古潜山油藏注空气采油设备，通过组合注气采油管束10配合单一的油井实现向古潜山油藏中气层分布带1上方区域11注入分离出的氮气、向古潜山油藏气层分布带1的下方区域12注入加热后的富氧混合气体以及对向古潜山油藏的油层分布带2进行采油，不需要开设多个注入井进行独立注入氮气以及富氧混合气体，也不需要开设生产井进行采油，减少开井数量，缩短完井作业周期，提高地质的稳定性，注采施工更加方便，缩短驱动原油移动行程，提高采油效率。
本发明提供的再一个实施例中，组合注气采油管束10包括套管101，套管101中贯穿设置有芯管102，芯管102内部贯穿设置有采油管道103，套管101与芯管102之间形成第一注气通道，芯管102与采油管道103之间形成第二注气通道，套管101的底端固定套接有第一注气接头1011，芯管102的底端固定套接有第二注气接头1021。
具体的，芯管102的外径小于套管101的内径，且芯管102的长度大于套管101的长度，芯管102贯穿嵌设在套管101中，芯管102外部与套管101内部之间形成第一注气通道，套管101顶端设置有第一进气接头1012，空气除氮***20的分离出的氮气出口通过管道与第一进气接头1012连通，以实现将氮气注入第一注气通道，采油管道103外径小于芯管102的内径，且采油管道103的长度大于芯管102的长度，采油管道103贯穿嵌设在芯管102中，采油管道103外部与芯管102内部之间形成第二注气通道，芯管102顶端设置有第二进气接头1022，空气除氮***20分离氮气后的剩余的富氧混合气体出口与加热***30进口连通，加热***30的出口与第二进气接头1022连通，以实现将加热后高温富氧混合气体主体第二注气通道。
优选的，芯管102外部设置有隔热保温层，防止芯管102内部输入的高温富氧混合气体热量与芯管102外部输送的氮气产生热交换，造成热能损失，同时芯管102套色在采油管道103外部，芯管102与采油管道103之间形成而第二注气通道输送高温富氧混合气体实现辅助对采油管道103进行加热，使得采油管道103内部输送的原油受热提高流动性，使得采油更加的稳定。
本发明提供的再一个实施例中，优选的，采油管道103底端开设有采油孔1031，采油管道103底端活动套接有防气窜机构40，防气窜机构40包括油托41、封堵组件42以及驱动单元43，油托41活动套接在采油管道103上，封堵组件42活动设置在采油管道103的内侧，以实现对采油管道103上位于油托41外部区域的采油孔1031进行封堵，驱动单元43用于同步驱动油托41以及封堵组件42升降调节。具体的，油托41为开口向上的喇叭状机构，且油托41的中心位置处具有连接套管，通过连接套管活动套接在采油管道103上。
公知的，现有的古潜山油藏注空气采油均为通过注入井和生产井进行分开注气和采油，需要进行多点位开始注入井以及生产井，影响地质的稳定性，导致工作效率增大，以及延长施工周期，同时驱油时原油需要从注入井流向生产井，驱油行程大，影响原油采收效率，而直接将注入井和生产井进行合并组合使用，由于注气和采油均为同一点位，且气体的粘度比油小，气相的渗流速度比油相大，注采压差会使得气体突破油气界面产生气窜的问题，即注入的气体沿着气窜通道进入生产井，导致油气比高，影响采油效果，通过在采油管道103底端设置防气窜机构40，防气窜机构40包括油托41，采油管道103底端开设有采油孔1031，实现在采油时将采油管道103下到油层分布带2以下或油层分布带2与底水分布带3界面之间配合油托41进行生产，因为采油孔1031远离气层分布带1与油层分布带2的截面，且通过油托41防止进水，(此时要求古潜山油藏底水分布带中的底水不活跃)，进一步的，由于底水分布带是连通的，采油时会引起油气藏压力变化，当底层压力低于饱和压力会使液相组分发生变化，从而导致底水活跃状态出现变化，当底水分布带3活跃时，由于底水活跃导致部分底水越过油托41进入到采油管道103中，在实际生产时可以根据采油管道103采油中底水含量，通过驱动单元43对油托41进行升降调节，同时实现对封堵组件42进行同步调节，通过封堵组件42对采油管道103上位于油托41外部区域的采油孔1031进行封堵，即实现对采油管道103上位于油托41上部区域采油孔1031进行封堵，防止窜气，同时实现对采油管道103位于油托41下部区域采油孔1031进行封堵，防止底水进入采油管道103，实现可以根据实际采油时压力变化，导致古潜山油藏底水活跃状态变化实现对防气窜机构40进行动态调整，显著提高采油效果，防止出现采油含水问题以及出现窜起问题。
本发明提供的再一个实施例中，封堵组件42包括封堵管421，封堵管421的中段位置处开设有配合采油孔1031使用的条形通孔422，封堵管421为管状结构，封堵管421活动嵌设在采油管道103的底端，且条形通孔422的长度与油托41水平投影高度相等，即条形通孔422与油托41相适配，驱动单元43包括端头座，端头座固定在采油管道103的底端，端头座上转动设置有驱动齿盘431，且端头座上位于驱动齿盘431外侧转动设置有多个第一驱动齿轮432，第一驱动齿轮432与驱动齿盘431相啮合，第一驱动齿轮432上固定有第一调节丝杆433，封堵管421内部固定有连接螺母座423，连接螺母座423螺旋调节在第一调节丝杆433上，端头座上位于第一驱动齿轮432外侧设置有环形齿圈434，所述端头座上位于环形齿圈434外侧转动设置有多个第二驱动齿轮435，环形齿圈434分别与第一驱动齿轮432以及第二驱动齿轮435相啮合，第二驱动齿轮435上固定有第二调节丝杆436，第二调节丝杆436螺旋贯穿与油托41，即驱动单元43驱动油托41以及封堵组件42升降调节具体为，通过驱动齿盘431转动驱动多个第一驱动齿轮432转动，第一驱动齿轮432配合第一调节丝杆433对封堵管421进行升降调节，同时第一驱动齿轮432转动配合环形齿圈434带动多个第二驱动齿轮435转动，第二驱动齿轮435配合第二调节丝杆436对油托41进行升降调节，最终实现根据实际采油时压力变化，导致古潜山油藏底水活跃状态变化实现对防气窜机构40进行动态调整，显著提高采油效果，防止出现采油含水问题以及出现窜起问题。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (3)
1.一种古潜山油藏注空气采油设备，其特征在于，包括组合注气采油管束(10)，所述组合注气采油管束(10)包括：第一注气通道，用于将空气除氮分离出的氮气注入古潜山油藏中气层分布带上方区域；第二注气通道，用于将空气除氮后获取的富氧混合气体经加热注入古潜山油藏气层分布带的下方区域；
所述组合注气采油管束包括套管(101)，所述套管(101)中贯穿设置有芯管(102)，所述芯管(102)内部贯穿设置有采油管道(103)，所述套管(101)与所述芯管(102)之间形成第一注气通道，所述芯管(102)与采油管道(103)之间形成第二注气通道；
所述采油管道(103)底端开设有采油孔(1031)，所述采油管道(103)底端活动套接有防气窜机构(40)，所述防气窜机构(40)包括油托(41)、封堵组件(42)以及驱动单元(43)，所述油托(41)活动套接在采油管道(103)上，所述封堵组件(42)活动设置在所述采油管道(103)的内侧，以实现对所述采油管道(103)上位于油托(41)外部区域的采油孔(1031)进行封堵，所述驱动单元(43)用于同步驱动油托(41)以及封堵组件(42)升降调节。
2.根据权利要求1所述的一种古潜山油藏注空气采油设备，其特征在于，所述套管(101)的底端固定套接有第一注气接头(1011)，所述芯管(102)的底端固定套接有第二注气接头(1021)。
3.根据权利要求1所述的一种古潜山油藏注空气采油设备，其特征在于，所述封堵组件(42)包括封堵管(421)，所述封堵管(421)的中段位置处开设有配合采油孔(1031)使用的条形通孔(422)。
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