專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采油工藝領(lǐng)域，且特別涉及一種用于開(kāi)采超稠的或特稠的稠油油藏的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝。
背景技術(shù)：
蒸汽輔助重力泄油(Stream Assisted Gravity Drainage,簡(jiǎn)稱(chēng)SAGD)被認(rèn)為是接替蒸汽吞吐潛力最大的熱采方式。從采油機(jī)理看，SAGD以蒸汽作為熱源，通過(guò)熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流相結(jié)合，依靠原油及凝析液的重力作用開(kāi)采稠油，采收率可達(dá)50% 70%，是一種潛力很大的超稠油開(kāi)采方式。目前，SAGD技術(shù)已成功在加拿大和委內(nèi)瑞拉獲得了商業(yè)化應(yīng)用，在不同類(lèi)型的油田中已經(jīng)開(kāi)展了 20多個(gè)重力泄油的先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，并建成了 5個(gè)商業(yè)化開(kāi)采油田。2005年中國(guó)遼河油田、2009年中國(guó)新疆油田先后順利開(kāi)展了 SAGD現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，SAGD作為一項(xiàng)采收率高、潛力大的稠油熱采工藝技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。但是常規(guī)SAGD生產(chǎn)過(guò)程中也遇到了諸多問(wèn)題⑴對(duì)于中深層超稠油油藏，由于注汽壓力/溫度高，井筒沿程損失大，井底蒸汽干度難以保證；(2)對(duì)于存在頂水/邊底水的油藏，在SAGD生產(chǎn)過(guò)程中，容易引起頂水/邊底水突破，造成蒸汽腔的坍塌；(3)在SAGD 生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)蒸汽腔擴(kuò)展到達(dá)油層頂部后，會(huì)加熱上覆巖層，造成熱量的無(wú)效浪費(fèi)；(4) SAGD生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出大量水，尤其在后期，含水率在80%以上，高溫產(chǎn)出液處理費(fèi)用高。針對(duì)常規(guī)SAGD存在的問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101592028A，提供了 “一種氣體輔助SAGD輔助超稠油的方法”，在蒸汽注入過(guò)程中伴注氮?dú)?，注入的氮?dú)夂芸熘高M(jìn)到油藏頂部，然后將原油向下驅(qū)替，同時(shí)氮?dú)庠谟筒仨敳啃纬筛魺釋?，進(jìn)而提高熱能利用率。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101892826A，提供了“氣體與電加熱輔助重力泄油技術(shù)”，采用上下雙水平井或上部直井與下部水平井結(jié)合方式，兩口井起到雙電極作用，就地分布式加熱油藏(主要是井間油藏)，避免了地面和井筒熱損失、加熱效率高，并因無(wú)注入水而明顯減弱油水兩相流動(dòng)的不利影響；同時(shí)，向上部井注入氣體(N2、CO2、煙道氣或天然氣等)，一方面在油藏頂部捕集形成氣頂，增加地層能量，保持地層壓力，輔助重力驅(qū)油，同時(shí)還起到隔熱作用，另一方面注入氣體可以適當(dāng)擴(kuò)大熱波及體積，改善加熱效果。但是上述改進(jìn)仍存在一些問(wèn)題，如專(zhuān)利CN101592028A其降粘機(jī)理單一，同時(shí)需配置專(zhuān)門(mén)的制氮設(shè)備；而專(zhuān)利CN101892826A—是由于作為電極的上部井和下部井附近電場(chǎng)強(qiáng)度大，加熱速度快，溫度會(huì)突然升高，但離井遠(yuǎn)的地方溫度升高卻不明顯；二是將熱量傳遞到兩井間一定的范圍需要電量很大，而大量的電會(huì)導(dǎo)致井的溫度非常高。如果井的溫度太高，就會(huì)導(dǎo)致井的損壞和地層水的蒸發(fā)，而聯(lián)通孔道內(nèi)的水是給電流提供傳導(dǎo)途徑的介質(zhì)，一旦水被蒸發(fā)，電流就會(huì)停止，那么加熱效果也就沒(méi)有了。因此，需要一種改進(jìn)的蒸汽輔助重力泄油工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于開(kāi)采超稠的或特稠的稠油油藏的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝。本發(fā)明提供的用于開(kāi)采超稠的或特稠的稠油油藏的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝包括在所述稠油油藏的上部部署一水平式注入井，在所述稠油油藏的下部部署水平式生產(chǎn)井；在對(duì)所述注入井和所述生產(chǎn)井循環(huán)預(yù)熱后，從所述注入井注入所述多元熱流體，然后從所述生產(chǎn)井開(kāi)采稠油。正如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“超稠的稠油油藏”一般指油藏溫度下脫氣油的粘度大于50000mPa· s的稠油油藏，而特稠的稠油油藏一般指油藏溫度下脫氣油的粘度 IOOOOmPa · s 50000mPa · s 的桐油油藏。正如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“注入井” 一般指通過(guò)該井向地層注入多元熱流體；術(shù)語(yǔ) “生產(chǎn)井”一般指通過(guò)該井從地層產(chǎn)出原油及其他產(chǎn)物。正如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“多元熱流體”指一種含有蒸汽、氮?dú)?、二氧化碳及化學(xué)藥劑的溫度范圍可達(dá)120°c 350°C的熱流體。本文中使用的多元熱流體產(chǎn)生如圖2所示，燃料I與空氣2注入發(fā)生器燃燒室3中燃燒，與此同時(shí)水4注入發(fā)生器環(huán)空5中，注入水4在發(fā)生器出口 6處與燃燒產(chǎn)物混合，最終形成高溫高壓的多元熱流體(由水、蒸汽、二氧化碳及氮?dú)饨M成)。優(yōu)選地，本發(fā)明采用在多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)中燃燒燃料，燃燒產(chǎn)生的高溫高壓混合物將水加熱汽化，成為由水蒸汽、熱水、N2及CO2組成的氣/汽/液混合物。正如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“燃料”包括本領(lǐng)域常用的燃料，包括但不限于柴油、天然
氣等
優(yōu)選地，多元熱流體注入速度為160 200t/d。優(yōu)選地，為了獲得最佳的生產(chǎn)效果，在所述生產(chǎn)井中保持采注比為I. 2-1. 4范圍內(nèi)。本發(fā)明的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝應(yīng)用范圍較SAGD廣，適用于孔隙度> 20 %、垂向滲透率Kh > O. 5 μ m2、垂向與水平滲透率比值Kv/Kh > O. 3、凈總厚度比> O. 6、 含油飽和度> 50%、地層溫度下原油粘度> I X 10 mPa · s的油減。本發(fā)明根據(jù)油藏工程方案及鉆井方案部署注采井，對(duì)于雙水平井組合注采井距為3 5m，在油層條件、注汽條件和油井排液能力許可的條件下，水平井水平段越長(zhǎng)，相應(yīng)的產(chǎn)量就越高，一般水平段長(zhǎng)度為200 350m ;水平式生產(chǎn)井在油藏縱向位置應(yīng)充分考慮底水對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響。本發(fā)明中對(duì)注采井進(jìn)行循環(huán)預(yù)熱是為了在最短的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)油層的均勻加熱， 使注入井和生產(chǎn)井形成熱連通。預(yù)熱階段分為三步(a)多元熱流體在注采井中循環(huán)，儲(chǔ)層主要通過(guò)熱傳導(dǎo)來(lái)傳遞熱量，循環(huán)速度 80 160t/d，循環(huán)壓力不超過(guò)油藏壓力O. 5MPa ；(b)在注采井之間形成井間壓差(注入井壓力高于生產(chǎn)井)，一般選擇井間油層加熱到80 120°C，在注入井和生產(chǎn)井間施加100 300KPa壓差，壓差大小取決于兩井間是否有較高的垂直滲透率區(qū)域、含水飽和度以及兩井間的距離，壓差應(yīng)足以產(chǎn)生一個(gè)平緩且一致的驅(qū)動(dòng)，以加快井間對(duì)流換熱，為完全轉(zhuǎn)入多元熱流體輔助重力驅(qū)生產(chǎn)階段作準(zhǔn)備；(c)上部注入井環(huán)空停止排液，下部生產(chǎn)井停止注多元熱流體，轉(zhuǎn)入正式的多元熱流體輔助重力泄油生產(chǎn)階段。
本發(fā)明的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝初期，由于汽腔較小，注汽壓力較高，同時(shí)與水平式生產(chǎn)井的泄油通道小，注采井間存在壓差，該階段水平井產(chǎn)油主要以熱流體驅(qū)替方式為主，經(jīng)過(guò)4 8月的生產(chǎn)，汽腔逐步形成并穩(wěn)定擴(kuò)展，產(chǎn)液量、產(chǎn)油量大幅度上升，之后進(jìn)入穩(wěn)定驅(qū)替階段。在穩(wěn)定驅(qū)替生產(chǎn)階段(a)多元熱流體中蒸汽干度達(dá)到80%以上； (b)適當(dāng)降低多元熱流體輔助重力驅(qū)替生產(chǎn)階段油藏操作壓力，確保井底注汽干度大于 60% ； (c)保持采注比在I. 2 I. 4之間；⑷通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)井排液量，控制合理汽液界面， 當(dāng)井下溫度低于該壓力下飽和溫度20°C以上時(shí)，提高排液量；當(dāng)井下溫度接近或超過(guò)該壓力下的飽和蒸汽溫度時(shí)，降低排液量。本發(fā)明中多元熱流體輔助重力驅(qū)替采油機(jī)理如圖I所示，多元熱流體由水平式注入井4注入，多元熱流體中的氮?dú)饧岸趸加捎诿芏刃。粩嘣谟筒厣喜烤奂?，最終形成氣頂2，從而降低了熱向上覆巖層I擴(kuò)散。原油在蒸汽潛熱及氣體溶解協(xié)同作用下粘度大幅度降低，在重力、彈性及氣頂2驅(qū)替作用下向下流動(dòng)，并最終從水平式生產(chǎn)井5中采出，隨著原油不斷被采出，蒸汽腔3體積不斷擴(kuò)大。本發(fā)明除了具有蒸汽輔助重力泄油的增產(chǎn)機(jī)理外，多元熱流體中二氧化碳溶于原油可使原油粘度降低50 90% ;同時(shí)降低了水的流度，改善了油與水流度比，擴(kuò)大了波及體積；氮?dú)饧岸趸甲⑷胗筒睾螅乖腕w積大幅度膨脹，增加地層的彈性能量；隨著壓力下降，氮?dú)饧岸趸紡囊后w中逸出產(chǎn)生氣體驅(qū)動(dòng)力，提高了驅(qū)油效果。與SA⑶相比，本發(fā)明的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝豐富了原油降粘機(jī)理及采油動(dòng)力，降低了開(kāi)采過(guò)程中的蒸汽用量和汽油比，提高了熱效率及經(jīng)濟(jì)效益。主要具有以下特征(a)本發(fā)明直接將多元熱流體發(fā)生器生成的多元熱流體注入油藏，對(duì)環(huán)境零碳排放， 清潔無(wú)污染；(b)由于多元熱流體中含有大量的氮?dú)饧岸趸?，氣體與密度大的原油產(chǎn)生重力分異作用，原油下落、非凝析氣體上升，增加了驅(qū)替和泄油作用；(C)氮?dú)饧岸趸既苡谠?，可進(jìn)一步降低原油粘度、提高原油膨脹系數(shù)；(d)氣體聚集在蒸汽腔的頂部， 形成氣體聚集帶，減少了蒸汽向上覆巖層的熱損失，提高熱利用率；(e)由于多元熱流體中含有氮?dú)饧岸趸迹羝謮航档?，從而降低了蒸汽腔的總體溫度。附圖
簡(jiǎn)述圖I為雙水平井多元熱流體輔助重力驅(qū)替機(jī)理示意圖；圖2為多元熱體產(chǎn)生示意圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的雙水平井組合多元熱流體輔助重力驅(qū)替布井不意圖；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的雙水平井組合多元熱流體輔助重力驅(qū)替與蒸汽輔助重力泄油的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式以下以渤海灣某海上稠油井為例闡釋了本發(fā)明的一般原理，但應(yīng)該注意，本發(fā)明絕不限于海上稠油井。油藏深度為1000m，油藏溫度下的原油粘度為13000mPa · S，原始地層壓力約 10. OMPa,油層厚度為35 45m，并有5 IOm的底水，水平滲透率為2 3 μ m2，垂直滲透率與水平滲透率的比值為O. 3 O. 5，孔隙度為33%，含油飽和度為71%。
I、布井參數(shù)采取雙水平井組合方式生產(chǎn)，如圖3所示，水平式注入井I距上覆巖層垂直距離 4m，為防止底水錐進(jìn)，水平式生產(chǎn)井2部署在位于油水界面以上7m的地方，水平段長(zhǎng)度為 350m。2、預(yù)熱方式采用雙水平井多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝生產(chǎn)之前，采取循環(huán)預(yù)熱方式，實(shí)現(xiàn)油層的均勻加熱，進(jìn)而使注入井和生產(chǎn)井均勻加熱連通，控制參數(shù)如下(I)多元熱流體循環(huán)速度100 140t/d ；(2)循環(huán)壓力不超過(guò)油藏壓力O. 5MPa ；(3)干度不低于60%;(4)循環(huán)預(yù)熱40d左右施加壓差，壓差200 300kPa，預(yù)熱80d左右，轉(zhuǎn)入多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝生產(chǎn)階段。3、多元熱流體輔助重力驅(qū)替生產(chǎn)水平注入井多元熱流體注入速度為160 200t/d，井口蒸汽干度約為80 % 85%，井底蒸汽干度65%左右，采注比1.4。按照本發(fā)明以上所述工作方式對(duì)該稠油井油層注入多元熱流體，高峰期日產(chǎn)油 120t/d 160t/d。圖4中曲線I和曲線2為在相同條件下采用本發(fā)明多元熱流體輔助重力驅(qū)替與蒸汽輔助重力泄油的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線，從圖4可以看出，多元熱流體輔助重力驅(qū)替平均產(chǎn)油速度大、產(chǎn)油衰減速度緩慢，其產(chǎn)油速度為蒸汽輔助重力泄油的I. 2 I. 5倍，采收率提高 5% 10%。本發(fā)明可用不違背本發(fā)明的精神或主要特征的其它具體形式來(lái)概述。因此，本發(fā)明的上述實(shí)施方式都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的示例性說(shuō)明而不是限制由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變都被認(rèn)為包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于開(kāi)采超稠的或特稠的稠油油藏的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝，包括在所述稠油油藏的上部部署一水平式注入井，在所述稠油油藏的下部部署一水平式生產(chǎn)井；在對(duì)所述注入井和所述生產(chǎn)井循環(huán)預(yù)熱后，從所述注入井注入所述多元熱流體，然后從所述生產(chǎn)井開(kāi)采稠油。
2.如權(quán)利要求I所述的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝，其中所述工藝適用于垂向滲透率Kh > O. 5 μ m2、垂向與水平滲透率比值Kv/Kh > O. 3、凈總厚度比> O. 6的特/超稠油油藏。
3.如權(quán)利要求I所述的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝，其中所述多元熱流體是通過(guò)在多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)中燃料及空氣，燃燒產(chǎn)生的高溫高壓混合物并將水加熱汽化得到。
4.如權(quán)利要求I所述的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝，其中所述循環(huán)預(yù)熱包括初始循環(huán)階段、加壓階段、多元熱流體輔助重力驅(qū)生產(chǎn)階段。
5.如權(quán)利要求I所述的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝，其中在所述多元熱流體輔助重力驅(qū)生產(chǎn)階段地面注多元熱流體中蒸汽干度達(dá)80%以上，保持采注比在I. 2-1. 4的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于開(kāi)采超稠的或特稠的稠油油藏的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝，包括在所述稠油油藏的上部部署一水平式注入井，在所述稠油油藏的下部部署一水平式生產(chǎn)井；在對(duì)所述注入井和所述生產(chǎn)井循環(huán)預(yù)熱后，從所述注入井注入所述多元熱流體，然后從所述生產(chǎn)井開(kāi)采稠油。本發(fā)明的多元熱流體輔助重力驅(qū)替工藝原油降粘機(jī)理及采油動(dòng)力豐富，進(jìn)而降低了開(kāi)采過(guò)程中的蒸汽用量和汽油比，提高了熱效率及經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E21B43/22GK102587878SQ20121006009
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者孫永濤, 孫玉豹, 張偉, 張玉久, 文權(quán), 林濤, 段凱濱, 顧啟林, 馬增華 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司