一種注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于石油企業(yè)中油井的注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法。
【背景技術(shù)】
[0002]注空氣采油是一種高效低成本的原油提高采收率技術(shù)，具有注入能力強、驅(qū)油效率高及油藏適應(yīng)性廣等優(yōu)勢，尤其適用于低滲、水敏和深層輕質(zhì)油藏以及稠油油藏。
[0003]輕質(zhì)油藏以注高壓空氣驅(qū)方式開采，利用原油與空氣在油層溫度下自發(fā)氧化耗氧，產(chǎn)生CO2和熱量，形成具有熱效應(yīng)的氮氣驅(qū)或煙道氣驅(qū)。但是我國油藏以陸相沉積為主，油層非均質(zhì)性嚴重，注氣采油容易發(fā)生氣竄，如果油藏溫度過低時氧化反應(yīng)不完全，采出氣中氧與可燃伴生氣混合形成易燃易爆氣體，對生產(chǎn)井、注入井、空壓縮機及采油設(shè)備等造成巨大的安全隱患。
[0004]稠油油藏通常以注空氣火驅(qū)方式開發(fā)，通過高溫燃燒沉積在儲層巖石上的焦炭類物質(zhì)，產(chǎn)生的大量熱量，形成煙道氣驅(qū)、蒸汽驅(qū)、熱水驅(qū)和輕烴混相驅(qū)等作用來提高采收率?；痱?qū)雖然具有較高的熱利用率和驅(qū)油效率，但其投資高、現(xiàn)場施工難度大、“火線”監(jiān)測與控制難、高溫燃燒造成儲層結(jié)焦坍塌，只能作為稠油油藏的最終開采方式。
[0005]CN1987043A公開了一種稠油注空氣緩和催化氧化采油方法，先向油層中注入稠油質(zhì)量分數(shù)0.3-2.0 %復(fù)合催化劑用量的水溶液，再注入蒸汽/稠油質(zhì)量百分比30-80 %的蒸汽加熱油層至150-250°C，最后注入0.5-6.0MPa的空氣作為氧化劑反應(yīng)6_120h，稠油降粘率達20-100%，該技術(shù)加入催化劑實現(xiàn)了稠油油藏注空氣低溫氧化開采，但需注入注蒸汽加熱油層，同時還存在燜井時間較長及稠油黏度增加等問題。
[0006]注空氣采油過程中氧含量過高不僅對生產(chǎn)井、注入井、空氣壓縮機及采油設(shè)備等造成巨大的安全隱患，還會嚴重腐蝕生產(chǎn)井井筒及采油設(shè)備等。如何控制注空氣采油過程中O2濃度，保證工藝過程的安全，是解決該技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0007]專利CN102392623A公開了一種在注空氣前先注入0.05-0.1PV的CO2形成混相段塞后再注空氣或交替注入CO2段塞和空氣段塞以保證采油過程的安全的低滲油藏空氣驅(qū)采油技術(shù)，但是該方法施工復(fù)雜且需要穩(wěn)定的CO2氣源，當采出井氧含量超過烴類的臨界氧含量時須關(guān)井停產(chǎn)。文獻(華帥，劉易非.油藏注空氣技術(shù)面臨的問題及對策.油氣地面工程，2010，29(11))和文獻(吉亞娟，周樂平.油田注空氣工藝防爆實驗的研究.中國安全科學(xué)學(xué)報，2008，18 (2))提出了加強現(xiàn)場氧含量的監(jiān)測，當采出井氧含量達到5%時開始預(yù)警，達到8%時停采停注燜井的預(yù)防措施。
[0008]本發(fā)明提出了一種直接注減氧空氣，通過調(diào)節(jié)注入氣中氧含量，以適應(yīng)不同油藏類型、油藏條件和原油性質(zhì)油藏的安全開采，該方法操作成本更低、安全性更高、可行性更好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決注空氣采油過程中的安全問題，從源頭上排除注空氣采油過程中的爆炸隱患，特提供一種注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法。
[0010]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法，其技術(shù)方案如下:先將壓力3.4MPa、氧濃度為21%的壓縮空氣與純度>99.5%的液氮(Im3液氮可汽化為標準狀態(tài)下氮氣696m3)按照體積比0.5-51:1的比例混合，或?qū)毫?.5MPa、氧濃度為21%的壓縮空氣與壓力為0.5MPa、純度>99.5%的壓縮氮氣按照體積比1:6-0.4的比例混合，制得氧濃度為3-15%的減氧空氣；再將上述減氧空氣用壓縮機從油井的套管、或油管、或套管和油管以5-40MPa的壓力注入目標油藏；最后采用注減氧空氣燜井吞吐或驅(qū)替的方式采油，測量采出井導(dǎo)管氣氧濃度，嚴格控制輕質(zhì)油藏采出井導(dǎo)管氣氧濃度〈3%，稠油油藏采出井導(dǎo)管氣氧濃度〈3-5%。
[0011]注空氣采油過程中空氣與原油接觸后會發(fā)生氧化反應(yīng)耗氧，其中耗氧速率受反應(yīng)溫度、時間、空氣壓力和原油性質(zhì)的影響，因此本發(fā)明所述的注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法中，減氧空氣的氧濃度根據(jù)油層溫度、原油性質(zhì)及氣體在地層中的停留時間確定。
[0012]上述注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法現(xiàn)場注入方式靈活，可在原來的注入井注入或由采油井轉(zhuǎn)注，也可以根據(jù)油田開發(fā)調(diào)整方案，鉆專門的注氣井。
[0013]上述注減氧空氣降低采油井伴生氣的采油方法可隨著注減氧空氣采油過程進行，動態(tài)調(diào)節(jié)注入減氧空氣的氧濃度，在保證采油過程安全的同時，利用原油低溫氧化反應(yīng)耗氧，形成熱效應(yīng)及自生表面活性劑等輔助作用共同提高采收率，降低油田開發(fā)成本。
[0014]本發(fā)明提供的注減氧空氣降低采油井伴生氣氧濃度的采油方法，其應(yīng)用于范圍為:油層溫度20-150 °C、油藏埋深200-6000m、油層厚度l_150m，滲透率0.5-5000mD的注水、或注聚合物驅(qū)、或注表面活性劑驅(qū)開采后的輕質(zhì)油藏和稠油油藏、注蒸汽熱采后的稠油油藏。
[0015]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)注入空氣中的氧含量保證采油過程的安全，具有以下有益效果:
[0016](I)可預(yù)防安全事故發(fā)生，從源頭上排除了注空氣采油過程爆炸隱患:在目標油藏實施注減氧空氣采油之前，先根據(jù)油層溫度、原油性質(zhì)及氣體在地層中的停留時間，確定注入減氧空氣的安全值，不存在出現(xiàn)安全預(yù)警后再采取措施的滯后性，避免了空氣注入、燜井驅(qū)替以及采油全過程發(fā)生爆炸的風險。
[0017](2)可形成多種協(xié)同效應(yīng)輔助提高采收率，在注減氧空氣采油過程中，氧氣與原油接觸后發(fā)生氧化反應(yīng)放熱加熱油層，原油氧化后酸性表面活性物質(zhì)含量增加，有助于降低油水界面張力，提高注空氣采油過程的洗油效率，應(yīng)用范圍廣、成本低。
【具體實施方式】
[0018]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更清楚的理解，先結(jié)合具體的實施例進行詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明具體實施范圍的限定。
[0019]實施例1
[0020]先將壓力為0.5MPa、氧濃度21%的壓縮空氣與壓力0.5MPa、純度>99.5%的壓縮氮氣按體積比1:6的比例混合，制得氧濃度為3%的減氧空氣；再將上述減氧空氣用壓縮機從油井的油管以5MPa的壓力注入目標油藏，采用注減氧空氣燜井吞吐方式采油。其中目標油藏為埋藏深度350m、注蒸汽吞吐開采的稠油油藏，油層壓力4MPa，油層溫度35°C，油層厚度10-35m，平均滲透率4970mD。注氣結(jié)束后關(guān)井燜井30d，再開井采油，采出井伴生氣的氧濃度為2.16%。
[0021]實施例2
[0022]先將壓力0.5MPa、氧濃度21 %的壓縮空氣與壓力為0.5MPa、純度>99.5%的壓縮氮氣按體積比1:2.5的比例混合，制得氧含量為6%的減氧空氣；再將上述減氧空氣用壓縮機從油井的套管以9MPa壓力注入目標油藏，采用注減氧空氣燜井吞吐方式開采。其中目標油藏為埋藏深度700m、注蒸汽驅(qū)開采后的稠油油藏，油層溫度58°C左右，油層平均厚度為82m，滲透率3060-3550mD。注氣結(jié)束后關(guān)井燜井25d，再開井采油，采出井伴生氣的氧濃度為 1.42%。
[0023]實施例3
[0024]先將壓力0.5MPa、氧濃度21%的壓縮空氣與壓力為0.5MPa、純度>99.5%的壓縮氮氣按體積比1:1.1的比例混合，制得氧濃度為10%的減氧空氣；再將上述減氧空氣用壓縮機從油井的套管和油管以15MPa的壓力注入目標油藏，采用以注減氧空氣驅(qū)方式采油。其中目標油藏為埋藏深度1300-1450m、注聚合物開采后的稠油油藏，油層溫度75°C，油層厚度5-35m之間，平均孔隙度>20%，滲透率1000-1500mD，驅(qū)替過程中減氧空氣在地層的停留時間為20d，采油井伴生氣的氧濃度為0.69%。
[0025]實施例4
[0026]先將壓力3.4MPa、氧濃度21%的壓縮空氣與純度>99.5 %的液氮按體積比51:1的比例混合