一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及稠油热采技术领域，公开了一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统及方法。该方法包括以下步骤：(1)预处理段塞：将加压、加热的氮气注入地层；(2)泡沫溶液段塞：将起泡剂水溶液注入地层；(3)蒸汽热氮气段塞：将热氮气与蒸汽混合注入地层，其中热氮气与蒸汽的体积比为(20‑50)：1；(4)焖井：步骤(3)注入结束后，焖井2‑4天；(5)开井生产：步骤(4)结束后开井生产。本发明专利技术所述方法能够增加地层能量，降低原油粘度，降低油层的含水饱和度，降低排水期，提高多轮次蒸汽吞吐的采油量。

A system and method for enhancing recovery of heavy oil reservoirs by hot nitrogen foam at later stages of cyclic steam stimulation

【技术实现步骤摘要】
一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统及方法
本专利技术涉及稠油热采
，具体涉及一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统及方法。
技术介绍
随着全球经济的日益发展，世界对石油的需求量迅速增长。目前世界上稠油的地质储量约为6.3×1012bbl，在世界油气资源中占有较大的比例。稠油，即高粘度重质原油，通常称其为沥青或重油，其突出特点是胶质和沥青质含量高，蜡含量较少，因而稠油粘度很高。在油藏条件下，稠油渗流阻力大，流动困难，开发难度较大。而我国稠油资源分布广泛，陆上稠油资源约占石油资源总量的20％以上，预测最终可探明的地质储量为79.5×108t，可采资源量为19.1×108t，提高稠油采收率可大幅提升石油产量。传统的稠油采油一般分为“冷采”和“热采”两大类。然而有相当数量的稠油油藏达不到冷采的筛选标准，故难以有效地开发利用。热采技术为包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层等多种方法的综合性技术，其中以蒸汽吞吐方法为主，以此种方法采油得到的稠油产量约占稠油总产量的80％。但蒸汽吞吐方法的缺点是经过多轮次的连续吞吐后，注汽过程中的沿程热损失较大，蒸汽波及范围较小，且由于地层的非均质性，蒸汽沿高渗透层窜流，含水饱和度的增加降低了热能利用效率，地层能量下降快，因而蒸汽吞吐的采出程度一般低于25％，可见蒸汽吞吐的采收率仍有较大的提升空间。氮气、二氧化碳和烟道气等非凝析气体能够溶解于原油，进而使原油增能膨胀，故常被用于辅助稠油蒸汽吞吐，以补充地层能量，提高原油采收率。CN106640006A公开了一种注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法。该方法能够在线测定注产井和相邻井的套管气含氧量，操作步骤依次为先注入空气及二氧化碳的混合气段塞，接着注入蒸汽段塞，再连续循环交替注入混合气段塞和蒸汽段塞，直至混合气段塞注入总量达到设计量为止。由于空气的主要成分是氮气和氧气，在线测定套管气含氧量虽能够减小事故的产生概率，但操作流程复杂且存在一定的安全隐患，可能会危及现场施工安全。而且该方法提到在产生气窜时，加入调剖剂进行封堵，但并未具体说明该调剖剂是否耐高温以及具体的注入方法，且油层中的大部分水不能被返排出来，地层热损失大，采油效果不佳。CN103742114A公开了一种同炉蒸汽烟气混注热力采油装置与方法。该方法为了降低油井腐蚀速率，将注汽锅炉所产的酸性烟气经烟气净化装置处理后，通过烟气压缩机加压汇入偏碱性的高压蒸汽管，再由混合气管一同注入油井。但该方法装置复杂，进化分离处理提高了投资成本，并且不能够完全避免油井腐蚀问题，且注入过程中蒸汽冷凝与烟气混合所带来的腐蚀问题，严重时还会危及现场施工安全。且对于非均质性渗透率较高的油藏，并没有采取相应的调剖封堵措施，而烟气的主要成分是氮气和二氧化碳，烟气和蒸汽均容易产生气窜，不能够发挥封堵调剖的作用，采油效果不明显，进而限制了该方法在稠油热采领域的推广应用。除了上述问题，在注气体辅助蒸汽吞吐过程中，普遍存在注入气体所带来的冷伤害，即气体注入过程中，由于气体自身温度较低，导致注入过程中显著降低前序蒸汽段塞温度，从而影响近井地带蒸汽条带的发育，带来较大程度的热损失，进而影响蒸汽吞吐的采油效果。针对类似问题，CN105134151A公开了一种热氮气增能降粘增产工艺。该工艺采用热氮气和降粘剂段塞注入的氮气增产工艺，分4个段塞注入。该工艺中没有用到蒸汽，而是主要靠热氮气以及注入热水的热量进行降粘。温度为300℃的饱和蒸汽的焓值为2741KJ/kg，而对应300℃饱和蒸汽的压力下，热氮气的焓值仅为598KJ/kg。可见，蒸汽的焓值远大于热氮气的焓值。因此蒸汽能够向地层传递的热量远大于热氮气，其降粘能力也高于热氮气。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统及方法。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统，该系统包括氮气供给单元、起泡剂水溶液供给单元、蒸汽供给单元、注入井和直井。所述氮气供给单元包括沿氮气输送方向依次设置的制氮装置、加压注入装置、加热装置和第一地面注入装置。所述直井的一端插入油藏中，另一端与所述注入井连接，所述注入井设有第一注入口、第二注入口和第三注入口。所述氮气供给单元中的第一地面注入装置的出料口与所述注入井的第一注入口连通，所述起泡剂水溶液供给单元与所述注入井的第二注入口连通，所述蒸汽供给单元与所述注入井的第三注入口连通。优选地，所述起泡剂水溶液供给单元包括沿起泡剂水溶液输送方向依次设置的起泡剂水溶液储存装置和第二地面注入装置，所述第二地面注入装置的出料口与所述注入井的第二注入口连通。优选地，所述蒸汽供给单元包括沿蒸汽输送方向依次设置的蒸汽产生装置和第三地面注入装置，所述第三地面注入装置的出料口与所述注入井的第三注入口连通。本专利技术还提供了一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)预处理段塞：将加压、加热的氮气注入地层；(2)泡沫溶液段塞：将起泡剂水溶液注入地层；(3)蒸汽热氮气段塞：将热氮气与蒸汽混合注入地层，其中热氮气与蒸汽的体积比为(20-50)：1；(4)焖井：步骤(3)注入结束后，焖井2-4天；(5)开井生产：步骤(4)结束后开井生产。优选地，所述热氮气的温度为300～350℃。优选地，所述热氮气的浓度为95-99％。优选地，以体积计，在步骤(1)中，所述热氮气的注入量占步骤(1)和步骤(3)中所述热氮气的总注入量的25-35％。优选地，在步骤(2)中，所述起泡剂为十六烷基苯磺酸钠和/或十八烷基甲苯磺酸钠。优选地，在步骤(2)中，所述起泡剂水溶液的质量浓度为0.2～0.5％，所述起泡剂水溶液的注入体积为0.1～0.2PV。优选地，所述方法使用前述的系统实施，具体的操作过程包括：(1)预处理段塞：开启所述注入井的所述第一注入口，并与所述氮气供给单元中的所述第一地面注入装置的出料口连通，关闭所述第二注入口和所述第三注入口，将来自所述氮气供给单元的热氮气经由所述注入井，进而通过所述直井注入地层；(2)泡沫溶液段塞：开启所述注入井的所述第二注入口，并与所述起泡剂水溶液供给单元连通，关闭所述第一注入口和所述第三注入口，将来自所述起泡剂水溶液供给单元的起泡剂水溶液经由所述注入井，进而通过所述直井注入地层；(3)蒸汽热氮气段塞：开启所述注入井的所述第一注入口，并与所述第一地面注入装置的出料口连通，开启所述注入井的所述第三注入口，并与所述蒸汽供给单元连通，关闭所述第二注入口，将热氮气与蒸汽经由所述注入井，进而通过所述直井注入地层，其中热氮气与蒸汽的体积比为(20-50)：1；(4)焖井：步骤(3)注入结束后，焖井2-4天；(5)开井生产：步骤(4)结束后开井生产。在本专利技术所述方法中，采用段塞注入，首先预处理段塞注入热氮气，通过热氮气传热汽化油层中未被返排出的水，降低排水期；其次泡沫溶液段塞注入起泡剂水溶液，所述起泡剂水溶液注入油层后生成的泡沫对高渗透油层进行封堵，起到防止汽窜发生的作用；最后蒸汽热氮气段塞将热氮气与蒸汽混合注入油层，对油层起到增能降粘的作用，同时热氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统，其特征在于，该系统包括氮气供给单元(10)、起泡剂水溶液供给单元(40)、蒸汽供给单元(60)、注入井(7)和直井(8)；所述氮气供给单元(10)包括沿氮气输送方向依次设置的制氮装置(1)、加压注入装置(2)、加热装置(3)和第一地面注入装置(5)；所述直井(8)的一端插入油藏(9)中，另一端与所述注入井(7)连接，所述注入井(7)设有第一注入口(71)、第二注入口(72)和第三注入口(73)；所述氮气供给单元(10)中的第一地面注入装置(5)的出料口与所述注入井(7)的第一注入口(71)连通，所述起泡剂水溶液供给单元(40)与所述注入井(7)的第二注入口(72)连通，所述蒸汽供给单元(60)与所述注入井(7)的第三注入口(73)连通。

【技术特征摘要】
1.一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的系统，其特征在于，该系统包括氮气供给单元(10)、起泡剂水溶液供给单元(40)、蒸汽供给单元(60)、注入井(7)和直井(8)；所述氮气供给单元(10)包括沿氮气输送方向依次设置的制氮装置(1)、加压注入装置(2)、加热装置(3)和第一地面注入装置(5)；所述直井(8)的一端插入油藏(9)中，另一端与所述注入井(7)连接，所述注入井(7)设有第一注入口(71)、第二注入口(72)和第三注入口(73)；所述氮气供给单元(10)中的第一地面注入装置(5)的出料口与所述注入井(7)的第一注入口(71)连通，所述起泡剂水溶液供给单元(40)与所述注入井(7)的第二注入口(72)连通，所述蒸汽供给单元(60)与所述注入井(7)的第三注入口(73)连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述起泡剂水溶液供给单元(40)包括沿起泡剂水溶液输送方向依次设置的起泡剂水溶液储存装置(4)和第二地面注入装置(10)，所述第二地面注入装置(10)的出料口与所述注入井(7)的第二注入口(72)连通。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述蒸汽供给单元(60)包括沿蒸汽输送方向依次设置的蒸汽产生装置(6)和第三地面注入装置(11)，所述第三地面注入装置(11)的出料口与所述注入井(7)的第三注入口(73)连通。4.一种多轮次蒸汽吞吐后期热氮气泡沫提高稠油油藏采收率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)预处理段塞：将加压、加热的氮气注入地层；(2)泡沫溶液段塞：将起泡剂水溶液注入地层；(3)蒸汽热氮气段塞：将热氮气与蒸汽混合注入地层，其中热氮气与蒸汽的体积比为(20-50)：1；(4)焖井：步骤(3)注入结束后，焖井2-4天；(5)开井生产：步骤(4)结束后开井生产。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热氮气的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆敏，张超，李松岩，安同武，李大勇，王玉军，张学萍，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，山东科瑞油田服务集团股份有限公司，山东恒业石油新技术应用有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37