稠油储层内化学自生热体系注入工艺及注入设备制造技术

本发明专利技术公开了一种稠油储层内化学自生热体系注入工艺，采用冷采方式注入时，过程如下：生热剂段塞、隔离液段塞、触发剂段塞、顶替液段塞、关井和开井生产；采用注蒸汽热采方式注入时，过程如下：蒸汽预热段塞、生热剂段塞、隔离液段塞、触发剂段塞、顶替液段塞、焖井和开井生产，该工艺步骤简单、设计合理、操作方便且注入过程安全可靠、使用效果好，能简便完成稠油储层内化学自生热体系的注入过程；并且，本发明专利技术还公开了一种稠油储层内化学自生热体系注入设备，包括四个液体混合装置和一个与目标井的井筒连接的注液管，注液管上装有柱塞泵、压力检测单元和第五单向阀，该设备结构简单、设计合理且管路连接方便、使用操作简便，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于稠油开采
，尤其是涉及一种稠油储层内化学自生热体系注入工艺及注入设备。
技术介绍
稠油资源丰富、开发意义重大，稠油油藏的一个显著特点是在地层条件下稠油的粘度高、相对密度大且流动能力差，因而用常规技术难以经济、有效地开发。但稠油的粘度对温度非常敏感，即温度升高稠油的粘度大幅度降低，并且粘度越高，下降的幅度越大，此时稠油流动时趋于牛顿流体，这是稠油重要的热物理性质，也是热力采油的基本依据。超稠油是指稠油粘度大于50000(mPa·s)毫帕·秒的石油。目前，国内外以蒸汽驱和蒸汽吞吐为稠油的主要开采手段，针对稠油注蒸汽开采过程中存在的有效影响半径过小的问题，结合航天航海领域高热量密度燃料技术，提出向蒸汽影响不足的目标地层注入化学生热剂(也称为化学自生热体系或化学生热体系)辅助提温理论，通过稳定安全的注入工艺优化层内自生热反应精确控制技术，并优化与注蒸汽及其水热裂解等其它稠油热采手段的配套技术，以实现有注蒸汽条件下的层内自生热反应，有效增加地层加热半径，促进蒸汽吞吐或水热裂解等稠油热采技术的开采效果。现如今，油田应用较为广泛的化学自生热体系有亚硝酸盐与铵盐生热体系、H2O2生热体系、多羟基醛氧化生热体系和活泼金属生热体系，从放热能量上看活泼金属生热体系较佳，较适应稠油超稠油层内的自生热需求。活泼金属生热体系主要包括生热剂和触发剂，其中生热剂为活泼金属，如铝、镁等。由于活泼金属生热体系涉及活泼金属颗粒、强碱等危险品，需要严格按多段塞注入，而现有的常规注入设备及注入工艺实现困难，并且操作复杂、危险系数高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其工艺步骤简单、设计合理且操作方便、使用效果好，能简便完成稠油储层内化学自生热体系的注入过程，注入过程安全可靠，所注入化学自生热体系生热效率高且提温效果好。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征在于：采用冷采方式或注蒸汽热采方式向目标井所处稠油储层内注入化学自生热体系；所述化学自生热体系包括生热剂和触发剂且其为碱性自生热体系或酸性自生热体系，所述生热剂包括粒度不大于400目的活波金属颗粒和用于包裹活波金属颗粒的包覆层；所述碱性自生热体系的活波金属颗粒为铝粉，用于包裹铝粉的包覆层为石蜡包覆层或硬脂酸铝包覆层，所述碱性自生热体系的触发剂为NaOH粉末，铝粉与NaOH粉末的质量比为1︰(1.0～2.5)；所述酸性自生热体系的活波金属颗粒为镁粉，用于包裹镁粉的包覆层为石蜡包覆层或硬脂酸镁包覆层，所述酸性自生热体系的触发剂为P2O5粉末，镁粉与P2O5粉末的质量比为1︰(1.0～2.0)；注入所述化学自生热体系之前，先根据目标井所处稠油储层的酸碱性，对所注入化学自生热体系的类型进行确定：当目标井所处稠油储层为酸性时，所注入化学自生热体系为碱性自生热体系；当目标井所处稠油储层为碱性时，所注入化学自生热体系为酸性自生热体系；其中，采用冷采方式向目标井所处稠油储层内注入化学自生热体系时，过程如下：步骤101、生热剂段塞：将预先配制好的生热剂悬浮液注入目标井所处稠油储层内；所述生热剂悬浮液为由生热剂和水均匀混合形成的悬浮液，所述生热剂悬浮液中生热剂的质量百分比浓度为28％～35％；所述生热剂悬浮液的注入量根据目标井所处稠油储层温度提升所需热量进行确定；步骤102、隔离液段塞：将预先配制好的隔离液注入目标井所处稠油储层内；所述隔离液的注入量为目标井的井筒体积的35％～40％；步骤103、触发剂段塞：将预先配制好的触发剂溶液注入目标井所处稠油储层内，所述触发剂溶液为由触发剂和水均匀混合形成的溶液，所述触发剂溶液中触发剂的质量百分比浓度不小于40％；所述触发剂溶液的注入量根据步骤101中所述生热剂悬浮液的注入量、所述生热剂悬浮液中生热剂的质量百分比浓度、所述化学自生热体系中活波金属颗粒与触发剂的质量比和所述触发剂溶液中触发剂的质量百分比浓度进行确定；步骤104、顶替液段塞：将预先配制好的顶替液注入目标井所处稠油储层内；所述顶替液的注入量为目标井的井筒体积的60％～65％；所述顶替液和步骤102中所述隔离液均为表面活性剂水溶液，所述表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量浓度为0.12％～0.18％；步骤105、关井：将目标井关井60h～80h；步骤106、开井生产；采用注蒸汽热采方式向目标井所处稠油储层内注入化学自生热体系时，过程如下：步骤201、蒸汽预热段塞：向目标井所处稠油储层内注入280吨～320吨蒸汽，对目标井所处稠油储层进行预热；步骤202、按照步骤101至步骤104中所述的方法，由先至后完成生热剂段塞、隔离液段塞、触发剂段塞和顶替液段塞过程；步骤203、焖井：将目标井焖井3d～7d；步骤204、开井生产。上述稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征是：步骤201中进行蒸汽预热段塞时，按照常规的蒸汽吞吐方法，向目标井所处稠油储层内注入280吨～320吨蒸汽；步骤203中进行焖井时，按照常规的蒸汽吞吐方法，将目标井焖井3d～7d。上述稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征是：步骤101中进行生热剂段塞之前，需先向所述生热剂悬浮液中加入增稠剂并搅拌均匀，每1m3生热剂悬浮液加入1.8g～2.6g增稠剂；步骤101中进行生热剂段塞时，将添加增稠剂后的生热剂悬浮液注入目标井所处稠油储层内。上述稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征是：所述增稠剂为羟乙基纤维素。上述稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征是：注入所述化学自生热体系之前，先对目标井所处稠油储层的温度T进行测试：当60°＜T≤120°时，按照步骤101至步骤106中所述的方法，采用冷采方式向目标井所处稠油储层内注入化学自生热体系；当T＞120°时，按照步骤201至步骤204中所述的方法，采用注蒸汽热采方式向目标井所处稠油储层内注入化学自生热体系；当T≤60°时，采用冷采方式向目标井所处稠油储层内注入化学自生热体系，过程如下：步骤301、生热剂段塞：按照步骤101中所述的方法，完成生热剂段塞过程；步骤302、引发剂段塞：将预先配制好的引发剂溶液注入目标井所处稠油储层内；所述引发剂溶液为由引发剂和水均匀混合形成的溶液，所述...

【技术保护点】
一种稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征在于：采用冷采方式或注蒸汽热采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热体系；所述化学自生热体系包括生热剂和触发剂且其为碱性自生热体系或酸性自生热体系，所述生热剂包括粒度不大于400目的活波金属颗粒和用于包裹活波金属颗粒的包覆层；所述碱性自生热体系的活波金属颗粒为铝粉，用于包裹铝粉的包覆层为石蜡包覆层或硬脂酸铝包覆层，所述碱性自生热体系的触发剂为NaOH粉末，铝粉与NaOH粉末的质量比为1︰(1.0～2.5)；所述酸性自生热体系的活波金属颗粒为镁粉，用于包裹镁粉的包覆层为石蜡包覆层或硬脂酸镁包覆层，所述酸性自生热体系的触发剂为P2O5粉末，镁粉与P2O5粉末的质量比为1︰(1.0～2.0)；注入所述化学自生热体系之前，先根据目标井(8)所处稠油储层的酸碱性，对所注入化学自生热体系的类型进行确定：当目标井(8)所处稠油储层为酸性时，所注入化学自生热体系为碱性自生热体系；当目标井(8)所处稠油储层为碱性时，所注入化学自生热体系为酸性自生热体系；其中，采用冷采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热体系时，过程如下：步骤101、生热剂段塞：将预先配制好的生热剂悬浮液注入目标井(8)所处稠油储层内；所述生热剂悬浮液为由生热剂和水均匀混合形成的悬浮液，所述生热剂悬浮液中生热剂的质量百分比浓度为28％～35％；所述生热剂悬浮液的注入量根据目标井(8)所处稠油储层温度提升所需热量进行确定；步骤102、隔离液段塞：将预先配制好的隔离液注入目标井(8)所处稠油储层内；所述隔离液的注入量为目标井(8)的井筒体积的35％～40％；步骤103、触发剂段塞：将预先配制好的触发剂溶液注入目标井(8)所处稠油储层内，所述触发剂溶液为由触发剂和水均匀混合形成的溶液，所述触发剂溶液中触发剂的质量百分比浓度不小于40％；所述触发剂溶液的注入量根据步骤101中所述生热剂悬浮液的注入量、所述生热剂悬浮液中生热剂的质量百分比浓度、所述化学自生热体系中活波金属颗粒与触发剂的质量比和所述触发剂溶液中触发剂的质量百分比浓度进行确定；步骤104、顶替液段塞：将预先配制好的顶替液注入目标井(8)所处稠油储层内；所述顶替液的注入量为目标井(8)的井筒体积的60％～65％；所述顶替液和步骤102中所述隔离液均为表面活性剂水溶液，所述表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量浓度为0.12％～0.18％；步骤105、关井：将目标井(8)关井60h～80h；步骤106、开井生产；采用注蒸汽热采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热体系时，过程如下：步骤201、蒸汽预热段塞：向目标井(8)所处稠油储层内注入280吨～320吨蒸汽，对目标井(8)所处稠油储层进行预热；步骤202、按照步骤101至步骤104中所述的方法，由先至后完成生热剂段塞、隔离液段塞、触发剂段塞和顶替液段塞过程；步骤203、焖井：将目标井(8)焖井3d～7d；步骤204、开井生产。...

【技术特征摘要】
1.一种稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特征在于：采用冷采
方式或注蒸汽热采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热体
系；所述化学自生热体系包括生热剂和触发剂且其为碱性自生热体系或酸
性自生热体系，所述生热剂包括粒度不大于400目的活波金属颗粒和用于
包裹活波金属颗粒的包覆层；所述碱性自生热体系的活波金属颗粒为铝
粉，用于包裹铝粉的包覆层为石蜡包覆层或硬脂酸铝包覆层，所述碱性自
生热体系的触发剂为NaOH粉末，铝粉与NaOH粉末的质量比为1︰(1.0～
2.5)；所述酸性自生热体系的活波金属颗粒为镁粉，用于包裹镁粉的包
覆层为石蜡包覆层或硬脂酸镁包覆层，所述酸性自生热体系的触发剂为
P2O5粉末，镁粉与P2O5粉末的质量比为1︰(1.0～2.0)；注入所述化学自
生热体系之前，先根据目标井(8)所处稠油储层的酸碱性，对所注入化
学自生热体系的类型进行确定：当目标井(8)所处稠油储层为酸性时，
所注入化学自生热体系为碱性自生热体系；当目标井(8)所处稠油储层
为碱性时，所注入化学自生热体系为酸性自生热体系；
其中，采用冷采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热
体系时，过程如下：
步骤101、生热剂段塞：将预先配制好的生热剂悬浮液注入目标井(8)
所处稠油储层内；
所述生热剂悬浮液为由生热剂和水均匀混合形成的悬浮液，所述生热
剂悬浮液中生热剂的质量百分比浓度为28％～35％；所述生热剂悬浮液的注
入量根据目标井(8)所处稠油储层温度提升所需热量进行确定；
步骤102、隔离液段塞：将预先配制好的隔离液注入目标井(8)所处
稠油储层内；
所述隔离液的注入量为目标井(8)的井筒体积的35％～40％；
步骤103、触发剂段塞：将预先配制好的触发剂溶液注入目标井(8)
所处稠油储层内，所述触发剂溶液为由触发剂和水均匀混合形成的溶液，

\t所述触发剂溶液中触发剂的质量百分比浓度不小于40％；
所述触发剂溶液的注入量根据步骤101中所述生热剂悬浮液的注入
量、所述生热剂悬浮液中生热剂的质量百分比浓度、所述化学自生热体系
中活波金属颗粒与触发剂的质量比和所述触发剂溶液中触发剂的质量百
分比浓度进行确定；
步骤104、顶替液段塞：将预先配制好的顶替液注入目标井(8)所处
稠油储层内；
所述顶替液的注入量为目标井(8)的井筒体积的60％～65％；
所述顶替液和步骤102中所述隔离液均为表面活性剂水溶液，所述表
面活性剂水溶液中表面活性剂的质量浓度为0.12％～0.18％；
步骤105、关井：将目标井(8)关井60h～80h；
步骤106、开井生产；
采用注蒸汽热采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热
体系时，过程如下：
步骤201、蒸汽预热段塞：向目标井(8)所处稠油储层内注入280
吨～320吨蒸汽，对目标井(8)所处稠油储层进行预热；
步骤202、按照步骤101至步骤104中所述的方法，由先至后完成生
热剂段塞、隔离液段塞、触发剂段塞和顶替液段塞过程；
步骤203、焖井：将目标井(8)焖井3d～7d；
步骤204、开井生产。
2.按照权利要求1所述的稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特
征在于：步骤201中进行蒸汽预热段塞时，按照常规的蒸汽吞吐方法，向
目标井(8)所处稠油储层内注入280吨～320吨蒸汽；步骤203中进行焖
井时，按照常规的蒸汽吞吐方法，将目标井(8)焖井3d～7d。
3.按照权利要求1或2所述的稠油储层内化学自生热体系注入工艺，

\t其特征在于：步骤101中进行生热剂段塞之前，需先向所述生热剂悬浮液
中加入增稠剂并搅拌均匀，每1m3生热剂悬浮液加入1.8g～2.6g增稠剂；
步骤101中进行生热剂段塞时，将添加增稠剂后的生热剂悬浮液注入目标
井(8)所处稠油储层内。
4.按照权利要求3所述的稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特
征在于：所述增稠剂为羟乙基纤维素。
5.按照权利要求1或2所述的稠油储层内化学自生热体系注入工艺，
其特征在于：注入所述化学自生热体系之前，先对目标井(8)所处稠油
储层的温度T进行测试：当60°＜T≤120°时，按照步骤101至步骤106
中所述的方法，采用冷采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自
生热体系；当T＞120°时，按照步骤201至步骤204中所述的方法，采用
注蒸汽热采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热体系；当T
≤60°时，采用冷采方式向目标井(8)所处稠油储层内注入化学自生热
体系，过程如下：
步骤301、生热剂段塞：按照步骤101中所述的方法，完成生热剂段
塞过程；
步骤302、引发剂段塞：将预先配制好的引发剂溶液注入目标井(8)
所处稠油储层内；所述引发剂溶液为由引发剂和水均匀混合形成的溶液，
所述引发剂溶液中引发剂的质量浓度为35kg/m3～45kg/m3；
所述引发剂溶液的注入量为0.5m3～1.8m3；
步骤303、按照步骤102至步骤104中所述的方法，由先至后完成隔
离液段塞、触发剂段塞和顶替液段塞过程；
步骤304、关井：将目标井(8)关井60h～80h；
步骤305、开井生产。
6.按照权利要求5所述的稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特
征在于：步骤302中所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
7.按照权利要求5所述的稠油储层内化学自生热体系注入工艺，其特
征在于：采用冷采方式或注蒸汽热采方式向目标井(8)所处稠油储层内
注入化学自生热体系时，采用自生热体系注入设备注入；
所述自生热体系注入设备包括四个液体混合装置和一个与目标井(8)
的井筒连接的注液管(14)，四个所述液体混合装置的进液口分别通过一
个注水管道与注水设备(1)连接，四个所述液体混合装置的出液口分别
通过一个输液管道与注液管(14)连接，所述注液管(14)上装有柱塞泵
(7)、压力检测单元和第五单向阀(10-5)；每个所述注水管道上均安
装有流量控制阀和流量检测单元，每个所述输液管道上均安装有单向阀；
四个所述液体混合装置包括三个液体混合池和一个液体混合罐(5)，
所述液体混合罐(5)和三个所述液体混合池内均装有搅拌装置；三个所
述液体混合池分别为对步骤101中所述生热剂悬浮液进行混合搅拌的第一
液体混合池(2)、对步骤103中所述触发剂溶液进行混合搅拌的第二液
体混合池(3)和对步骤102中与步骤104中所述表面活性剂水溶液进行
混合搅拌的第三液体混合池(4)；连接于注水设备(1)与第一液体混合
池(2)、第二液体混合池(3)、第三液体混合池(4)和液体混合罐(5)
之间的注水管道分别为第一注水管道、第二注水管道、第三注水管道和第
四注水管道，所述第一注水管道上安装的流量控制阀和流量检测单元分别
为第一流量控制阀(9-1)和第一流量检测单元(11-1)，所述第二注水
管道上安装的流量控制阀和流量检测单元分别为第二流量控制阀(9-2)
和第二流量检测单元(11-2)，所述第三注水管道上安装的流量控制阀和
流量检测单元分别为第三流量控制阀(9-3)和第三流量检测单元(11-3)，
所述第四注水管道上安装的流量控制阀和流量检测单元分别为第四流量
控制阀(9-4)和第四流量检测单元(11-4)；第一液体混合池(2)、第

\t二液体混合池(3)、第三液体混合池(4)和液体混合罐(5)连接的输
液管道分别为第一输液管道、第二输液管道、第三输液管道和第四输液管
道，所述第一输液管道、第二输液管道、第三输液管道和第四输液管道上
安装的单向阀分别为第一单向阀(10-1)、第二单向阀(10-2)、第三单
向阀(10-3)和第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞鹏，刘静，蒲春生，赵青，黄小梅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37