专利名称：一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺，且具体涉及一种组成可调的用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺。
背景技术：
我国稠油资源分布广泛，但是稠油胶质浙青质高，粘度大，流动性差，生产困难。为了解决海洋稠油的高效开发问题，油田科技工作者开发出利用多元热流体吞吐技术高效开发稠油井的工艺。多元热流体是一种含有水(蒸汽)、氮气、二氧化碳及化学添加剂等多种组分，用于稠油油田提高采收率的高温流体。多元热流体中不同组分具有不同的增产机理热水和水蒸汽对稠油具有加热降粘作用；二氧化碳对稠油具有溶解、溶胀降粘作用，溶解于水之后形成的碳酸对地层具有解堵作用；而氮气具有扩大多元热流体的地下波及范围、对地层增能保压、提高热采过程中回采水率的作用。现有的多元热流体热采工艺是利用多元热流体发生器生成多元热流体，再将生成的多元热流体注入油层中。多元热流体发生器是利用喷气式航空发动机的高压喷射燃烧机理(参见CN1804366A号专利)，将燃料(柴油或天然气)和氧化剂(空气)注入燃烧室中燃烧，依靠产生的高温高压燃气将混合掺入的水汽化，最终形成多元热流体(主要成分是氮气、水/蒸汽、二氧化碳)。这种多元热流体发生器通过调节掺入水的速度与注入燃料 (及空气)的速度之比来调节多元热流体温度，因此产生的多元热流体的组成受燃料种类、 多元热流体温度及压力限制，不能任意改变。这种多元热流体组分固定，且二氧化碳含量偏低，氮气含量偏高。氮气在原油及地层水中溶解能力较弱，进入地层后以游离气形式存在。 虽然游离气形式的氮气可以增加多元热流体加热地层的范围，但却降低了地层的平均温度。因此，当前在开发不同类型的稠油油藏时，还无法对多元热流体的组成进行相应调整， 从而使得多元热流体热采工艺在开发高粘度稠油油藏时的效果得不到保证。因此，需要一种针对不同稠油油藏特点的组成可调的多元热流体的生产工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺。本发明的另一个目的是提供一种用于稠油油藏的多元热流体热采工艺。本发明所述的用于稠油油藏的多元热流体生产工艺包括以下步骤步骤I :将空气加压并分离得到高纯氮气和富氧空气；步骤2 :将步骤I得到的富氧空气加压后用于产生部分多元热流体；步骤3 :将步骤2产生的部分多元热流体与步骤I得到的高纯氮气混合即得所述多元热流体。正如本发明中使用的，术语“稠油油藏”一般指油藏温度下地下原油的粘度大于 50mPa · s的油藏,包括海上稠油油藏和陆上稠油油藏。
正如本发明中使用的,术语“高纯氮气”指纯度大于97%的氮气。正如本发明中使用的，“富氧空气”指氧含量为40 45%的空气。正如本发明中使用的，术语“部分多元热流体”是指氮气含量低于15% (w/w)的多元热流体，由水、水蒸汽、二氧化碳和氮气组成，其他物质，如CO等的量可以忽略不计。在本发明的一个实施方案中，在多元热流体生产工艺的步骤I中，将空气加压至 1.0-1. 5MPa，对空气加压可以采用本领域常用的空气压缩机，如可以采用英格索兰V160-12 型空压机。在本发明的一个实施方案中，在多元热流体生产工艺的步骤I中，分离可以通过膜分离制氮设备进行，膜分离制氮设备可以采用本领域常用的膜分离制氮设备，如可以采用力德LDMN-5360型膜分离制氮机。在本发明的一个实施方案中，在多元热流体生产工艺的步骤2中，将步骤I得到的富氧空气加压至15-21MPa，然后供给多元热流体发生器，用于产生部分多元热流体。本发明中采用的多元热流体发生器可以是本领域常用的多元热流体发生器，如可以采用江苏大江石油科技有限公司II型多元热流体发生器。本发明的部分多元热流体的温度为150-300°C，压力为15_20MPa。在本发明的一个实施方案中，在多元热流体生产工艺的步骤3中，步骤2得到的部分多元热流体与步骤I得到的高纯氮气的混合方式可以采用在稠油油藏中混合，混合比例可根据实际需要调节。本发明所述的用于稠油油藏的多元热流体热采工艺包括以下步骤步骤I :将空气加压并分离得到高纯氮气和富氧空气；步骤2 :将步骤I得到的富氧空气加压后用于产生部分多元热流体；步骤3 :将步骤2产生的部分多元热流体注入稠油油藏，同时将步骤I得到的高纯氮气的一部分也注入稠油油藏中。优选地，本发明可以根据具体需求将10% -80%的高纯氮气注入稠油油藏，其余高纯氮气排空，从而避免过量的氮气使稠油油藏的平均温度降低。在本发明的一个实施方案中，在多元热流体热采工艺的步骤3中，可以采用本领域常用的方式将多元热流体注入稠油油藏，如可以采用油管注入方式；可以采用本领域常用的方式将高纯氮气注入稠油油藏内，如采用油套环空注入方式。多元热流体的注入温度可以根据油藏条件来确定，一般在120_350°C。多元热流体的注入速度一般根据设备能力、注入压力及油藏破裂压力确定，一般在保证注入压力不超过破裂压力前提条件下，尽可能提高注入速度，缩短作业周期，例如多元热流体的注入速度一般在 150m3/d-350m3/d。在温度、压力不变的条件下，可根据不同的稠油油藏条件对本发明的多元热流体生产工艺生成的多元热流体的组分进行调节和优化，水和水蒸气可在60%-85% (w/w)的范围内调节,二氧化碳可在4%-16% (w/w)的范围内调节,氮气可在8%-31% (w/w)的范围内调节。例如，对于粘度较高的稠油油藏(粘度> IOOOOmPa *s),由于多元热流体中的二氧化碳在原油中具有较高的溶解度且溶于原油后能够使原油粘度降低，因而可以通过增加空气中的氧气浓度，即富氧空气的含氧量来适当增加多元热流体中水蒸汽和二氧化碳的比例，增强多元热流体的降粘效果。而对于压力较高(> 15MPa)，注入困难的油藏，需要适当降低氮气的比例。相反，对于粘度较低、能量不足的油藏，则需要适量提高多元热流体中的氮气比例。因此，本发明通过优化多元热流体的组成，能够最大程度地发挥多元热流体的热采效果，以最少的投入获得最大的收益。此外，本发明可以实现多元热流体的分开注入。在注入过程中将主要包含水、水蒸汽和二氧化碳的热流体从隔热油管内注入，而将温度较低的氮气从油管与套管的环空注入能够对油管起到环空隔热的作用，降低注入过程中的热损失。另外，本发明将现有的多元热流体发生器、空气压缩机、膜分离制氮设备进行整合，减少了多元热流体配套设备，降低了整个热采系统的占地面积，使多元热流体热采工艺更适合在海上平台上应用。
图I为本发明的多元热流体生产工艺的一般流程图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，以使本领域技术人员能够实践本发明。应当理解，可以采用其他实施方式，并且可以做出适当的改变而不偏离本发明的精神或范围。为了避免对于使本领域技术人员能够实践本发明来说不必要的细节，说明书可能省略了对于本领域技术人员来说已知的某些信息。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本发明的范围仅由所附权利要求界定。以下关于渤海湾的某海上稠油油藏热采井为例阐释了本发明的一般原理，但应该注意，本发明绝不限于海上稠油油藏热采井。该稠油油藏油层厚度8-10m，油层压力lOMPa。50°C脱气原油粘度为2000mPa · S。参见图1，利用空气压缩机1(英格索兰V160-12型空压机)将空气加压至I. 2MPa， 压缩空气经过膜分离制氮装置2 (力德LDMN-5360型膜分离制氮机)，分别得到纯度大于 97%的氮气和氧含量为40 45%的富氧空气。通过富氧空气收集装置3收集富氧空气， 然后将收集的富氧空气经空气压缩机4 (英格索兰V160-12型空压机)和增压机5 (德国宝华K52. 14型增压机)加压至21MPa后供给(利用流量控制阀7调节富氧空气和压缩空气的比例)多元热流体发生器6 (江苏大江石油科技有限公司II型多元热流体发生器)来产生温度为250°C，压力为ISMPa的部分多元热流体，并通过油管注入稠油油藏，注入速度为 150m3/d-350m3/d,总注入量为5768t。同时，将40 %体积的高纯氮气经增压机8 (德国宝华 K52. 14型增压机)增压后从油套环空注入稠油油藏，其余氮气排空。所产生的部分多元热流体与40%体积的高纯氮气在油管出口处混合。混合后的多元热流体由76.0% (w/w)的水和水蒸汽,5. 7% (w/w)的二氧化碳以及18.3% (w/w)的氮气组成。采用本实施例的具有特定组成的多元热流体后，该热采井注热结束后自喷期最高日产油112m3/d，下泵生产后平均日产油92m3/d，是相同层位其他井冷采产量的I. 8倍。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围， 因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺，所述工艺包括如下步骤步骤I:将空气加压并分离得到高纯氮气和富氧空气；步骤2 :将所述步骤I得到的富氧空气加压后用于产生部分多元热流体；步骤3 :将所述步骤2产生的所述部分多元热流体与步骤I得到的所述高纯氮气混合即得所述多元热流体。
2.如权利要求I所述的多元热流体生产工艺，其中在所述步骤I中，将所述空气加压至 I. 0-1. 5Mpa0
3.如权利要求I所述的多元热流体生产工艺，其中在所述步骤I中，所述分离通过膜分离制氮设备进行。
4.如权利要求I所述的多元热流体生产工艺，其中在所述步骤2中，将所述富氧空气加压至15-21MPa，然后通过多元热流体发生器产生所述部分多元热流体。
5.如权利要求4所述的多元热流体生产工艺，其中所述部分多元热流体的温度为 150-300°C，压力为 15-20MPa。
6.如权利要求I所述的多元热流体生产工艺，其中将所述步骤2产生的所述部分多元热流体与步骤I得到的所述高纯氮气的10% -80%混合。
7.一种用于稠油油藏的多元热流体热采工艺，所述工艺包括如下步骤步骤I :将空气加压，并分离得到高纯氮气和富氧空气；步骤2 :将所述步骤I得到的所述富氧空气加压后用于产生部分多元热流体；步骤3 :将所述步骤2产生的所述部分多元热流体注入所述稠油油藏中，同时将所述步骤I得到的所述高纯氮气的一部分也注入所述稠油油藏中。
8.如权利要求7所述的多元热流体热采工艺，其中在所述步骤I中，将所述空气加压至 I. 0-1. 5Mpa0
9.如权利要求7所述的多元热流体热采工艺，其中在所述步骤2中，将所述富氧空气加压至 15-21MPa。
10.如权利要求7所述的多元热流体热采工艺，其中在所述步骤3中，将所述步骤2得到的所述部分多元热流体通过油管注入所述稠油油藏中，同时将所述步骤I得到的所述高纯氮气的10% -80%从油套环空注入所述稠油油藏中。
全文摘要
本发明涉及一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺，所述多元热流体生产工艺包括如下步骤将空气加压并分离得到高纯氮气和富氧空气；将得到的富氧空气加压后用于产生部分多元热流体；将产生的部分多元热流体与得到的高纯氮气混合。所述多元热流体生产工艺具有组分可调的特点，可根据不同油藏特点设计不同组成的多元热流体，拓宽了多元热流体热采工艺的应用范围。
文档编号E21B36/00GK102606122SQ20121006943
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者刘义刚, 刘海涛, 孙永涛, 山金城, 张玉久, 文权, 林涛, 顾启林, 马增华 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司