一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法。该方法包括以下步骤：筛选重油油藏；对筛选出的重油油藏，通过注气井向油层中连续注入油酸段塞，注入结束后关闭注入井，静置4-7天，以使油酸与原油在地下进行裂解改质反应；进行火烧油层开采；对产出气进行监测，保证产出气中氧气含量在安全范围之内；同时，对产出油进行化验分析；直至燃烧前缘达到生产井附近，以体积分数计，产出气中氧气含量大于5％，或生产井的井口温度大于200℃时，结束火烧油层开采。该火驱采油方法利用油酸进行原位改质，能够提升重油油藏的油品性质，降低原油粘度，提高火驱最终采收率。
【专利说明】一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法，属于石油开采领域中的重油油田开采【技术领域】。
【背景技术】
[0002]与传统的蒸汽驱相比，火驱采油的明显优势是驱油速度快，火驱时，利用油层内的原油重质成分做燃料，燃烧生热使注入油井内的油层中的原油被驱出到生产井内，流出地面。目前，国内外已广泛利用火驱开采重油油田。
[0003]但是，将火驱采油应用到重油油田仍面临一些难题，主要在于原油的高粘度、高密度及低流动性，使火驱采油的采收率并不高、产品油的品质不佳、生产井举升不易并且经济效益不好等。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法。该火驱采油方法利用油酸进行原位改质，能够提升重油油藏的油品性质，降低原油粘度，提高火驱最终采收率。
[0005]为达到上述目的，本发明提供一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法，其包括以下步骤:
[0006](I)、筛选重油油藏；
[0007](2)、对筛选出的重油油藏，通过注气井向油层中连续注入油酸段塞，注入结束后关闭注入井，静置4-7天，以使油酸与原油在地下进行裂解改质反应；
[0008](3)、进行火烧油层开采；
[0009](4)、对产出气进行监测，保证产出气中氧气含量在安全范围之内(该安全范围为以体积分数计，产出气中氧气含量不大于5% );同时，对产出油进行化验分析；
[0010](5)、直至燃烧前缘达到生产井附近，以体积分数计，产出气中氧气含量大于5%，或生产井的井口温度大于200°C时，结束火烧油层开采。
[0011]在上述的火驱采油方法中，优选地，所述筛选重油油藏的标准以函数Y表示，该函数是包含油藏特征、含油饱和度、孔隙度等一系列参数的函数，Y = -2.257+0.0001206Z+5.704Φ+0.000104k-0.00007834kh/y+4.6(^So，式中:Z 为油层深度，ι?;Φ 为油层孔隙度，%；k为渗透率，mD ;h为油层厚度，m; μ为原油粘度，cp ;So为含油饱和度，当Y大于0.27时，则该油藏符合所述的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法的标准。
[0012]在上述的筛选重油油藏的标准函数Y中，影响最大的两个因素是孔隙度Φ和含油饱和度So，更优选地，当Y大于0.27并且孔隙度Φ和含油饱和度So两者乘积Φ X So大于0.1时，则该油藏符合所述的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法的标准。
[0013]在上述的火驱采油方法中，优选地，注入的油酸段塞为质量浓度80%的油酸溶液，该油酸溶液的注入量为井网控制面积内的含油量的0.2%重量。
[0014]在上述的火驱采油方法中，优选地，所述油酸溶液的注入速度为0.8_2m3/h。
[0015]在上述的火驱采油方法中，优选地，所述火烧油层开采的步骤包括:通过注气井向油层中连续注入空气，点燃油层，进行火烧油层开采。其中，合理的空气注入量随不同油藏条件的差异而不同，但最低的空气注入量必须满足维持燃烧前缘稳定推进的最低下限(一般为 3.8cm/d) ο
[0016]在上述的火驱采油方法中，优选地，对产出油进行的化验分析包括组分含量化验分析和/或粘度化验分析等。
[0017]本发明的火驱采油方法通过选取油酸作为原位改质的裂解催化剂，在火驱前，向油层内注入一定比例的油酸段塞，在油层内实现液态均相式化学反应，进行地下原位改质，使油层内重油通过长烃链裂解降低黏度，同时降低浙青质和胶质含量、提高氢碳原子比，能够降低极性组分含量、屏蔽极性作用，达到去除重分子、增加轻分子的效果。这样可以改变重油的高粘度、高密度及低流动性等等属性，降低原油粘度、密度和杂质含量，提升重油油藏的油品性质，提高原油的流动性，实现提高火驱最终采收率并改善开发效果，具有良好的经济效益。
[0018]传统的火驱采油只是通过燃烧原油中10-15%重量的重质组分作为燃料，以及靠近火驱前缘附近的部分原油被高温裂解产生轻组分，但大部分原油未被改质而直接被驱替采出，虽然采出油粘度与地下原油相比有一定程度降低，但这种作用既不是火驱技术的“主动改质”效果，也不是火驱技术的主要作用机理。而本申请在火驱前设置的油酸段塞可以实现一种主动的、引导型裂解催化与原油改质效应，裂解长链烃、将重组分裂解为轻组分为该措施的直接效果。在该措施作用下，原油重质组分被裂解为小分子，原油粘度、密度降低，流动性大大提升，对原油从地下向地面的开采显然更容易。
[0019]综上所述，本申请的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法主要具有以下技术效果:
[0020](I)提高了原油最终采收率:由于油酸作为裂解催化剂对原油在火驱前进行了改质，重分子减少；因此火驱过程中沉积的燃料即焦炭量会减少，被烧掉的燃料减少则意味着更多的油被采出来，原油最终采收率得到提高。
[0021](2)降低了空气油比:由于原油被原位改质，重质组分减少，则意味着需要氧化的对象减少，同时所需的空气消耗量减少，火驱空气油比(AOR)降低。
[0022](3)提升了产出油品质:由于单纯的火驱只是通过燃烧原油中10-15%重量的重质组分作为燃料，虽然采出油粘度与地下原油相比有一定程度降低，但这种作用既不是火驱技术的“主动改质”效果，也不是火驱技术的主要作用机理；而本申请的采油方法在火驱前设置的裂解催化段塞则是一种主动的、引导性的原油改质效应，裂解长链烃、将重组分裂解为轻组分是该措施的直接效果。
[0023](4)生产井举升更容易:由于产出油品质提升，粘度较单纯火驱大幅下降，产出油流动性显著改善，因此对生产井的举升要求更为宽松。
[0024](5)提高了经济效益:所需注入的油酸成本大大低于增油效益，因此本申请的采油方法具有良好的经济效益和工业化推广前景。
【具体实施方式】
[0025]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0026]实施例1
[0027]本实施例提供利用油酸进行原位改质的火驱采油以及直接火驱采油的室内模拟对比实验。
[0028]本实施例采用三维物理模型进行模拟实验。该模型的尺寸为400mmX400mmX100mm，采用人造胶结岩心，该填砂模型的孔隙度为30%、渗透率为800mD，含油饱和度为0.8，饱和油样为采自某油田粘度为22926mPa*S(20°C )的原油样品；布井方式为:一个五点井网，中心一口注入井，周围四口生产井。实验温度为20°C，实验注入压力为 3MPa。
[0029]本实施例的直接火驱采油方法包括以下步骤:通过注气井向模型中连续注入空气，空气的注入量为10L/h，点燃模型内的原油，进行火烧油层开采，待气体突破后，采用氮气灭火，计算得到最终采收率为65.5% ;测得采出油的粘度为1000mPa.S，计算得到降粘率为56.4%0
[0030]其中，采收率的计算公式SEk = V^/Vg= EvXEd,式中:EK为采收率，为产油量，为原始含油储量，Ev为体积波及系数，Ed为洗油效率，这些参数均由常规方法计算或测试得到；采出油的粘度采用高温高压流变仪StessTech测得；降粘率的计算公式为降粘率=100% X (原油粘度-产出油粘度)/原油粘度。
[0031]本实施例的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法包括以下步骤:通过注入井向模型中连续注原油质量0.2%的油酸段塞，注入的油酸段塞为质量浓度80%的油酸溶液，该油酸溶液的注入速度为0.8-2m3/h，之后再通过注气井向模型中连续注入空气，空气的注入量为10L/h，点燃模型内的原油，进行火烧油层开采，待气体突破后，采用氮气灭火，计算得到最终采收率为83.9%，测得采出油的粘度为300mPa *s，计算得到降粘率为98.7%。其中，采收率的计算公式、采出油粘度的测试仪器以及降粘率的计算公式均如上所述。该结果表明油酸段塞的注入对原油起到了良好的原位改质作用，后续注入的空气进行火驱采油充分地将提高品质后的原油更容易地开采出来。
[0032]实施例2
[0033]本实施例提供利用油酸进行原位改质的火驱采油以及直接火驱采油的实地对比实验。
[0034]本实施例选取的油藏为新疆油田某重油油藏区块一蒸汽驱后废弃油藏。在该油藏选定一个70mX70m的五点井网，进行利用油酸进行原位改质的火驱采油实验。该油藏平均地层压力为2.8MPa、地层温度为17.4°C ;油层有效厚度为1m ;孔隙度为25.7%，油层渗透率为676mD ;油层温度下平均原油粘度为1000mPa.s ;原油密度为0.9662g/cm3 ;含油饱和度为62.1% ο
[0035]本实施例的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法包括以下步骤:
[0036](I)、选择一个五点井网，首先通过注气井向油层中连续注入15.11吨(该注入量为井网控制面积内的含油量的0.2%重量)油酸段塞，注入的油酸段塞为质量浓度80%的油酸溶液，该油酸溶液的注入速度为0.8-2m3/h,注入结束后关闭注入井,静置4-7天,以使油酸与原油在地下进行裂解改质反应；
[0037](2)、打开注入井，通过注气井向油层中连续注入空气，空气的注入量为10000-15000Nm3/d,点燃油层，进行火烧油层开采；
[0038](3)、生产过程中对产出气进行监测，保证产出气中氧气含量在安全范围之内(即，氧气含量不超过安全氧含量极限值，该安全范围为以体积分数计，产出气中氧气含量不大于5%);同时，对产出油进行取样分析，测定SARA(饱和烃、芳香烃、胶质、浙青)四组分含量与产出油粘度；
[0039](4)、直至燃烧前缘达到生产井附近，以体积分数计，产出气中氧气含量大于5%，或生产井的井口温度大于200°C时，结束火烧油层开采，计算得到最终采收率为69.2% ;测得采出油的粘度为HOOmPa.s，计算得到降粘率为86% % ;测得SARA四组分含量的变化为(火驱前原油中的含量一火驱后产出油中的含量):饱和烃62.6wt%—75.8wt%，芳香经 19.9wt % — 13.2wt %,胶质 15wt % — 9.4wt%,浙青 2.4wt % — 1.6wt %。其中，米收率的计算公式、采出油粘度的测试仪器以及降粘率的计算公式均如上所述。
[0040]在上述新疆油田某重油油藏区块选取与上述井网相似的井网，进行直接火驱采油实验。
[0041]本实施例的直接火驱采油方法包括以下步骤:通过注气井向油层中连续注入空气，空气的注入量为10000-15000Nm3/d，点燃油层，进行火烧油层开采；生产过程中对产出气进行监测，保证产出气中氧气含量在安全范围之内(即，氧气含量不超过安全氧含量极限值，该安全范围为以体积分数计，产出气中氧气含量不大于5% )，同时，对产出油进行取样分析，测定SARA(饱和烃、芳香烃、胶质、浙青)四组分含量与产出油粘度；直至燃烧前缘达到生产井附近，以体积分数计，产出气中氧气含量大于5%，或生产井的井口温度大于200°C时，结束火烧油层开采，计算得到最终采收率为63% ;测得采出油的粘度为4280mPa.s,计算得到降粘率为57.2% ;测得SARA四组分含量的变化为(火驱前原油中的含量一火驱后产出油中的含量)为:饱和烃62.6wt%— 69.5wt%，芳香烃19.9wt%—15.5wt%,胶质15wt%— 12.7wt%,浙青2.4wt%— 2.2wt%。其中，采收率的计算公式、采出油粘度的测试仪器以及降粘率的计算公式均如上所述。
[0042]可见，与直接火驱采油相比，上述井网利用油酸进行原位改质的火驱采油在相同时间阶段内采收率提高6.2%，降粘率达到86%。
[0043]在经济效益方面，该油酸(裂解催化剂)的单价约为I万元/吨，预计催化剂成本15万元，预计每吨增油31吨(根据本实施例的实验得出)，按稠油油价2600元/吨计算，共增加收入106万元左右，经济效益显著，适于工业化推广应用。
【权利要求】
1.一种利用油酸进行原位改质的火驱采油方法，其包括以下步骤: (1)、筛选重油油藏； (2)、对筛选出的重油油藏通过注气井向油层中连续注入油酸段塞，注入结束后关闭注入井，静置4-7天，以使油酸与原油在地下进行裂解改质反应； (3)、进行火烧油层开采； (4)、对产出气进行监测，保证产出气中氧气含量在安全范围之内；同时，对产出油进行化验分析； (5)、直至燃烧前缘达到生产井附近，以体积分数计，产出气中氧气含量大于5%，或生产井的井口温度大于200°C时，结束火烧油层开采。
2.根据权利要求1所述的火驱采油方法，其中，所述筛选重油油藏的标准以函数Y表示，Y = -2.257+0.0001206Z+5.704 Φ +0.000104k_0.00007834kh/ μ +4.6 Φ So ;式中:Z 为油层深度，m ； Φ为油层孔隙度，；k为渗透率，mD ；h为油层厚度，m ； U为原油粘度，cp ；So为含油饱和度，％ ;当Y大于0.27时，则该油藏符合所述的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法的标准。
3.根据权利要求2所述的火驱采油方法，其中，当Y大于0.27并且孔隙度Φ和含油饱和度So两者乘积Φ XSo大于0.1时，则该油藏符合所述的利用油酸进行原位改质的火驱采油方法的标准。
4.根据权利要求1所述的火驱采油方法，其中，注入的油酸段塞为质量浓度80%的油酸溶液，该油酸溶液的注入量为井网控制面积内的含油量的0.2%重量。
5.根据权利要求4所述的火驱采油方法，其中，所述油酸溶液的注入速度为0.8-2m3/h0
6.根据权利要求1所述的火驱采油方法，其中，所述火烧油层开采的步骤包括:通过注气井向油层中连续注入空气，点燃油层，进行火烧油层开采。
7.根据权利要求1所述的火驱采油方法，其中，对产出油进行的化验分析包括组分含量化验分析和/或粘度化验分析。
【文档编号】E21B43/00GK104314525SQ201410475179
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】席长丰, 张霞林, 关文龙, 王伯军, 梁金中, 杨凤祥, 施小荣, 师耀利 申请人:中国石油天然气股份有限公司