一种注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法与流程

本发明涉及一种注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法，属于石油开采技术领域。

背景技术：

辽河油田是以稠油为主的油田。随着蒸汽吞吐周期的延长，地层亏空加大，产量递减也加快；而且地层存水较多也严重降低了热能利用效率，使得开发成本增高，开采效益变差。因此，探索新技术和新的开采模式来提高稠油和超稠油的采收率和油气比对稠油油田的后续开发变得越来越重要。

申请号为200910011365.3的专利申请公开了一种“地层催化氧化稠油热采方法”，该方法是在稠油蒸汽吞吐或蒸汽驱动过程中，注入一种具有催化氧化和裂化双功能的催化剂，并辅以一定量的空气注入，在炯井或蒸汽驱动期间在地层内发生催化氧化和裂化反应，使原油轻质化降粘，同时能生产改善原油流动性的表面活性剂，从而达到提高稠油开采效果的目的。

但是催化剂的用量相对油藏来说是非常少的，且油藏实际情况没有人真正的知道，所有的情况都是大家的推断，催化剂在对环境的适应情况很低，容易发生后催化剂中毒，即催化剂失去催化作用。而催化剂的主要成份是过渡金属元素的盐类，此类过渡金属盐类在辽河油田稠油区块普遍存在。常规注空气采油的作法是在注空气前注入设计量的催化剂，然后再注入设计量的空气，接着注入设计量的蒸汽，最后开井生产。但是在注汽管柱上提作业过程中发现部分管柱发生显著变形，对起出变形管柱作晶相分析，表明变形部分没有经过高温作用，经有关专业人事分析，此变形是由爆炸后产生的冲击波造成的。这种事故发生在井口附近就会造成人员伤亡，给企业资产带来巨大损失。而爆炸发生的原因是由于氧气含量在爆炸极限范围内。

二氧化碳吞吐采油技术就是针对超稠油热采开发的具体情况采取的一种单井增产措施。该工艺技术具有降粘、提高油层能量、增强原油流动性和调整油层纵向吸汽剖面、提高油层纵向动用程度的作用。以前，由于受到二氧化碳价格的影响及其主要的作用是降低原油黏度，其在原油中的溶解度较大很容易达到混相驱的作用，导致其增能作用不是很大，也正由于这些因素作用使其应用规模受到了一定的限制。目前火烧油层技术在辽河油田部分区块大模应用，对油藏产能的充分利用起到了举足轻重的作用，火烧油层产生的大量尾气中二氧化碳含量较高，但只得到了部分的回收利用，富余部分则排到大气中去，给环境带来了不利影响。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法，能够实现安全生产，同时，能够利用空气、二氧化碳提高原油的采收率，即有利于原油增产，同时又减少二氧化碳对环境不利影响。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法，包括如下步骤：

步骤一、设置注产井和相邻井，在线测定注产井和相邻井的套管气含氧量；

步骤二、在线测定注产井的套管气含氧量(作业起始点的在线预测，即开始作业前先测试含氧量)高于爆炸点时，向注产井中注入氮气和/或二氧化碳气体，并以注产井的套管气含氧量低于爆炸点作为注入终点；在线测定注产井的套管气含氧量(作业起始点的在线预测，即开始作业前先测试含氧量)低于爆炸点时，本步骤省略；

步骤三、注入空气及二氧化碳的混合气直至总量达到设计量为止，在混合气注入结束后，使用二氧化碳段塞压井，再接着注入蒸汽；或者，

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，在循环注入结束后，使用二氧化碳段塞压井；

步骤四，焖井直至井内压力达到正规压力，放喷生产；

其中，在线测定相邻井的套管气含氧量用于与注气前自身井的套管气含氧量进行对比，判断其是否气窜；出现气窜和/或在线测定注产井的套管气含氧量高于爆炸点则定义为危险预警；；

空气及二氧化碳的混合气总量与蒸汽总量的质量比为100∶(0.5-1.5)。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，在线测定相邻井的套管气含氧量用于与注气前自身井的套管气含氧量进行对比，判断其是否气窜是本领域的常规方法进行的；出现气窜，表明本身含氧量过高，也属于危险预警的项。出现气窜时，还可以采取其他措施，例如加入调剖剂进行封堵等。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，设计量是指空气及二氧化碳的混合气总量，其与蒸汽总量的质量比为100∶(0.5-1.5)；也就是说设计量取决于注入的蒸汽量。而蒸汽的用量由现场实际情况决定，现场会根据实际情况再做出增减量，如地层压力较低，则注入的量就会增大些，有时压力高、注不进就可能会少注些，井间气窜严重的油井就会少注入或采取多井同注的方式注入。即空气及二氧化碳的混合气是根据现场实际需要而定的。同样的，压井用二氧化碳的用量也由经验值、由现场实际需要确定，是常规作法，依据就是根据井筒注入压力高低，高的就多注一些以防止注入气体返吐，进而使可燃气体进入井筒。优选的，蒸汽的总量约为1500标方；注入氮气和/或二氧化碳气体的总量为400-600标方；压井用二氧化碳400-600标方。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，空气及二氧化碳的混合气段塞的段塞用量以及蒸汽段塞的段塞用量可以参照常规。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，步骤二向注入井中注入二氧化碳和/或氮气，用以把井筒中可燃气体压入到地层中，以防止爆炸事件发生。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，注入空气及二氧化碳的混合气时，控制混合气在地井口处的温度在霜点以上。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，注入空气及二氧化碳的混合气时，使用空气压缩机进行空气压缩泵注，需要控制空气压缩机各级的排出端的温度，使空气压缩机末端的排出的压缩空气的温度控制在50-65℃之间，再与压缩泵出的二氧化碳进行混合，进而使空气及二氧化碳的混合气在地井口不结霜；

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，空气及二氧化碳的混合气中，空气与二氧化碳的体积比不高于1：0.75。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，该方法还包括在注入空气及二氧化碳的混合气前对空气及二氧化碳的混合气进行干燥除水的步骤。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，设置注产井和相邻井的步骤包括以注产井为中心，以同油层相邻井间为半径，分别以一倍井距、二倍井距、三倍井距将周围邻井划分为一线相邻井、二线相邻井、三线相邻井。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，所述相邻井用于采油和/或出现危险预警时释放地层压力。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，所述相邻井还可以收集油层释放出的二氧化碳。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，该方法还包括在进行步骤一到步骤四的过程中，发生中途停机时，对注产井先进行含氧量测定的步骤，当含氧量大于爆炸点时，先注入二氧化碳将含氧量降低至爆炸点以下。

上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法中，优选的，出现危险预警时，在注气阶段，增加向注产井中注入的混合气中的二氧化碳的含量；或者，

在生产阶段，对注产井的套管气(伴生气体)含氧量进行检测，当含氧量高于爆炸点时，向注产井中注入二氧化碳将含氧量降低至爆炸点以下。

本发明还提供一种上述的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法所使用的注入装置，该装置包括空气源、二氧化碳气源、干燥器、注入泵和混配器；

所述混配器为一带空腔的耐压容器，所述混配器的起始端分别设置有空气入口和二氧化碳入口，所述混配器的末端为混配器出口，所述混配器出口与油管相连通；

所述混配器的腔体内设置有相互交叉的凸起；

所述空气源、干燥器和混配器的空气入口依次连通；

所述二氧化碳气源、注入泵和混配器的二氧化碳入口依次联通。

上述的注入装置中，优选的，所述空气源包括空气压缩机。

上述的注入装置中，优选的，所述二氧化碳气源包括二氧化碳储罐。

上述的注入装置中，腔体内设置有相互交叉的凸起的混配器能够使得空气和二氧化碳气体混合更加均匀。

上述的注入装置中，优选的，该注入装置好包括第一流量控制阀、第一流量计、第二流量控制阀和第二流量计；

所述第一流量控制阀和第一流量计设置在所述干燥器和混配器的空气入口之间；

所述第二流量控制阀和第二流量计设置在所述注入泵和混配器的二氧化碳入口之间。

本发明的突出效果为：

本发明的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法，能够使注空气过程达到本质安全，同时又能够减少注二氧化碳过程中对油藏的冷伤害，达到即安全又环保的生产要求，同时又减少了注空气过程中加入催化剂的环节，提高了油井的生产时率；还能够利用空气、二氧化碳提高原油的采收率，在既需要补充地层能量，又需要降低油藏中原油粘度的区块，在地层连通性较好的区块还可以采用集团注气方式进行生产；同时，即有利于原油增产，同时又减少二氧化碳对环境不利影响。

附图说明

图1是本发明实施例的注入装置的结构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

实施例

本实施例提供一种注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法，包括如下步骤：

步骤一、设置注产井和相邻井：以注产井为中心，以同油层相邻井间为半径，分别以一倍井距、二倍井距、三倍井距将周围邻井划分为一线相邻井、二线相邻井、三线相邻井；

在线测定注产井和相邻井的套管气含氧量；

步骤二、在线测定注产井的套管气含氧量高于爆炸点，向注产井中注入二氧化碳(也可以是氮气或者是二氧化碳与氮气的混合气体)，并以注产井的套管气含氧量低于爆炸点来作为注入终点，本实施例中，注入二氧化碳400标方(这里注入400-600标方均可)；

步骤三、注入空气及二氧化碳的混合气直至总量达到设计量为止，在混合气注入结束后，使用二氧化碳段塞压井，再接着注入蒸汽；或者，

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，在循环注入结束后，使用二氧化碳段塞压井(即将井筒中的混合气体进行压入到油藏中去)；

本实施例中，注入空气及二氧化碳的混合气总量与蒸汽总量的质量比为100∶1，段塞的量可以任意控制，注入蒸汽的总量为1500标方；注入二氧化碳400方压井(这里注入400-600标方均可)；

步骤四，焖井直至井内压力达到正规压力，放喷生产，放喷同时测量伴生气体中氧气含量。

同时，在线测定相邻井的套管气含氧量用于与注气前自身井的套管气含氧量进行对比，判断其是否气窜；出现气窜和/或在线测定注产井的套管气含氧量高于爆炸点则定义为危险预警；若出现危险预警时，在注气阶段，增加向注产井中注入的混合气中的二氧化碳的含量；在生产阶段，对注产井的套管气含氧量进行检测，当含氧量高于爆炸点时，向注产井中注入二氧化碳将含氧量降低至爆炸点以下。若发生中途停机时，对注产井先进行含氧量测定的步骤，当含氧量高于爆炸点时，先注入二氧化碳将含氧量降低至爆炸点以下；出现气窜的情况还可以通过注入调剖剂进行封堵。

本实施例中控制空气及二氧化碳的混合气中，空气与二氧化碳的体积比不高于1：0.75，控制混合气在地井口处的温度在霜点以上。

本实施例中，空气与二氧化碳的混合气在注入前经过了干燥处理，避免注入过程中对套管的腐蚀作用。

本实施例的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法是通过下列装置实现的，如图1所示，该装置包括空气源1、二氧化碳气源5、干燥器2、注入泵6、混配器12、第一流量控制阀3、第一流量计4、第二流量控制阀7和第二流量计8(控制阀和流量计的设置使空气与二氧化碳的体积比达到要求)；

所述混配器12为一带空腔的耐压容器，所述混配器12的起始端分别设置有空气入口9和二氧化碳入口10，所述混配器12的末端为混配器出口11，所述混配器出口11与油管相连通；

所述混配器12的腔体内设置有相互交叉的凸起(其主要作用是将空气与二氧化碳均匀混合，使混合气体中的氧气含量控制在安全值范围内，)；

所述空气源1、干燥器2和混配器12的空气入口9依次连通；

所述二氧化碳气源5、注入泵6和混配器12的二氧化碳入口10依次联通；

所述第一流量控制阀3和第一流量4计设置在所述干燥器2和混配器12的空气入口9之间；

所述第二流量控制阀7和第二流量计8设置在所述注入泵6和混配器12的二氧化碳入口10之间；

本实施例中，所述空气源为空气压缩机；所述二氧化碳气源为二氧化碳储罐。

综上可见，本实施例的注空气及二氧化碳辅助蒸汽吞吐采油方法，能够使注空气过程达到本质安全，同时又能够减少注二氧化碳过程中对油藏的冷伤害，达到即安全又环保的生产要求，同时又减少了注空气过程中加入催化剂的环节，提高了油井的生产时率；还能够利用空气、二氧化碳提高原油的采收率，在既需要补充地层能量，又需要降低油藏中原油粘度的区块，在地层连通性较好的区块还可以采用集团注气方式进行生产；同时，即有利于原油增产，同时又减少二氧化碳对环境不利影响。