一种稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种稠油及超稠油油藏的开采方法，特别涉及一种针对埋深超过1000米的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质方法，属于石油开采技术领域。
【背景技术】
[0002]稠油及超稠油油藏通常采用注蒸汽开发，但对于埋深大于1000米的稠油油藏，尽管采用隔热油管，但由于蒸汽沿程干度损失较大，为确保井底有一定的蒸汽干度，需要在井口注入高干度的蒸汽，因此开采的能耗较大，开发经济效益较差。
[0003]针对埋深大于1000米的稠油油藏，在采出过程中，由于从井底到井口的温度逐渐降低，稠油粘度急剧升高，凝结在套管内壁上，造成抽油机抽吸困难，泵效较低，往往需要井筒伴热或者掺稀开采。由此可知，寻求一种能够大幅降低原油粘度的开采方法，可有效提高生产井泵效和产量。
[0004]针对稠油的降粘方式包括物理降粘和化学改质降粘。物理降粘包括高温加热降粘、注入溶剂溶油降粘等方式，由于物理降粘后稠油分子结构并未发生改变，采出地面仍然需要高温炼化。对于化学改质降粘，通常包括高温水热裂解和高温火烧油层技术。
[0005]高温水热裂解在注入蒸汽过程中发生，前期大量报道表明，水热裂解稠油改质效果较差，降粘的稠油在温度降低后将发生分子链重组与缩合反应，原油粘度会反弹。
[0006]火烧油层技术为稠油不可逆降粘技术，但申请号为201210587241.1的专利申请公开了 “一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法”，其指出火烧油层具有以下不足:(1)体系反应的进行和产生的热量由氧气浓度决定，无法实现较为准确的控制；(2)体系温度过高，在油田应用中常达到600°C以上，而实际上稠油在200°C以下时流动性即得到大大改善，高温裂解也大都在500°C以下即可发生，热量的品位过高势必需要消耗更多的燃料，影响采收率；(3)结焦现象明显，在燃烧前缘前方附近的高温区域形成较宽的结焦带，不仅影响燃烧前缘的推进和体系的传热过程，也对油藏造成了一定程度的破坏。
[0007]上述方法中提供了一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法，该方法包括以下步骤:加热注入井附近的油藏使其温度升高到100-400°C，注入含氧气体、生热催化剂和改质催化剂，在生热催化剂作用下含氧气体与部分油藏发生催化氧化反应，使原油被加热降粘；改质催化剂催化原油改质，改质后的原油通过生产井采出。上述方法具有以下效果:利用部分油藏的氧化反应放出的热量自供热，大大降低了外加热源在输运过程中的散热能耗；在加热原油流向生产井的过程中进行深度改质降黏，有利于原油品质的进一步提高，满足开采与集输的要求。
[0008]申请号为201210586830.8的专利申请提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法。该方法包括以下步骤:通过稠油或超稠油油藏的注入井向油层中注入含氧气体和催化剂；加热注入井附近的油藏进行加热使其温度升高至100-400°C，启动催化氧化放热反应，反应放出的热量加热油藏，实现对于稠油或超稠油油藏的可控自生热。上述方法具有以下有益效果:(I)实现了油藏内部的可控自生热过程，减少了燃料消耗，降低了过程能耗；(2)能够控制体系的过度升温过程，反应前缘区与凝结区之间没有结焦区，有利于反应前缘向前推进，扩大了波及体积，提高了采油速率。
[0009]但上述方法存在以下几个方面的问题:(I)未提供生热催化剂和改质催化剂的注入技术策略。催化剂为固相细微颗粒，在注入含氧气体中很难均匀分布，在没有性能良好的载体溶液的情况下，气体很难携载固相催化剂进入油层；(2)催化剂如何实现与油层充分接触的技术途径不明确。在高速气流注入条件下，固相催化剂中的一小部分会沿着大孔道或高渗透条带进入油层，但仅限于大孔道和高渗透条带，催化剂很难均匀进入油层深部尤其是低渗透区域实现大范围催化改质，改质效果非常有限；(3)催化剂失效后的替换问题。由于催化剂与稠油接触过程中将会发生催化剂失效(俗称:催化剂中毒)，失效后的催化剂如何排出，新的催化剂如何填补或补充，新的催化剂如何越过失效的催化剂进入新的油层区域，是否会存在某一局部区域重复催化等问题。
[0010]综上所述，为了现有的稠油的降粘方式的不足而提出一种有效的稠油及超稠油的降粘工艺成为了一种需要。
【发明内容】
[0011]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种针对埋深超过1000米的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质方法，该方法能够加强稠油改质降粘，有效提高驱油效率。
[0012]为了达到上述目的，本发明提供了一种稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法，所述稠油及超稠油油藏包括注水蒸汽、水、气体、溶剂、酸、碱、表面活性剂、驱油剂或泡沫等介质开发的稠油及超稠油油藏，该方法包括以下步骤:
[0013]在稠油或超稠油油藏中部署注采井网；
[0014]注入井内下入高能熔盐加热管，生产井内下入催化剂注入管及高能熔盐加热管；
[0015]通过高能熔盐加热管对注入井与生产井分别进行连续加热；
[0016]在注入井注入介质过程中，向所述催化剂注入管中注入催化剂流体；催化剂流体的注入速度为每产出I吨原油注入1-1OOkg的催化剂流体；
[0017]注采井网包括垂直五点式、反七点式、反九点式、三角形式、行列式、直井-水平井组合的各种井网或水平井-水平井组合的各种井网；
[0018]以催化剂流体的总质量为10wt %计，催化剂流体包括l_50wt %的催化剂，0.0l-1Owt %的供氢剂或供氘剂，0.01-5wt%的结焦抑制剂，O-1wt %水相悬浮剂或分散助剂，其余为超临界流体。
[0019]根据本发明的【具体实施方式】，优选地，所述水相悬浮剂包括分子量为800-1500万的非离子聚丙烯酰胺；所述分散助剂为木质素磺酸盐，更优选地，所述分散助剂为木质素磺酸钠。
[0020]根据本发明的【具体实施方式】，注入的催化剂流体与地层产出的液体混合，并发生稠油催化改质，改质后的稠油及液体组合物从生产井环空中连续排出。
[0021]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用电阻丝加热装置、射频加热装置、微波加热装置、电磁加热装置或激光加热装置替换高能熔盐加热管。
[0022]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用的高能熔盐加热管内的熔盐包括硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠中的一种或几种的组合。
[0023]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，对注入井与生产井分别进行连续加热时，注入井井筒内加热温度为在油藏压力下饱和蒸汽的温度；生产井井筒内的加热温度为300-470°C。
[0024]根据本发明的具体实施方案，进行加热时为了实时准确的监测温度变化，采用井下热电偶、井筒内连续分布式光纤等方式对温度进行监测，并且通过调整加热装置的功率来控制加热温度。
[0025]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，所述催化剂为纳米级颗粒，粒径为1-1OOOnm ;或所述催化剂为微米级颗粒，粒径为1-1000 μπι ；或所述催化剂为毫米级颗粒，粒径为1-1OOmm ；
[0026]所述结焦抑制剂为纳米级颗粒，粒径为1-1OOOnm ;或所述结焦抑制剂为微米级颗粒，粒径为1-1000 μπι ;或所述结焦抑制剂为毫米级颗粒，粒径为l-100mm。
[0027]根据本发明的【具体实施方式】，所述催化剂和结焦抑制剂的粒径可以处于同一尺寸级别中也可以不处于同一尺寸级别中。
[0028]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用的催化剂包括天然粘土、人工改性粘土、天然沸石和人工改性沸石中的一种或几种的组合；
[0029]或采用的催化剂包括钪、钛、银、络、猛、铁、钴、镲、铜、锌、?乙、错、银、钼、锝、舒、铭、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱和铂中的一种或几种的组合；
[0030]或采用的催化剂包括钪、钛、银、络、猛、铁、钴、镲、铜、锌、?乙、错、银、钼、锝、舒、铭、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱和铂的化合物中的一种或几种的组合；
[0031 ] 更优选地，采用的催化剂包括天然粘土或人工改性粘土。
[0032]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用的供氢剂包括苯甲醇、四氢萘、四氢萘酮、十氢萘、N-甲基萘、二氢蒽、蒽和菲中的一种或几种的组合。
[0033]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用的供氘剂包括苯甲醇、四氢萘、四氢萘酮、十氢萘、N-甲基萘、二氢蒽、蒽和菲中的一种或几种的组合。
[0034]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用的结焦抑制剂包括含硫化合物、含磷化合物、有机硫磷化合物、含硼化合物、碱金属的盐和碱土金属的盐、有机聚硅氧烷类化合物、稀土金属和稀土金属的化合物中的一种或几种的组合；更优选地，采用的结焦抑制剂包括二苯砸和/或二苯二砸。
[0035]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，采用的超临界液体流体包括超临界水和/或超临界C02。
[0036]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法中，优选地，催化剂流体的注入方式为连续式注入或段塞式注入；生产井采用连续式或段塞式的方式排液。
[0037]本发明提供的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法适用于埋深超过100m的稠油或超稠油油藏的开采。
[0038]本发明所提供的中深层的稠油及超稠油油藏的地下加氢催化改质开采方法，具有以下技术效果:
[0039]1、本发明的开采方法采用注入井井下熔盐的加热方式，使注入水/冷凝水原位汽化，进一步提高了注入水蒸汽的干度。
[0040]2、本发明的开采方法通过设计生产井管柱结构，提供了一种催化剂的注入技术:主要通过在生产井中设置伸入井底的催化剂注入管，催化剂溶液从管