海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法

摘要

本发明公开了海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法，包括以下步骤：A、根据海上油田的条件，选择出可应用的防窜封堵体系；B、针对步骤A中筛选出的可应用防窜体系，进一步分析评价其应用特征及方式；C、预测海上油田蒸汽吞吐的汽窜可能性，将汽窜情况进行分类；D、根据步骤C中的不同汽窜的情况特征，结合步骤B的防治技术手段选择适宜的防窜封堵方法和工艺技术。本发明的目的在于如何防治蒸汽吞吐过程中即将发生的、或已经发生蒸汽吞吐现象，确保蒸汽吞吐的作用效果；从而建立一套适宜于海上油田的蒸汽吞吐防窜应用体系，为海上油田的防窜增效技术应用提供方向指导。

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，具体的涉及海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法。

背景技术

汽窜：顾名思义，就是在稠油开采中后期，注入地下的高温高压蒸汽不再按照人们设计的那样，热量充分被油层吸收，而是在地下疏松砂岩间隙中毫无控制的乱窜。汽窜现象的出现，使注采井之间形成了通道，注入的蒸汽热量损失大，影响了注入蒸汽的波及面积，严重制约吞吐开采效果，使采收率大大降低，给生产带来许多困难。

汽窜是发生在吞吐注入过程中的现象，较高的注入压力条件下，向着阻力薄弱的区域突破。注入井底后根据流动阻力的大小分流前进，施工压力越大，形成的压差越大，越存在突破的可能；对应的平面径向内的流动阻力越小，越易沿着该方向突破。

汽窜的发生将直接影响蒸汽吞吐的作用效果，有效预防治理是必要措施，而海上油田的蒸汽吞吐施工不同于陆上油田，受到平台空间工艺和平台建设经费的限制，对于很多陆地应用工艺有所限制，而目前尚未有一款较为成熟的指导技术来预防海上油田蒸汽吞吐过程的汽窜防治处理。

因此，基于海上油田蒸汽吞吐及其相关应用技术分析研究，形成一套适宜于海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法十分必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法，目的在于如何防治蒸汽吞吐过程中即将发生的、或已经发生蒸汽吞吐现象，确保蒸汽吞吐的作用效果。

本发明采用下述的技术方案：

海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法，包括以下步骤：

A、根据海上油田的条件，选择出可应用的防窜封堵体系；

B、针对步骤A中筛选出的可应用防窜体系，进一步分析评价其应用特征及方式；

C、预测海上油田蒸汽吞吐的汽窜可能性，将汽窜情况进行分类；

D、根据步骤C中的不同汽窜的情况特征，结合步骤B的防治技术手段选择适宜的防窜封堵方法和工艺技术。

优选的，所述步骤A中的防窜封堵体系是基于陆上油田的蒸汽防窜体系应用技术，针对海上平台井网井距大、施工操作空间有限、环保要求高的特点限制进行的优选，主要包括以下四种：高温泡沫体系、油泥体系、凝胶体系、树脂体系。

优选的，所述步骤B中的可应用防窜体系的进一步分析评价是指针对可应用的四种体系的优缺点，优选出改性方法，提高其应用效果及最佳施工方案特征：1、泡沫体系可以伴随蒸汽注入，清洁环保，但是其有效起泡周期短，导致封堵时间短、强度低，利用地层起泡能够有效降低过早起泡的影响；2、油泥体系对于目标储层是清洁环保，近距离封堵效果较好，但是传导能力差，远距离封堵，必须降低应用浓度；3、凝胶体系存在高温降解影响，只能应用于远距离(低温带)的封堵；4、树脂体系耐高温，选择注入性能好，封堵强度高，仅在特殊条件下降解，可以弥补其他应用技术的不足，费用相对较高。

优选的，所述步骤C中的预测是通过数值模拟分析不同条件下汽窜的发生可能，在此基础上，针对即将发生汽窜的吞吐周期时刻着重监测蒸汽波及剖面，判断是否会发生汽窜隐患；汽窜情况主要分成四类：(1)注汽过程中的潜在的汽窜隐患；(2)注汽过程中已经出现汽窜；(3)下一轮注汽前储层存在汽窜隐患；(4)注汽后已经存在汽窜隐患。

优选的，所述步骤D中的防窜封堵方法和工艺技术如下：

(1)、注汽过程中的潜在的汽窜隐患：选用高温泡沫体系伴随蒸汽注入的作用方式，利用其选择注入性及贾敏封堵效应，达到调剖改善当前注汽方向的目的；

(2)、注汽过程中已经出现汽窜：选用高温泡沫体系地层发泡注入方式，相比于(1)，采用的体系是高浓度高、段塞多，另外地层发泡能够降低其封堵强度低的问题；

(3)、下一轮注汽前储层存在汽窜隐患和注汽后已经存在汽窜隐患：可根据汽窜位置和时机进行协调选择，油泥体系和凝胶体系以及树脂体系三种可以互补应用：1)汽窜位置较深(低于200℃)的采用凝胶体系；2)汽窜位置较近的采用较高浓度的油泥体系；3)汽窜位置不近，又处于高于200℃的，采用低浓度油泥体系；4)油泥体系与凝胶体系均难以有效控制应用的，即采用树脂体系来应用弥补。

本发明的有益效果是：

本发明公开了海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法，其目的在于建立一套适宜于海上油田的蒸汽吞吐防窜应用体系，为海上油田的防窜增效技术应用提供方向指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明蒸汽出现汽窜时的压力分布监控云图；

图2为本发明蒸汽出现汽窜时的温度分布监控云图；

图3为本发明高温泡沫的蒸汽伴注示意图；

图4为本发明高温泡沫的地层发泡步骤1的注入示意图；

图5为本发明高温泡沫的地层发泡步骤2的注入示意图；

图6为本发明前置段塞的注入示意图；

图7为为本发明吞吐结束后开展前置段塞的调堵工艺示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

海上油田蒸汽吞吐的汽窜防治体系及应用方法，包括以下步骤：

A、根据海上油田的条件，选择出可应用的防窜封堵体系；与陆上油田相比，海上油田对体系的选择及作业要求有很大不同：一方面是井型的差异，陆上稠油油田井型以直井为主，海上油田以水平井和大位移井为主，井型限制了机械防窜方式和非选择性防窜剂的使用。另一方面，平台空间的限制，要求施工设备小型化、简单化。所以必须根据实际情况建立满足平台空间以及环境保护，高效封堵的应用体系标准。

表1不同防窜技术手段的优缺点对照表

如表1所示，表中列举了各个堵剂类型的优缺点，从表中的各项参数可以看出，泡沫类堵剂、凝胶类堵剂、树脂类堵剂和油泥体系均比较适合海上稠油热采的蒸汽防窜的技术。

B、根据步骤A中筛选出的可应用防窜体系，进一步分析评价其应用特征及方式。针对可应用的四种体系的优缺点，优选出改性方法，提高其应用效果及最佳施工方案特征：1、泡沫体系可以伴随蒸汽注入，清洁环保，但是其有效起泡周期短，导致封堵时间短、强度低，利用地层起泡能够有效降低过早起泡的影响。2、油泥体系对于目标储层是清洁环保，近距离封堵效果较好，但是传导能力差，远距离封堵，必须降低应用浓度。3、凝胶体系存在高温降解影响，只能应用于远距离(低温带)的封堵。4、树脂体系耐高温，选择注入性能好，封堵强度高，仅在特殊条件下降解，可以拟补其他应用技术的不足，费用相对较高。

(1)泡沫类堵剂：1)通过在多孔介质中形成气泡，制造的贾敏效益来建立流动阻力，气泡破坏后作用效果对储层无污染；2)只需要一台发泡器连接泵注装置即可，可操作性强；3)具有选择注入性，能够选择性封堵。存在一定的缺点，就是封堵作用不强，如上述所述，气泡破坏即封堵作用效果消失，封堵强度低。

(2)凝胶类堵剂：1)凝胶类是最为成熟的封堵手段，可采用聚合物、水等的注入设备注入，调配体系的装置也可以借用聚合物装置，可操作性强；2)凝胶具有一定的选择封堵性，多篇文献有说明；3)凝胶体系多属于聚合物体系，其不耐高温性，在高温条件下降解，那么对储层无永久性污染，但是在高温条件下的封堵性有限，在一定程度上限制其应用范围。

(3)树脂类堵剂：1)树脂类体系也属于黏性流体范畴，未成胶前，具有良好的选择注入性，能够远距离调剖封堵；2)依然可采用聚合物配液、注入装置实现注入，可操作性强；3)耐300℃高温，封堵效果良好，也可以通过氧化反应降解，在一定程度上可以降低对储层的污染。

(4)油泥体系：油泥是储层随原油的产出物，与地层配伍性良好，而且目前对于海上油田而言，油泥最佳的最佳处理方式就是回注地层，即环保又节约。而油泥具有调剖封堵作用。

C、预测海上油田不同蒸汽吞吐周期过程中发生汽窜的可能性；开展吞吐的油井，随着吞吐轮次的增加，汽窜必然发生，有效预测/判断汽窜规律，提前预防以及有效防治是保证生产效果的基础。通过数值模拟分析不同条件下汽窜的发生可能(如表4所示)，在此基础上，针对即将发生汽窜的吞吐周期时刻着重监测蒸汽波及剖面(如图1和图2所示)，判断是否会发生汽窜隐患；在汽窜影响因素分析的基础上，考虑目标油田的油藏参数(渗透率级差、原油黏度、地层厚度、韵律和倾角)、井参数(井距、长度)、注汽参数(注汽强度和注汽干度)和注汽方式(依次注入、同注等)，采用与以目标油藏参数为基准建立的概念模型进行蒸汽吞吐汽窜油藏数值模拟，参数设计如表2所示。

表2概念模型汽窜油藏数值模拟参数

模拟基本参数为：①井距为300m，②水平井长度为300m，③厚度为10m，④完井部位为8，⑤倾角为0，⑥高渗带为0.4，⑦注汽干度为0，⑧注汽强度为10，⑨强度递增为20％，⑩渗透率级差为5。具体模拟方案如表3所示。

表3模拟方案参数表

通过采用exlips软件模拟表3的数据，所得的汽窜规律如表4所示，从表中可以看出汽窜是多轮次吞吐后必然发生的，汽窜趋势是可以有效监测的，也就是说汽窜是可以有效提前判断的。

表4非均质油藏不同汽水比的蒸汽+N₂复合吞吐的气窜周期

汽窜会发生的条件下，汽窜的类型主要分成四类：(1)注汽过程中的潜在的汽窜隐患；(2)注汽过程中已经出现汽窜；(3)下一轮注汽前储层存在汽窜隐患；(4)注汽后已经存在的汽窜隐患。

D、根据步骤C中的不同汽窜的情况特征，结合步骤B的防治技术手段选择适宜的防窜封堵方法和工艺技术。

(1)注汽过程中的潜在的汽窜隐患，选用高温泡沫体系伴随蒸汽注入的作用方式(注入方式如图3所示)，利用其选择注入性及贾敏封堵效应，达到调剖改善当前注汽方向的目的，可以采用适宜浓度体系的配方(发泡剂NS+稳泡剂HAWP)；

(2)注汽过程中已经出现汽窜，选用高温泡沫体系地层发泡注入方式(如图4、图5所示)，相比于方法(1)，采用的体系是高浓度高、段塞多的(发泡剂NS+稳泡剂HAWP)，另外地层发泡能够降低其封堵强度低的问题；

(3)下一轮注汽前储层存在汽窜隐患和注汽后已经存在的汽窜隐患，可根据汽窜位置和时机进行协调选择，油泥体系和凝胶体系以及树脂体系三种可以互补应用，均采用前置段塞注入(如图6所示)：1)汽窜位置较深(低于200℃)的采用凝胶体系(聚合物+交联剂+稳定剂)；2)汽窜位置较近的采用较高浓度的油泥体系(高浓度油砂颗粒+疏水缔合聚合物AP-P4)；3)汽窜位置不近，又处于高于200℃的，采用低浓度油泥体系(高浓度油砂颗粒+疏水缔合聚合物AP-P4)；4)油泥体系与凝胶体系均难以有效控制应用的，即采用树脂体系来应用弥补(树脂+交联剂+稳定剂)。

不同施工方式的具体应用工艺方式如下：

(一)泡沫体系

①注入体系：高温泡沫防窜体系配方(发泡剂NS+稳泡剂HAWP)；

②注汽方式：主要有两种注入方式，方式1是伴蒸汽注入(如图3所示)，将发泡剂加入在蒸汽中通过油管注入地层，在环空注入的氮气；方式2是将高温泡沫体系地层采用前置段塞式注入地层，再油管注汽、环空注氮，进行地层发泡(如图4、图5所示)；

③注入量：以旅大27-2某油藏为例的油藏数值模拟汽窜特征，如图1、图2所示。

由图中可以看出，注入蒸汽过程中，温度波及半径为5m左右，长度为100m左右，高压区半径为5m左右，长度为150m左右。设计封堵半径为2-5m，长度50-100m。注入量公式如下：

V＝πLR²Φ>

式中：V-注入量(立方米)；L-封堵水平井段长度(米)；R-封堵半径(米)；Φ-孔隙度。

根据公式(1)，旅大27-2某油田的数据参数及注入量如表5所示。

表5旅大27-2某油田注入量设计

封堵水平井段长度/m50100封堵半径/m22孔隙度/％0.350.35注入量/m³6281256

(二)油泥体系的应用：

①油泥应用的前提是该油井储层产出了油泥；

②油泥体系：聚合物悬浮液+一定浓度的油泥，体系中悬浮液的浓度一定要保证其具有一定的运输能力；

③注入方式：前置段塞注入；

④注入量计算：同泡沫注入量一致。

(三)凝胶体系的应用：

①应用范围：远井地区-即深部汽窜位置，深部调剖；

②凝胶体系：聚合物主剂+稳定剂+交联剂；

③注入方式：前置段塞注入；

④注入量：同泡沫注入量一致；

(四)树脂体系的应用：树脂体系封堵效果强，耐高温，多数应用于长期封堵。

①应用时间：吞吐后期即将转蒸汽驱的时候；

②树脂体系：树脂+交联剂+无机物；

③注入方式：前置段塞注入；

④注入量计算：同泡沫注入量一致。

上述步骤A-D就组成了一套针对海上油田不同情况条件下汽窜的防治方案配套优选技术应用方法。1)海上油田预防汽窜的技术方式在即将出现的“汽窜”隐患，整体上就是采用适宜浓度体系的高温泡沫体系应用于正在注汽阶段的封堵调剖，该轮次吞吐结束后开展前置段塞的调堵工艺(如图7所示)；①近井地带出油砂后，采用油泥体系调剖近井地带，达到控制注入强度的目的；②远井低温地带，采用凝胶体系进行封堵；③远近过渡阶段中的远高温区采用树脂体系，近高温区采用低浓度油泥体系。2)海上油田汽窜治理手段的技术方式在已出现的“汽窜”基础上，是采用适宜高浓度、多段塞的高温泡沫体系应用于正在注汽阶段的封堵调剖，该轮次吞吐结束后开展前置段塞的调堵工艺(同上)，应用浓度体系相对较高，达到封堵目的即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。