一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用及系统

摘要

本发明提供了一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用及系统，所述油藏开采为将火烧油层产生的烟道气回注火烧油层的相邻油层，实现油层烟道气驱。所述设备至少包括一层火驱油层和一层注蒸汽油层，所述烟道气井下回注系统包括套管(21)，套管里并列设置的注气打孔管(22)和采油油管(23)，注气打孔管在相对于火烧油层底部的位置设置单向阀(29)，在相对于注蒸汽油层的位置设置开孔(210)，所述采油油管在相对于火烧油层底部的位置设置气液分离器(28)。本发明保证了烟道气有效利用，简化了地面处理与回注流程。有效控制烟道气注汽目标油层，保证了注空气过程中生产安全。油层烟道气驱提高稠油油藏采收率，减低温室气体和有毒气体排放。

说明书

技术领域

本方法属于油田采油技术领域，特别涉及一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应 用及系统，提高单井产量，增加油藏热能利用率，降低烟道气对大气污染，提高稠油 油藏的采收率和开发效果。

背景技术

国内稠油开采以注蒸汽开发为主，目前大量区块处于低效开采阶段。火烧油层技 术由于具有高温裂解改质、加热降粘提高原油流动能力、驱油效率高、低耗能等优点， 被认为是最有潜力的接替技术，目前年产油已到达20万吨。火烧油层烧掉了原油中 约10％的重质组分，产出1方油将同时将产生1000～3000方烟道气体，气体中氮气、 二氧化碳、甲烷、硫化氢所占比例超过了99％。其中酸性气体加速生产管柱和地面设 施的腐蚀，同时温室气体和有毒气体的排放，给油田周边环境带来了巨大压力。

目前烟道气可作为一种良好的驱油剂，可以大规模补充吞吐后期亏空的地层能 量，并有着增溶、降粘、强化蒸馏、扩大波及体积作用。当烟道气和蒸汽驱替同时作 用时，可增强蒸汽的波及范围，改变蒸汽的走向，改善稠油热采效果的目的。美国专 利US3675715A公布了一种烟道气回注的方法，采出烟道气处油井中采出然后通过地 面压缩机回注入底下，实现地下烟道气驱。但该地面需要配置高压空气压缩机和回注 管线，采油操作成本也相应提高，地面回注装置同时将占据更多的地面空间。

本发明保证了烟道气有效利用，简化了地面处理与回注流程，实现了火烧油层采 出业井下分离和地下烟道气回注。一种火烧油层后烟道气利用方法，火烧油层后产生 的烟道气，通过生产井回注相邻油层，补充该地层能量实现就地烟道气辅助驱油。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用；

本发明的另一目的在于提供一种利用火烧油层烟道气开采油藏的方法；本发明方 法采用油气井下分输工艺，实现井下烟道气就地回注。其回注方式保证了烟道气的有 效利用，简化了地面处理与回注流程。能有效控制烟道气注汽目标油层，并且保证了 注空气过程中生产安全。油层烟道气驱提高稠油油藏采收率，减低温室气体和有毒气 体排放。

本发明的又一目的在于提供一种层状油藏开采用设备；本发明所述设备由采油管 柱、注气管柱、封隔器、监测系统四部分构成，实现了烟道气和采出液地下分离和就 地回注。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用， 所述油藏开采为将火烧油层产生的烟道气通过井下回注系统回注到火烧油层的相邻 油层，实现油层烟道气驱。

根据本发明所述的应用，其中优选所述油藏为层状油藏，层间隔层发育；

所述各层层间封闭性好；烟道气无法突破隔层上升到隔层上部。

根据本发明所述的应用，其中优选所述油藏为稠油油藏；

其中更优选所述油藏为500-50000厘泊的稠油油藏。

根据本发明所述的应用，其中优选所述油藏至少包括一层火驱油层和一层注蒸汽 油层。

所述的注蒸汽油层为本领域技术人员所熟知，譬如为蒸汽吞吐或蒸汽驱开采的油 层。

另一方面，本发明还提供了一种利用火驱油层烟道气开采油藏的方法，所述油藏 为层状油藏，其中至少包括一层火驱油层和一层注蒸汽油层，火烧油层采出的油和烟 道气利用采油井内两套管柱分输；改质油通过有杆泵采出，烟道气通过独立井下注气 管柱回注注蒸汽油层；其中，火烧油层采油井底压力至少大于注蒸汽油层的操作压力 1MPa以上。

根据本发明所述的方法，其中，本发明进一步优选火烧油层采油井底压力大于注 蒸汽油层的操作压力1～1.5MPa。

烟道气驱可以大规模补充吞吐后期亏空的地层能量，并有着增溶、降粘、强化蒸 馏、扩大波及体积作用。当烟道气和蒸汽驱替同时作用时，将提高注蒸汽油层生产井 的单井产量，改善稠油热采效果。

根据本发明所述的方法，其中优选所述层状油藏层间隔层发育；所述各层层间封 闭性好；

根据本发明所述的方法，其中优选所述油藏为稠油油藏；

其中更优选为500-50000厘泊的稠油油藏。

根据本发明所述的方法，所述油藏采用双层或多层井网开发；

根据本发明所述的方法，优选其中的直井井网采用五点、反七点、反九点或排状 井网。

采用此种井网模式下，可以实现一口井注入、多口井采出的井网模式，能更好的 发挥烟道气驱的作用。

根据本发明所述的方法，火烧油层与注蒸汽油层为相邻油层；

其中可以理解的是，当注蒸汽油层位于火烧油层上方时，更利于烟道气的充分利 用。

其中如果注蒸汽油层位于火烧油层下方时，甚至可以使用加压方式将烟道气回注 到注蒸汽油层中。

其中优选所述火烧油层采用独立井网。

其中进一步优选相邻注入井和生产井为50～200m井网。

上下分别用两套井网开发，隔层上方油层利用注蒸汽技术开发，隔层下方油层利 用火烧技术开发。

其中的火烧注气井可以按照现有技术常规火烧注气井进行操作，譬如可以为注空 气直井；

在本发明的优选实施方案中是通过地面高压注空气泵以10000～40000m³/d速度 向油层注入空气；

其中本发明还可以优选所述火烧油层注入空气后压力为4MPa。

其中将烟道气回注注蒸汽油层可以为现有技术常规回注操作，譬如烟道气体通过 火烧生产井直接回注入油层；为实现持续注蒸汽油层的烟道气驱，火烧油层采油井底 压力至少大于注蒸汽油层的操作压力1MPa以上，以维持足够的压差，保证烟道气顺 利注入注蒸汽开采油层；

具体譬如可以将油和烟道气利用两套管柱分输；改质油通过有杆泵采出，烟道气 可以通过独立的注气管柱回注注蒸汽油层；

其中本发明还优选火烧油层的生产井采用油气井下分离处理工艺，利用两套管柱 分输，耐200℃高温的有杆泵采出液体，烟道气通过另一套管柱直接注入相邻油层。

其中本发明还优选井口监测到产出气体含氧量升高到6％时，停止该生产井产液 和烟道气回注。

当火线已到达生产井附近时，井口监测到产出气体含氧量会逐渐升高到6％的警 戒线，为保证生产安全和避免空气回注，停止该生产井产液和烟道气回注。

又一方面，本发明还设计了一种火烧油层烟道气井下回注系统，所述火烧油层烟 道气井下回注系统包括套管21，套管内设置的采油油管23、井下烟道气回注的注气 打孔管22、防止烟道气从注蒸汽层溢出到地表和火烧油层的分隔器24和监测系统26； 所述注气打孔管22和采油油管23平行设置；采油油管内23在相对于火烧油层底部 的位置设置气液分离器28和有杆泵27；注气打孔管22在相对于注蒸汽油层的底部 1/3处位置设置开孔210，并在相对于火烧油层的位置设置控制烟道气进入注气打孔 管的阀门29。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中可以理解的是，在套管在 油层中安置好后，应在目标油层段形成射孔区域10。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中优选所述套管内在注蒸汽 开采油层上部和下部设置封隔器24。这样可以防止烟道气漏失至其它层位(从注蒸 汽层溢出到地表，或者从注蒸汽层溢出到火烧油层)，并防止火烧油层7采出液回灌 至注蒸汽油层2。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中优选所述阀门29为单向 阀；

其中所述单向阀可以控制烟道气进入回注管柱。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中还可以优选所述单向阀 29设置注汽打孔管22相对于火烧油层底部1m处的位置。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，所述气液分离器28设置在采 油油管23底部，气体分离器28的外径等于采油油管23的外径。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中优选所述注气打孔管内设 置气体流量计25。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中优选所述套管内还设置温 压测试仪26。

其中优选所述温压测试仪设置在生产层位底部。

根据本发明所述的火烧油层烟道气井下回注系统，其中优选所述采油油管内设置 有杆泵27。

本发明的有杆泵可以为现有技术任何的有杆泵，本发明优选的为防气和防砂泵， 能够进行气、液、砂的井下分离，起到消除或减轻气体和出砂对抽油泵的影响，提高 泵效及抽油效率的作用。

综上所述，本发明提供了一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用及系统。本发 明的技术方案具有如下优点：

1)生产效果好：本发明设置井下气液分输管柱，实现了采出烟道气就地回注相 邻油层，补充烟道气增加了地层能量，同时烟道气气驱辅助蒸汽生产，增溶作用、降 粘、强化蒸馏作用明显，提高单井产油量；

2)环境友好：火烧油层后采出气体二氧化碳就地回注，降低温室气体排放。同 时有毒气体二氧化硫回注地层，地面空气质量明显改善；

3)烟道气回注系统安全可控：烟道气回注管柱底部设置了单向阀，可根据生产 和安全需要关闭回注系统；

4)降低了成本：降低了酸性气体对管柱腐蚀，生产管柱使用年限增加。同时有 毒气体二氧化硫的就地回注，地下过滤吸附后其含量大大降低，减少了地面除硫装置 投入。本发明利用地层自身能量，无需地面处理和地面回注系统，有着安全、节能、 环保的功效。

附图说明

图1、火烧油层烟道气回注方法示意图；

图2、新型火烧油层烟道气回注系统示意图；

图1中：1火烧注气直井、2蒸汽技术开采油层(注蒸汽油层)、3隔层、4 火烧已燃区、5生产井(吞吐或蒸汽驱)、6火烧带、7火烧技术开采油层(火烧 油层)、8火烧生产井、9烟道气驱区域、10射孔区域。

图2中：2蒸汽技术开采油层(注蒸汽油层)、7火烧技术开采油层(火烧油 层)、3隔层、21套管、22注气打孔管、23采油油管、24封隔器、25气体流量计、 26温压测试仪、27有杆泵、28气液分离器、29单向阀、210开孔、10射孔区域。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅 读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

下面结合附图1对本发明所述的火烧油层烟道气回注方法详细描述。图中油层2 和7被隔层3分为两套独立井网，隔层封闭性好，烟道气无法突破隔层上升到隔层上 部。上下分别用两套井网开发，隔层上方油层利用注蒸汽技术开发，隔层下方油层利 用火烧技术开发。火烧注气直井1为注空气直井，通过地面高压注空气泵以 10000～40000m³/d速度向油层7注入空气。油层7注入空气后压力为4MPa，燃烧带6 以每天3～10cm/d的速度向火烧生产井8推进，燃烧带6后方为火烧已燃区，区内残 余油饱和度接近为0。火烧油层烧掉了原油中约10％的重质组分，产出1方油将同时 将产生1000～3000方烟道气体，气体中氮气、二氧化碳、甲烷、硫化氢所占比例超过 了99％。改质油和烟道气体在火烧生产井井底实现气液分输，改质油通过有杆泵采出， 烟道气体通过火烧生产井8直接回注入油层2(具体回注管柱结构见图2)，生产井8 近井地带产生烟道气区域9。油层2内可以以蒸汽吞吐或蒸汽驱的方式开采，生产过 程中，油层2地层平均压力小于油层7平均压力1～1.5MPa，合理操作压力范围有利 于油层7中烟道气注入至油层2，并防止油层2中液体回灌至油层7中。同时烟道气 驱可以大规模补充吞吐后期亏空的地层能量，并有着增溶、降粘、强化蒸馏、扩大波 及体积作用。当烟道气和蒸汽驱替同时作用时，将提高油层2里生产井的单井产量， 改善稠油热采效果。

下面结合附图2对本发明所述的火烧油层后烟道气回注系统详细描述。回注生产 井由采油油管23、注气打孔管22、封隔器24、监测系统(温压测试仪)四部分构成。 首先在套管21在目标油层段射孔，形成射孔区域10，油层7内火烧改质油可以通过 套管21进入采油油管23，采出烟道气分输至注气打孔管22然后进入油层2。采油油 管23为耐腐性油管，气液分离器28设置在采油油管23底部，气体分离器28的外径 等于采油油管23的外径，汽液分离器28上方装有用于高温液体产出的有杆泵27。 有杆泵(防气泵)27将油举升至地面，有杆泵可耐200℃高温，下部安装井下气液分 离器28实现井下气液分离，提高了高气液比生产井的举升效率。注气打孔管22在目 标油层2深度段设有烟道气流通孔道，底部为设置有控制烟道气进入回注管柱的单向 阀29，当需要停止烟道气回注作业时，可关闭单向阀29。注气打孔管22内设有气体 流量计25，烟道气体回注速度通过信号采集系统输送地面。为使烟道气有效进入油 层2，封隔器24分别安装于注蒸汽油层2上部和下部，防止气体漏失至其它层位， 并防止火烧技术开采油层7采出液回灌至注蒸汽油层，封隔器24留有用于温压信号 电缆穿过的通道。温压测试仪26监测井筒内温度压力变化，当监测到火烧前缘即将 推进至生产井附近时，适时停止改质油采出和烟道气回注作业。