本申請屬于原油開采，具體涉及一種利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在原油開采中，稠油注空氣開發(fā)技術(shù)具有資源豐富、成本較低、適應(yīng)性廣等技術(shù)優(yōu)勢，在稠油開發(fā)中占據(jù)重要的地位。稠油注空氣主要應(yīng)用于稠油油藏火驅(qū)開發(fā)，且燃燒方式以高溫氧化為主?；痱?qū)開發(fā)技術(shù)是通過注氣井向油層連續(xù)注入空氣并點燃油層，在油藏內(nèi)形成450℃以上穩(wěn)定擴展的高溫燃燒前緣，從而將地層原油從注氣井推向生產(chǎn)井。但高溫氧化使得原油的流動性變大，容易使得邊水侵入，邊水一旦侵入，則侵入井附近生產(chǎn)井需停產(chǎn)，影響油藏開發(fā)效果。

2、現(xiàn)有的稠油油藏開發(fā)過程中，一般采用開采區(qū)油層與邊水區(qū)的分界處預(yù)留一定的距離，作為“隔層”或“緩沖帶”的方式來減緩邊水的侵入，但是犧牲了油藏的可動用儲量，而且，隨著油藏的逐步開發(fā)，地層壓力逐步降低，邊水侵入問題更加嚴(yán)重。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決目前開采區(qū)油層與邊水區(qū)的分界處預(yù)留一定的距離來延緩邊水侵入犧牲了油藏的可動用儲量、隨著油藏的逐步開發(fā)地層壓力逐步降低使得邊水侵入問題更加嚴(yán)重的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法及裝置。

2、在第一方面，本申請?zhí)峁┮环N利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，包括：

3、在邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域設(shè)置由生產(chǎn)井和注氣井組成的組合注采井網(wǎng)；

4、通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度；

5、通過注氣井向壓降超過預(yù)設(shè)閾值或已經(jīng)呈現(xiàn)邊水侵入趨勢的邊水發(fā)育區(qū)的油層注入氮氣，以補充地層壓力；

6、通過注氣井向油層持續(xù)注入氧化介質(zhì)，使氧化介質(zhì)與所述邊水發(fā)育區(qū)的油層的原油發(fā)生氧化反應(yīng)，以在油層與邊水區(qū)的分界面內(nèi)側(cè)形成無流動性的膠質(zhì)狀稠油和焦碳沉積帶。

7、在一些實施方式中，所述注入氮氣的體積根據(jù)增壓值來確定，根據(jù)公式計算得到注入氮氣的體積v2，式中，p1為目前油層壓力，mpa；t1目前油層溫度，k；v1為目前溫度壓力下注擴的氮氣體積，m3；δp為目標(biāo)油層壓力與目前油層壓力的差值，mpa；v2為目標(biāo)溫度壓力下注擴的氮氣體積，m3；t2為目標(biāo)油層溫度，k。

8、在一些實施方式中，所述組合注采井網(wǎng)包括注氣直井和生產(chǎn)直井，所述注氣直井和生產(chǎn)直井交叉布置于所述邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域；氮氣和所述氧化介質(zhì)通過注氣直井注入，所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣由生產(chǎn)直井產(chǎn)出。

9、在一些實施方式中，所述組合注采井網(wǎng)包括生產(chǎn)水平井和注氣水平井，所述注氣水平井設(shè)置于所述生產(chǎn)水平井的下方；氮氣和所述氧化介質(zhì)通過注氣水平井注入，所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣由生產(chǎn)水平井產(chǎn)出。

10、在一些實施方式中，所述組合注采井網(wǎng)還包括生產(chǎn)直井，所述生產(chǎn)直井設(shè)置于所述注氣水平井或所述生產(chǎn)水平井的兩側(cè)，用于輔助產(chǎn)出所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣。

11、在一些實施方式中，當(dāng)所述生產(chǎn)直井或生產(chǎn)水平井的產(chǎn)氣量小于預(yù)設(shè)閾值時，將與所述生產(chǎn)直井或所述生產(chǎn)水平井相鄰的井更換為生產(chǎn)井。

12、在一些實施方式中，所述通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱包括：通過生產(chǎn)水平井注入蒸汽采用蒸汽吞吐或循環(huán)預(yù)熱的方式對油層進行預(yù)熱；或者采用電加熱對油層進行預(yù)熱。

13、在一些實施方式中，根據(jù)預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需的總熱量和加熱速度得到得到加熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需時間t＝q總/p，式中，t為時間，h，p為加熱速度，q總為預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需的總熱量；所述預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需的總熱量：q總＝ql+qe+qne，式中，ql為蒸汽在井內(nèi)循環(huán)時的熱損失量，kj，qe為加熱底水發(fā)育區(qū)和底水錐進區(qū)的底部的油層所需的熱量，qne為加熱預(yù)熱油層以外油層所需的熱量。

14、在一些實施方式中，還包括通過注氣井向所述邊水發(fā)育區(qū)的油層注入催化劑、氧化劑和其他復(fù)合助劑，以促進氧化介質(zhì)與所述邊水發(fā)育區(qū)的油層的原油進行氧化反應(yīng)。

15、在一些實施方式中，所述預(yù)設(shè)氧化溫度為100-150℃，當(dāng)油層溫度不滿足所述預(yù)設(shè)氧化溫度的要求時，可采用注水降溫、蒸汽伴熱、注入氮氣隔熱和調(diào)整注入介質(zhì)的參數(shù)來調(diào)整油層溫度。

16、在一些實施方式中，通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度之后，還包括：使井間連通溫度大于100℃，注采比設(shè)置為1.0以上。

17、在第二方面，本申請?zhí)峁┮环N利用原油就地氧化抑制邊水侵入的裝置，使用所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，包括：

18、組合注采井網(wǎng)，包括由生產(chǎn)井和注氣井，所述生產(chǎn)井和所述注氣井設(shè)置于在邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域；

19、預(yù)熱單元，與所述生產(chǎn)井和注氣井連接，用于通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度；

20、氮氣注入單元，與所述注氣井連接，用于向壓降超過預(yù)設(shè)閾值或已經(jīng)呈現(xiàn)邊水侵入趨勢的邊水發(fā)育區(qū)的油層注入氮氣，以補充地層壓力；

21、介質(zhì)注入單元，與所述注氣井連接，用于向油層注入氧化介質(zhì)，使氧化介質(zhì)與所述邊水發(fā)育區(qū)的油層的原油發(fā)生氧化反應(yīng)，以在油層和邊水區(qū)的分界面內(nèi)側(cè)形成無流動性的膠質(zhì)狀稠油和焦碳沉積帶。

22、在一些實施方式中，所述組合注采井網(wǎng)包括注氣直井和生產(chǎn)直井，所述注氣直井和生產(chǎn)直井交叉布置于所述邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域，所述注氣直井用于向油層注入氮氣和所述氧化介質(zhì)，所述生產(chǎn)直井用于產(chǎn)出所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣。

23、在一些實施方式中，所述組合注采井網(wǎng)包括生產(chǎn)水平井和注氣水平井，所述注氣水平井設(shè)置于所述生產(chǎn)水平井的下方，所述注氣水平井用于向油層注入氮氣和所述氧化介質(zhì)，所述生產(chǎn)水平井用于產(chǎn)出所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣。

24、根據(jù)本申請一個或多個實施例提供的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，相較于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

25、通過注氣井向油層持續(xù)注入氧化介質(zhì)，使氧化介質(zhì)與所述邊水發(fā)育區(qū)的油層的原油發(fā)生氧化反應(yīng)，以在油層與邊水區(qū)的分界面內(nèi)側(cè)形成無流動性的膠質(zhì)狀稠油和焦碳沉積帶，增強油層封隔能力，減少了避水油層厚度，有效增加可動用儲量；通過注氣井向壓降超過預(yù)設(shè)閾值或已經(jīng)呈現(xiàn)邊水侵入趨勢的邊水發(fā)育區(qū)的油層注入氮氣，以補充地層壓力，從而抑制邊水侵入，同時，隨著壓力的升高，氧化反應(yīng)隨之加劇進行，可以提高焦碳生成量，進一步增強油層封堵能力。

技術(shù)特征：

1.一種利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，所述注入氮氣的體積根據(jù)增壓值來確定，根據(jù)公式計算得到注入氮氣的體積v2，式中，p1為目前油層壓力，mpa；t1目前油層溫度，k；v1為目前溫度壓力下注擴的氮氣體積，m3；δp為目標(biāo)油層壓力與目前油層壓力的差值，mpa；v2為目標(biāo)溫度壓力下注擴的氮氣體積，m3；t2為目標(biāo)油層溫度，k。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，所述組合注采井網(wǎng)包括注氣直井和生產(chǎn)直井，所述注氣直井和生產(chǎn)直井交叉布置于所述邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域；氮氣和所述氧化介質(zhì)通過注氣直井注入，所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣由生產(chǎn)直井產(chǎn)出。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，所述組合注采井網(wǎng)包括生產(chǎn)水平井和注氣水平井，所述注氣水平井設(shè)置于所述生產(chǎn)水平井的下方；氮氣和所述氧化介質(zhì)通過注氣水平井注入，所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣由生產(chǎn)水平井產(chǎn)出。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，所述組合注采井網(wǎng)還包括生產(chǎn)直井，所述生產(chǎn)直井設(shè)置于所述注氣水平井或所述生產(chǎn)水平井的兩側(cè)，用于輔助產(chǎn)出所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，當(dāng)所述生產(chǎn)直井或生產(chǎn)水平井的產(chǎn)氣量小于預(yù)設(shè)閾值時，將與所述生產(chǎn)直井或所述生產(chǎn)水平井相鄰的井更換為生產(chǎn)井。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，所述通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱包括：通過生產(chǎn)水平井注入蒸汽采用蒸汽吞吐或循環(huán)預(yù)熱的方式對油層進行預(yù)熱；或者采用電加熱對油層進行預(yù)熱。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需的總熱量和加熱速度得到得到加熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需時間t＝q總/p，式中，t為時間，h，p為加熱速度，q總為預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需的總熱量；所述預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度所需的總熱量：q總＝ql+qe+qne，式中，ql為蒸汽在井內(nèi)循環(huán)時的熱損失量，kj，qe為加熱底水發(fā)育區(qū)和底水錐進區(qū)的底部的油層所需的熱量，qne為加熱預(yù)熱油層以外油層所需的熱量。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，還包括通過注氣井向所述邊水發(fā)育區(qū)的油層注入催化劑、氧化劑和其他復(fù)合助劑，以促進氧化介質(zhì)與所述邊水發(fā)育區(qū)的油層的原油進行氧化反應(yīng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)氧化溫度為100-150℃，當(dāng)油層溫度不滿足所述預(yù)設(shè)氧化溫度的要求時，可采用注水降溫、蒸汽伴熱、注入氮氣隔熱和調(diào)整注入介質(zhì)的參數(shù)來調(diào)整油層溫度。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度之后，還包括：使井間連通溫度大于100℃，注采比設(shè)置為1.0以上。

12.一種利用原油就地氧化抑制邊水侵入的裝置，使用權(quán)利要求1-11任一項所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法，其特征在于，包括：

13.如權(quán)利要求12所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的裝置，其特征在于，所述組合注采井網(wǎng)包括注氣直井和生產(chǎn)直井，所述注氣直井和生產(chǎn)直井交叉布置于所述邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域，所述注氣直井用于向油層注入氮氣和所述氧化介質(zhì)，所述生產(chǎn)直井用于產(chǎn)出所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣。

14.如權(quán)利要求12所述的利用原油就地氧化抑制邊水侵入的裝置，其特征在于，所述組合注采井網(wǎng)包括生產(chǎn)水平井和注氣水平井，所述注氣水平井設(shè)置于所述生產(chǎn)水平井的下方，所述注氣水平井用于向油層注入氮氣和所述氧化介質(zhì)，所述生產(chǎn)水平井用于產(chǎn)出所述氧化反應(yīng)產(chǎn)生的伴生氣。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種利用原油就地氧化抑制邊水侵入的方法及裝置，其中，該方法包括：在邊水發(fā)育區(qū)的油層中靠近邊水區(qū)的區(qū)域設(shè)置由生產(chǎn)井和注氣井組成的組合注采井網(wǎng)；通過生產(chǎn)井和注氣井對油層進行預(yù)熱至預(yù)設(shè)氧化溫度；通過注氣井向油層持續(xù)注入氧化介質(zhì)，使氧化介質(zhì)與所述邊水發(fā)育區(qū)的油層的原油發(fā)生氧化反應(yīng)，以在油層與邊水區(qū)的分界面內(nèi)側(cè)形成無流動性的膠質(zhì)狀稠油和焦碳沉積帶，增強油層封隔能力，減少了避水油層厚度，有效增加可動用儲量；通過注氣井向壓降超過預(yù)設(shè)閾值或已經(jīng)呈現(xiàn)邊水侵入趨勢的邊水發(fā)育區(qū)的油層注入氮氣，以補充地層壓力，抑制了邊水侵入，隨壓力升高，氧化反應(yīng)加劇，焦碳生成量提高，進一步增強油層封堵能力。

技術(shù)研發(fā)人員：李曉漫,韓冰,王飛宇,尚策,馮天,劉茜,韓煦,張寶龍,李巍,宋楊,高飛,楊光璐,戴兵
受保護的技術(shù)使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30