[发明专利]一种火烧油层吞吐采油方法

说明书

技术领域

本发明属于石油开采领域，特别涉及一种在火烧油层吞吐采油过程中、注空气结束后继续注氮气或者蒸汽段塞以控制回采过程中氧气浓度防治爆炸的安全采油方法。

背景技术

目前中国稠油开发方式主要包括蒸汽吞吐(约占78％)，蒸汽驱(约占10％)和常规水驱(约占10％)。这些方法工艺简单，采收率较高，适合埋藏深度较浅(小于1000m)的稠油油藏。然而，对于埋藏深(大于1500m)的油藏、水敏性油藏、薄互层油藏等，由于注蒸汽热损失率大，注蒸汽压大等问题，给该类稠油的开采带来了困难。对于以上注蒸汽难以有效开发的油藏，一般可考虑采用火烧油层技术(含火烧油层吞吐和火烧油层驱替)开发，其中火烧油层吞吐技术具有独特的优势和潜力。

火烧油层吞吐开采原油包括注入、焖井、回采三个阶段。在注入阶段，采用电热点火、化学点火或自然点火等点火技术，将油层加热到原油燃点以上，同时用空气压缩机向油层内连续注入空气，近井地带的原油燃烧产生热量并生成烟道气，向周围地层径向推进和扩散；在焖井阶段，停止空气注入并关井，使非凝结气体继续扩散和溶解，热量向纵深传递；在回采阶段，重新开井，在加热降粘、溶解气驱等多重作用机理下油层中的原油、注入气及烟道气从油井中采出。其中，火烧油层注空气结束时，从注气井到油层远端可以划分为已燃区、燃烧带、结焦带、蒸汽带、油墙和原始油区6个区带(图1A)。在已燃区内，原油全部被驱替到油层远端，油层孔隙内充满了空气。停止注气并焖井后，已燃区内的空气无法继续被完全消耗掉，同时由于供气不足油层燃烧带会发生低温氧化，导致原油粘度增大和油层渗透率降低。开井生产后，原油、裂解后的轻质油和甲烷会同已燃区内的空气一同产出，在开始的1-3天内产出气液混合物中的氧气浓度会在5％以上，该浓度值在爆炸极限范围内，很容易造成爆炸等安全事故。

现有技术报道的火烧吞吐开采稠油的工艺技术，例如CN101161987B等，多没有明确考虑到油层中会发生的低温氧化和回采时氧气浓度的超标的问题。目前，尽管火烧油层吞吐技术受到广泛关注，但却迟迟未见矿场实施报道，其中主要的原因就是氧气浓度导致的地层低温氧化和地面安全问题。

发明内容

本发明主要为解决火烧吞吐开采技术中氧气浓度导致的地层低温氧化和地面安全问题，提供一种安全的能够控氧防爆的火烧油层吞吐采油方法，防止由于原油、火烧裂解的轻质油、甲烷和未被消耗氧气一起返流到井筒或地面而造成爆炸。

为解决上述问题，本发明提供了一种火烧油层吞吐采油方法，该方法包括：

(1)应用点火技术，将油井油层点燃；

(2)向油井中注入空气，维持地层处于高温氧化燃烧状态；

(3)注空气结束后，向油井中注入氮气段塞或蒸汽段塞，注入氮气或蒸汽的量按照以下方式确定：

注入氮气段塞的量为X·P·Φ/300～X·P·Φ/200标方；注入蒸汽的量为X·Φ/900～X·Φ/500吨；其中，X为注入空气量，单位为标方；P为注空气结束时压力，单位为大气压；Φ为油层孔隙度，以小数计；

(4)焖井；

(5)开井回采。

本发明的火烧油层吞吐采油方法中，主要是注空气结束后继续注氮气或者蒸汽段塞可以将油层中已燃区内的空气顶替到燃烧带，从而完全消耗已燃区内的氧气，回采过程中氧气浓度可将低到1％以下，实现安全回采，解决了火烧油层吞吐井回采时的安全风险，保障火烧油层吞吐开采安全顺利实施。并且，保证了原有的供气能力，从而避免了油层燃烧带发生低温氧化而引起的油层渗透率下降的风险。特别是由于氮气是良好的灭火剂，当氮气前缘推进到燃烧带时，油层立刻停止燃烧，从而使整个过程安全可控。

根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层吞吐采油方法中，所述点火技术选自电热点火、化学点火或自然点火。

根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层吞吐采油方法还包括：

于点火步骤前，在套管射孔井上实施水力压裂以在地层中造成人工裂缝，并加入支撑剂充填裂缝及筛管与套管环空。利用水力压裂在井筒两翼形成人工裂缝，通过人工裂缝改变井筒周围原来的径向渗流流向和渗流界面面积，大幅度提高火烧油层吞吐过程中点火阶段的注空气能力。

根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层吞吐采油方法中，所述水力压裂改造形成的裂缝的扩展高度为油层厚度，裂缝半长度为30～50m。

根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层吞吐采油方法中，其中，步骤(2)注入空气的速度6000～35000m³/d。