[发明专利]一种多功能注二氧化碳提高采收率的防腐结构及方法

说明书

本发明提供一种多功能注二氧化碳提高采收率的防腐结构及方法，其特征在于，结构主要包括：第一通道、第二通道、复合套管柱、复合油管柱、流体汇集区，其中，第一通道由复合套管柱和复合油管柱之间的环形空间及封隔器、第一单向阀组成，第二通道由普通油管及密封堵头、第二单向阀组成，两通道可将CO₂和水隔开，防止混合形成碳酸腐蚀管体；流体汇集区由耐蚀套管、耐蚀油管、封隔器、第一单向阀、第二单向阀、密封堵头以及井底组成；其方法要点在于：由第一通道和第二通道单独注入的CO₂或水通过流体汇集区可实现CO₂气体的连续注入、CO₂气体或液体的段塞注入、CO₂‑水的交替注入、CO₂‑水的同时注入等四种工艺。本发明适用于二氧化碳驱油气开发工程技术领域。

技术领域

本发明涉及注二氧化碳提高原油采收率的工程技术领域，具体是一种多功能注二氧化碳提高采收率的防腐结构及方法。

背景技术

在油田开发中，气驱是继水驱、聚合物驱、蒸汽驱之后迅速发展起来的一种提高原油采收率的方法。在气驱开采技术中，由于二氧化碳注入油层，不仅能够大幅提高采收率，而且还能达到二氧化碳温室气体减排的目的，使得二氧化碳驱油技术的应用最为广泛。二氧化碳是一种在油和水中溶解度很高的气体，与原油的互溶性很好，故该技术的驱替原理就是将二氧化碳注入到油层中，溶解后使原油体积膨胀，从而降低原油密度、粘度、界面张力及原油流动过程中的阻力。此外，二氧化碳在原油中具有溶解气驱的作用，产生气体驱动力，从而能够显著提高驱替效率。

目前，已有的注入方案包括：（1）连续注二氧化碳气体；（2）注碳酸水；（3）注二氧化碳气体或液体段塞后注水；（4）注二氧化碳气体或液体段塞后交替注水和二氧化碳气体（WAG法）；（5）二氧化碳和水同时注入。其中（3）、（4）属于注二氧化碳段塞工艺。每种注入方案有以下特点：

1）连续注CO₂气体，是直接将CO₂气体注入油层，驱油效果较明显，但由于不利的流度比，易导致早期气窜，急剧降低二氧化碳的利用率，显著增加二氧化碳消耗及注入成本。

2）注碳酸水，实质上利用了二氧化碳溶解于水的特性，将水-二氧化碳溶液（即碳酸水）注入到地层后，扩散出来的二氧化碳与原油接触并进行驱油。然而，该注入方案不仅扩散过程较慢，驱替效果及采收率较低，而且对油井管材料的腐蚀极为严重。

3）注CO₂气体或液体段塞后紧接着注水，是水驱动二氧化碳段塞，实现原油驱替。与注碳酸水相比，该方法的采收率较高，但对油井管材料的腐蚀也较严重。

4）注CO₂气体或液体段塞后交替注水和CO₂气体（WAG法），是将CO₂和水以较小的段塞尺寸交替注入到油层，可以改善二氧化碳的流度，提高油层的波及系数。

5）二氧化碳和水同时注入，是一种利用双注系统同时将水和二氧化碳注入油层的方法,这种工艺的施工和完井的成本较高。

以上的注入方案中，除了连续注入二氧化碳气体以外，其余的注入方案都有水的参与，其中，直接注入碳酸水这种注入方案对注入井的腐蚀最严重，故实际工况中基本不采用该注入方案。尽管有学者在模拟研究中证明，WAG注入法要比连续或单段塞注入法优越，但是根据现场实际工况的不同，采取的注入方案也不尽相同。因此，就目前来看，二氧化碳驱油技术中主要采用的有：连续注CO₂气体、单段塞法、WAG法、CO₂-水同注法。