一种交替注入自调堵开采石油的方法及装置与流程

本发明涉及一种用于交替注入自调堵进行开采石油的方法及装置，属于石油开采。

背景技术：

1、现有的稠油油藏开采方法主要有注蒸汽热采法、热水吞吐法、热化学法、注化学剂与聚丙烯酰胺溶液法、注水、注二氧化碳法及氮气、二氧化碳伴注化学剂法、注蒸汽伴注烟道气体吞吐法、火烧油层法等；

2、其中蒸汽伴注二氧化碳及氮气法则是较新的一种稠油开采方法，但注入纯度较高的二氧化碳不仅成本高且不利于碳减排的发展战略，其方法难以持续，随着对碳减排的重视，注烟道气体开采石油技术得到了新的发展，在通过注入井向油层注入烟道气体过程中随之则出现了烟道气体沿着高渗透层、带快速向油井的突进现象，也即发生了气窜现象，从而减低了注气采油的效果，也难以将烟道气体有效封存于地下，甚至因气窜导致注入烟道气体不能较好地作用于油藏而被迫终止的情况；

3、上述其它方法均受到工艺原理和特点的制约，其技术效果和经济性均具有一定的阶段适应适配性制约，较难适应开发中后期低剩余油条件下的持续应用，通常难于满足进一步提高采收率和低碳经济的开发需求，尤其是当油田开发到中后期的高含水、剩余油呈零散分布、地层能量枯竭、开采临近负效益阶段，剩余油用现有方法和技术已很难采出，需要发明更为廉价有效的技术。

4、油田加热炉和热采注汽锅炉产出了大量的高含二氧化碳和氮气的烟道气体，排放空中带来了对环境的污染，注入地下驱油将是一举多得的开采方法，随着对碳减排的重视，注烟道气体开采石油技术得到了新的发展，在通过注入井向油层注入烟道气体过程中随之出现了烟道气体沿着高渗透层带快速向生产油井的突进现象，也即发生了气窜现象，从而导致了无效注气而被迫停注。

5、注烟道气体采油将成为稠油油田后续开发的重要接替方法，注烟道气体采油的突出难题是烟道气体更容易向驱替方向的油井窜流，导致驱油效果变差，需要研发配套实用的驱油调堵技术方法，但是由于现有的调剖封窜技术主要是通过在注入井注泡沫、凝胶、固体颗粒堵剂来防止气窜，其强度不足、效期短、堵塞部位与窜流部位有差别不相同，有效率低且成本高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种交替注入自调堵开采石油方法，以及实现该方法的输送装置，可以解决上述背景技术中提出的问题，避免现有的调剖封窜技术主要是通过在注入井注泡沫、凝胶、固体颗粒堵剂来防止气窜，其强度不足、效期短、堵塞部位与串流部位有差别不相同，有效率低且成本高的问题。

2、本发明的交替注入自调堵开采石油方法，包括以下步骤：

3、步骤一：对烟道气体进行收集、去除杂质、冷却脱水、压缩后输送到注气井中；

4、步骤二：停止注入烟道气体，观测采油井的产出动态；

5、产出动态是指采油井上产出液量、含水、含气等参数的变化趋势和变化量。

6、步骤三：依据设计并参照周围油井动态，适时将设计浓度和注入量的石灰水从石灰水池抽出注入到注气井中，使其在地下产生调剖驱油作用，在烟道气体与石灰水接触时，石灰水与烟道气体中的二氧化碳进行反应，生成碳酸钙沉淀和水，沉淀和聚结的碳酸钙对气窜渗流通道进行调堵；

7、烟道气体和二氧化碳气体的注入量使用专业设计软件计算求得。烟道其中二氧化碳的含量通常在8％--14％。高则更有利于驱油。

8、石灰水的浓度以在不接触二氧化碳的油层温度、压力、地层水条件下不析出碳酸钙为最高上限。最低限是在油藏内遇到注入浓度的烟道气体时有碳酸钙沉淀物形成，从而起到堵塞高浓度气窜烟道气体通道的作用。随着注入地下半径的增大，各个段塞的设计注入量通常是逐级递增的。试验表明，石灰水浓度达到0.008克每升时遇二氧化碳会产生沉淀。

9、步骤四：观测注入井和采油井的注采动态；

10、油田开发中的注采动态是指油藏开采状况和地下油水气分布变化态势和随时间的变化情况。

11、本发明中注入烟道气体驱油的注采动态主要是指在注入井和采油井间油藏内的二氧化碳，从注入井向采油井的驱油运移过程中油气水的运动变化态势和分布状态与特征。

12、步骤五：注入烟道气体第二次段塞，依据井组生产动态优化和调整注采参数，保持均衡驱替；

13、注采参数主要指：注入二氧化碳及石灰水的压力、速度及流量、温度、浓度累积注入量。采油井的采出液量、采出速度、油井动液面、产液含水、产液含气。

14、通过在地面优化调整注入井上注入二氧化碳气体的速度和总量、调整采油井上的采液速度来实施注采动态的调整。调整的原则和具体量是依据设计和相应的经验计算方法来实现。主要是控制注入和采出的相对平衡与均衡，过快易窜流而影响驱油效果，过慢则效率太低不经济。

15、步骤六：注入石灰水二次段塞，优化注入参数和氢氧化钙的浓度，观测调剖效果；

16、优化注入氢氧化钙参数主要是指优化注入压力、速度、温度和浓度、注入总量。注入速度、时间、浓度、总量是根据专业设计软件计算求得并通过模拟实验验证。注入浓度也要通过室内实验优选确定。

17、氢氧化钙的注入浓度的设计原则是要低于在油藏温度条件下在水溶液中的氢氧化钙饱和浓度。可以查表、计算和实测求得。对大部分适合烟道气体及二氧化碳气体驱油的油藏，通常温度范围可设定在0-100度，相对应的饱和液浓度对应为不高于0.185--0.0779克每百克水。

18、在实际操控中注入不饱和石灰水的浓度和量要依据设计计算和实验结果进行确定，同地层性质、油水特性、物理条件相关。当发现注入压力上升则表明调剖见效，等达到升高的设定值时则停止。如注入量已达设计值时注入压力仍不见升高则可调高注入浓度，以促使见效。

19、步骤七：注入本油田产出地层水，扩大驱油半径和范围。

20、实现上述方法的交替注入自调堵开采石油的装置，采用以下技术方案：

21、该装置，包括连接燃烧炉烟道的第一连接管以及连接石灰水池的第二连接管，所述第一连接管再连接进气管，所述第二连接管再连接导水管，进气管与导水管之间设置有滑动机构；所述滑动机构包括u形管，u形管的两侧直段分别连接在进气管和导水管的外壁上，所述u形管的两侧直段内均设置有磁石，u形管内在两个磁石之间盛装有液态水，进气管与导水管内均设置有磁块和疏通机构，磁块设置在疏通机构上。

22、所述疏通机构包括与所述磁块固定连接的刮除板，刮除板上开设有呈圆周阵列均匀分布的第一孔洞，第一孔洞的顶端设置有第一转动机构，刮除板的底端设置有顶出机构，其中安装在导水管内的刮除板的底端设置有第二转动机构。

23、所述第一转动机构包括设置在第一孔洞顶端的固定环，所述固定环的顶端设置有第一固定板，第一固定板安装在所述刮除板的顶端，所述第一固定板的一端固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆装入第一固定块中(第一连接杆可在第一固定块中转动)，第一固定块连接在刮除板上，所述第一连接杆上安装有扭力弹簧。

24、所述顶出机构包括第二固定板和支撑杆，所述第二固定板设置在刮除板底端，所述第二固定板上设置有呈圆周阵列均匀分布的第二孔洞；所述支撑杆连接在进气管中第二固定板的顶端，或者是连接在导水管中第二固定板的底端。该机构方便二氧化碳与石灰水发生反应，生成碳酸钙沉淀，调整和堵塞油层大孔道和高渗透层带的调剖封窜作用，有效改善底层的非均质性。

25、所述第二转动机构包括设置在刮除板底端的连接板，所述连接板处于导水管中(连接板可在导水管中滑动)，所述连接板上固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆的顶端设置有第二弹簧，所述第二弹簧的顶端与导水管连接，所述第二连接杆的底端固定连接有齿块，所述齿块的一侧啮合有齿轮，所述齿轮安装在第三连接杆上，所述第三连接杆固定连接在第二固定板上，所述第三连接杆装入导水管内(第三连接杆可在导水管中转动)，所述第三连接杆连接第三转动机构。

26、所述第三转动机构包括安装在第二固定板上的第四连接杆，所述第四连接杆连接在第三连接杆上，所述第四连接杆上固定套接有第一转动块，所述第一转动块的顶端安装有第二转动块，所述第二转动块上固定连接有第五连接杆，所述第五连接杆上套接有第一弹簧，所述第五连接杆顶端开设有滑槽，所述滑槽中设置有滑块，所述滑块上安装有刮除机构。在第二固定板转动的时候带动转动板转动对第二固定板顶端掉落的沉淀进行刮除，方便将沉淀物倒掉。所述第一转动块为不规则的弧形凸块。

27、所述刮除机构包括安装在所述滑块上的第二固定块，所述第二固定块连接在第二固定板上，所述第二固定块的顶端连接有转动板，所述转动板设置在第二固定板的顶端。这样避免了沉淀物附着在第二固定板的顶端，使与二氧化碳反应的物质变少，需要重复注入，导致反应过程缓慢，影响驱油效率的问题，提高了驱油效率。

28、所述第二转动块上连接有凸块，所述凸块的数量与所述转动板的数量一致。带动转动板对第二固定板的顶端进行刮除，提高了石灰水的利用率。

29、上述装置将基于油田蒸汽加热炉、热采注汽锅炉等产生出的烟道气体，经过净化、冷却和压缩后同石灰水段塞式交替注入油井，进行驱替采油，提高驱油效率。通过疏通机构防止管道堵塞，使烟道气体、石灰水交替注入驱油，用石灰水依据需要进行间歇时的注入来控制烟道气窜，实现调剖驱油的最好效果。通过疏通机构使烟道气体和石灰水在油藏内自行反应，生成碳酸钙沉淀物，具有自动调整均匀注烟道气体的能力，对于层间差异较大和层内非均质严重的地层，效果更加明显，弥补了现有开采工艺的不足，提高了油田采收率。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、1.通过一种交替注入自调堵开采石油方法，将基于油田蒸汽加热炉、热采注汽锅炉等产生出的烟道气体，经过净化、冷却和压缩后同石灰水段塞式交替注入油井，进行驱替采油，提高驱油效率。

32、2.通过设置的滑动机构和第一刮除机构，在需要对管道内壁疏通的情况下，能够通过气压或水压作为动力，带动刮除板在管道内壁中滑动，对管道的内壁进行疏通，避免了气体较轻，容易从进气管的底端飘进导水管的底端，使二氧化碳和石灰水发生反应，产生沉淀，从而将管道口堵住，影响管道输送，导致二氧化碳与石灰水不能在原定位置反应，从而无法实现驱油效果的问题，使地下原油更有效的驱替到采油井并被采出，保证了装置运行的稳定性。

33、3.通过设置的滑动机构，在需要将两个刮除板同时反向移动的情况下，能够通过气压或水压，带动刮除板移动，带动磁石挤压u形管内部盛装的液态水，使另一侧的刮除板同时移动，让两个刮除板在进气管和导水管的内壁中同时反向运动，实现交替、来回的运动，对管道内壁进行疏通，防止管道堵塞，使烟道气体、石灰水交替注入驱油，用石灰水依据需要进行间歇时的注入来控制烟道气窜，实现调剖驱油的最好效果。

34、4.通过设置的第一疏通机构，在需要对导水管的内壁进行疏通的情况下，能够通过刮除板在导水管的内壁中移动，使刮除板的外壁对导水管的内壁进行刮除，避免了气体较轻，在注入烟道气体的时候，气体容易从进气管的底端飘进导水管的底端，使二氧化碳和之前残留在导水管内壁的石灰水发生反应，产生沉淀，将管道口堵住，影响后续反应的问题，使烟道气体和石灰水在油藏内自行反应，生成碳酸钙沉淀物，具有自动调整均匀注烟道气体的能力，对于层间差异较大和层内非均质严重的地层，效果更加明显，弥补了现有开采工艺的不足，提高了油田采收率。

技术特征：

1.一种交替注入自调堵开采石油方法，其特征是，包括以下步骤：

2.一种实现权利要求1所述方法的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，包括连接燃烧炉烟道的第一连接管以及连接石灰水池的第二连接管，所述第一连接管再连接进气管，所述第二连接管再连接导水管，进气管与导水管之间设置有滑动机构；所述滑动机构包括u形管，u形管的两侧直段分别连接在进气管和导水管的外壁上，所述u形管的两侧直段内均设置有磁石，u形管内在两个磁石之间盛装有液态水，进气管与导水管内均设置有磁块和疏通机构，磁块设置在疏通机构上。

3.根据权利要求2所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述疏通机构包括与所述磁块固定连接的刮除板，刮除板上开设有呈圆周阵列均匀分布的第一孔洞，第一孔洞的顶端设置有第一转动机构，刮除板的底端设置有顶出机构，其中安装在导水管内的刮除板的底端设置有第二转动机构。

4.根据权利要求3所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述第一转动机构包括设置在第一孔洞顶端的固定环，所述固定环的顶端设置有第一固定板，第一固定板安装在所述刮除板的顶端，所述第一固定板的一端固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆装入第一固定块中，第一固定块连接在刮除板上，所述第一连接杆上安装有扭力弹簧。

5.根据权利要求3所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述顶出机构包括第二固定板和支撑杆，所述第二固定板设置在刮除板底端，所述第二固定板上设置有呈圆周阵列均匀分布的第二孔洞；所述支撑杆连接在进气管中第二固定板的顶端，或者是连接在导水管中第二固定板的底端。

6.根据权利要求3所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述第二转动机构包括设置在刮除板底端的连接板，所述连接板处于导水管中，所述连接板上固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆的顶端设置有第二弹簧，所述第二弹簧的顶端与导水管连接，所述第二连接杆的底端固定连接有齿块，所述齿块的一侧啮合有齿轮，所述齿轮安装在第三连接杆上，所述第三连接杆固定连接在第二固定板上，所述第三连接杆装入导水管内，所述第三连接杆连接第三转动机构。

7.根据权利要求6所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述第三转动机构包括安装在第二固定板上的第四连接杆，所述第四连接杆连接在第三连接杆上，所述第四连接杆上固定套接有第一转动块，所述第一转动块的顶端安装有第二转动块，所述第二转动块上固定连接有第五连接杆，所述第五连接杆上套接有第一弹簧，所述第五连接杆顶端开设有滑槽，所述滑槽中设置有滑块，所述滑块上安装有刮除机构。

8.根据权利要求7所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述第一转动块为不规则的弧形凸块。

9.根据权利要求7所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述刮除机构包括安装在所述滑块上的第二固定块，所述第二固定块连接在第二固定板上，所述第二固定块的顶端连接有转动板，所述转动板设置在第二固定板的顶端。

10.根据权利要求9所述的交替注入自调堵开采石油的装置，其特征是，所述第二转动块上连接有凸块，所述凸块的数量与所述转动板的数量一致。

技术总结
一种交替注入自调堵开采石油方法及装置，该方法包括以下步骤：烟道气体输送到注气井中、停止注入烟道气体、观测采油井的产出动态、将设石灰水注入到注气井中、观测注入井和采油井的注采动态、注入烟道气体第二次段塞、注入石灰水二次段塞和注入本油田产出地层水；该装置包括第一连接管以及第二连接管，第一连接管再连接进气管，第二连接管再连接导水管，进气管与导水管之间设置有滑动机构。本发明能够将烟道气体与石灰水段塞式交替注入油井，进行驱替采油，提高驱油效率。

技术研发人员：冀延民,王建,韩宗元,张广卿,周承诗,余芳,孔令乐,赵晓飞,颜伟涛,李欣
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23