一种纳米体系复合CO2吞吐提高油井产能的方法与流程

一种纳米体系复合co2吞吐提高油井产能的方法
技术领域
1.本发明涉及油田开发过程中油井增产领域，特别涉及一种纳米体系复合co2吞吐提高油井产能的方法。


背景技术：

2.低渗透油藏具有低孔、低渗、自然产能低、注水注不进采不出等特点，针对低渗油田开发难题，二氧化碳吞吐成为低渗透油藏一种有效的增产技术。二氧化碳吞吐采油技术是在一定压力下向油层注入一定量的二氧化碳，焖井一段时间后，可显著降低原油粘度，使原油体积膨胀，提高油相相对渗透率，提高油井产量。
3.目前，随着各油田采出程度的加大，地层亏空严重及气窜严重，各老区块吞吐效果也越来越差，虽然措施有效率在逐年增加，但单井增油逐年减少，吨油成本越来越高。co2复合单井吞吐利用co2和其他化学组分的协同作用可以更好地发挥洗油、降粘、改变润湿性和补充地层能量的作用，从而达到改善吞吐效果的目的，受到了越来越多的石油工作者的关注。
4.cn 201410455336公开了一种用于稠油井的微生物和co2复合单井吞吐采油方法，适合该方法的油井需要满足以下条件：油井温度＜100℃，原油粘度＜5000mpa.s，地层水矿化度＜50000mg/l，渗透率＞50
×
10
‑3μm2。因此，该方法不适用于渗透率＜50
×
10
‑3μm2的储层，难以实现低渗油藏油井的增产，具有一定的技术局限性。
5.cn105952425a公开了一种化学剂辅助co2吞吐提高普通稠油油藏采收率的方法，该方法将化学剂与co2相结合，发挥两者的协同作用使得多轮次吞吐后，油井仍能保持较高的采油量。该专利所涉及的化学剂为降粘类化学剂，与普通稠油形成水包油型乳状液，降低油水界面张力，降低了开采时原油流动阻力，但相关实例在实验室阶段，未阐明现场应用情况。
6.现有co2复合吞吐方法可有效提高油井单井产能，但在co
2“吐”的过程中，原油中的轻质组分很容易从油藏中采出，而原油中沥青质等重质组分会吸附在岩石表面，使岩石变为油湿，从而降低渗透率。研究证实纳米颗粒具有稳定沥青质沉淀的能力，从而防止其吸附在到岩石表面，此外，纳米颗粒的小尺寸、大比表面积，使其在改变岩石润湿性、降低油水界面张力、乳化降粘等方面具有优异性能。因此，纳米体系复合co2吞吐技术对于改善吞吐效果，提高单井产能具有重要意义。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于提供一种纳米体系复合co2吞吐提高油井产能的方法，本发明将纳米体系与co2组合使用，首先向油井中注入纳米溶液段塞，之后注入co2段塞，注入完成后焖井一定时间。前置的纳米溶液可降低油滴与岩石表面的粘附功，将原油从岩石表面剥离，同时，纳米颗粒可吸附在岩石表面，将其由亲油性变为疏油性，有效阻止沥青质的沉积，大大降低了co2在“吐”过程中沥青质沉淀对储层造成的伤害，提高原油的流动
性。此外，纳米溶液可与后续co2段塞协同作用，发挥降粘、洗油、溶解膨胀、抽提、补充地层能量等效用，最终实现提高油井单井产能的目的。
8.本发明通过下述技术方案实现：
9.一种纳米体系复合co2吞吐提高油井产能的方法，包括如下步骤：
10.(1)注入纳米溶液段塞：配制固含量为0.005％
‑
0.01％的水基纳米溶液，由油井油套环空中注入地层；
11.(2)注入液态co2段塞：将液态co2段塞由油井油套环空注入地层，注入液态co2(地面液态)与水基纳米溶液的质量比为1.5:1～2.2:1；
12.(3)停注焖井：待液态co2注入结束后，关井进行焖井，焖井时间为10
‑
20天。
13.在该步骤的焖井过程中纳米颗粒与岩石表面化学键合，具有较强的吸附力，将原油从岩石表面剥离下来，纳米颗粒可对岩石孔壁表面进行粗造化，构建形成微纳米二元结构，纳米体系中的具有低表面能的改性剂修饰在微纳米二元结构上，实现近井地带岩石的润湿性由亲油性改变为疏油性，减小油水渗流阻力，后续co2则与原油发生溶解膨胀、降粘等作用，提高难驱动残余油在岩石储层的流动性。
14.(4)开井生产：焖井结束后，油井开井生产。在油井放喷过程中，调整为疏油性的近井地带，可以有效延缓原油中沥青质等重质组分沉积，提高原油的流动性，从而改善co2吞吐效果。
15.作为一种最优选方案，本发明所述的水基纳米溶液主要包括纳米sio2颗粒、改性剂、分散剂和水，其中纳米sio2颗粒为利用气相法制得的纳米级sio2颗粒，改性剂为含氟硅氧烷，分散剂为氟碳表面活性剂，配制得到纳米颗粒含量为0.005％
‑
0.01％的水基纳米溶液。
16.作为一种最优选方案，所述水基纳米溶液按照质量百分比由如下成分组成：纳米sio2颗粒0.005
‑
0.010％，含氟硅氧烷1
‑
5％，氟碳表面活性剂0.1
‑
0.5％，其余为水。
17.作为一种最优选方案，所述水基纳米溶液中纳米颗粒粒径尺寸小于20nm。该尺寸下的纳米颗粒对低渗储层具有良好的注入性，并进入到传统化学剂无法进入的纳米及微纳米尺寸的孔喉中，从岩石表面剥离出更多的原油，并吸附在岩石表面形成微纳米二元结构，然后利用改性剂在其表面修饰低表面能物质，改变岩石润湿性，有效阻止沥青质的沉积，提高油水的渗流能力。
18.作为一种最优选方案，步骤(1)中水基纳米溶液的注入量q为：q＝πr2hфβ；
19.式中：q—纳米溶液注入量，m3；r—处理半径，m，取值范围为10
‑
20m；h—油井产层有效厚度，m；ф—油井产层平均孔隙度，％；β—方向修正系数，无量纲，取值范围为0.8～1.0。
20.作为一种最优选方案，所述的水基纳米溶液的注入量为40～60m3/d，采用昼注夜停的注入方式，待纳米溶液波及扩散。
21.作为一种最优选方案，步骤(2)中注入的co2质量与水基纳米溶液的质量比为2:1，注入速度为20～30t/d。注入期间，可根据实际注入压力情况进行动态调整。如压力较低，可加大注入量，缩短注入周期；如出现注不进或注入压力过高等特殊情况，应及时停注。
22.作为一种最优选方案，根据需要，可重复步骤(1)
‑
(4)。
23.作为一种最优选方案，所述的水基纳米溶液按照质量百分比由如下成分组成：纳
米sio2颗粒0.005％，含氟硅氧烷3％，氟碳表面活性剂0.3％，其余为水。
24.作为一种最优选方案，所述的纳米sio2颗粒为利用气相法制得的纳米级sio2颗粒，sio2含量不小于99.8％；所述的含氟硅氧烷为端基甲氧基，碳链链长4
‑
6的全氟硅氧烷中的一种；所述的氟碳表面活性剂的碳链链长范围在6～10，其分子上的基团包括1～3个甲氧基或乙氧基，所述的氟碳表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的一种或多种，例如，阳离子氟碳表面活性剂为科慕公司capstone st110、capstone st300中的一种或多种，阴离子氟碳表面活性剂为科慕公司capstone fs
‑
10、fs22、fs31、fs3100、fs50、fs51中的一种或多种。
25.作为一种最优选方案，所述水基纳米溶液按照如下步骤制备而成：
26.(1)分别将氟碳表面活性剂、含氟硅氧烷逐滴滴加到水中，在50℃水浴、300～2600r/min条件下机械搅拌1h。
27.(2)将纳米sio2颗粒通过超声分散的方法分散到上述分散液中，在超声波的作用下震荡10分钟，即得到水基纳米溶液。
28.相对于现有技术，发明具有以下有益效果：
29.(1)纳米体系复合co2吞吐提高油井产能的方法能够有效解决低渗油藏单井采油量下降的问题。
30.(2)水基纳米溶液中纳米颗粒的粒径尺寸小于20nm，对低渗储层具有良好的注入性。
31.(3)纳米颗粒与岩石表面化学键合，具有较强的吸附力，可高效剥离岩石表面原油，提高洗油效率。
32.(4)纳米颗粒吸附在岩石表面后形成微纳米二元结构，并修饰低表面能的改性剂，将近井地带润湿性由亲油性变为疏油性，降低原油的渗流阻力；同时，还可有效延缓沥青质的沉降速率，从而有效避免co2在“吐”的过程中沥青质在近井地带的沉积，降低油水的渗透率。
33.(5)水基纳米溶液与后续co2段塞协同作用，以实现降粘、溶解膨胀、抽提、补充地层能量等效用，最终实现提高油井单井产能的目的。
附图说明
34.图1为水基纳米溶液中纳米颗粒分布测试曲线；
35.图2为原油污染岩心(左侧)与水基纳米溶液浸泡后岩心(右侧)的对比图；
36.图3水基纳米溶液吸附在岩石后的油接触角示意图。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例1
39.某油田p8井，油层有效厚度7.1m，平均孔隙度为25.4％，平均渗透率16
×
10
‑3μm2，
油层温度为50℃，油层压力10.41mpa，地面原油密度为0.9319t/m3，地面原油粘度765.52mpa.s，凝固点39℃。
40.纳米溶液注入量q为：v＝3.14r2hфβ＝3.14
×
7.12×
10
×
0.254
×
0.8＝558m3，其中：r取值10，β取值0.8。按气液比2:1计算液态co2注入量为1116t。
41.施工步骤：
42.(1)配制纳米颗粒固含量为0.005％水基纳米溶液：所述的水基纳米溶液按照质量百分比由如下成分组成：0.005％纳米sio2颗粒，3％含氟硅氧烷(端基为甲氧基，碳链链长为6的全氟硅氧烷)，0.3％氟碳表面活性剂(碳链链长为8，其分子上的基团包括3个甲氧基的氟碳表面活性剂)，其余为水。如图1所示，水基纳米溶液中纳米sio2颗粒平均粒径尺寸为18.09nm。
43.所述水基纳米溶液按照如下步骤制备而成：
44.1)分别将氟碳表面活性剂、含氟硅氧烷逐滴滴加到水中，在50℃水浴、300～2600r/min条件下机械搅拌1h。
45.2)将纳米sio2颗粒通过超声分散的方法分散到上述分散液中，在超声波的作用下震荡10分钟，即得到水基纳米溶液。
46.(2)采用泵车将水基纳米溶液经油套环空注入地层，注入排量为60m3/d，采用昼注夜停的方式注入，让纳米溶液与地层原油充分作用。该步骤的焖井过程中纳米颗粒与岩石表面化学键合，具有较强的吸附力，将原油从岩石表面剥离下来，纳米颗粒可对岩石孔壁表面进行粗造化，构建形成微纳米二元结构，纳米体系中的具有低表面能的改性剂修饰在微纳米二元结构上，实现近井地带岩石的润湿性由亲油性改变为疏油性，减小油水渗流阻力，后续co2则与原油发生溶解膨胀、降粘等作用，提高难驱动残余油在岩石储层的流动性。图2为原油污染岩心(左侧)与水基纳米溶液浸泡后岩心(右侧)的对比图，图3为水基纳米溶液吸附在岩石后的油接触角示意图。
47.(3)注入1116t液态co2，注入排量为30t/d。
48.(4)停注焖井20天。
49.(5)开井生产。
50.某油田p8井作业前油井产液1.3t/d，产油0.1t/d，含水94.2％。实施纳米体系复合co2吞吐后p8井产液量和产油量明显上升，含水明显下降，放喷初期油井产液6.1t/d，产油3.7t/d，含水40％，油井机抽后日产液6.6t/d，日产油2.1t/d，含水68.1％，平均单井日增油1.5t/d，累增油675t，有效期已达15个月，且继续有效。
51.实施例2
52.某油田p11井，油层有效厚度4.8m，平均孔隙度为24.3％，平均渗透率27
×
10
‑3μm2，油层温度为50℃，油层压力10.41mpa，地面原油密度为0.9457t/m3，地面原油粘度896.62mpa.s，凝固点40℃。
53.纳米溶液注入量q为：v＝3.14r2hфβ＝3.14
×
4.82×
20
×
0.243
×
0.8＝281m3，其中：r取值20，β取值0.8。按气液比2:1计算液态co2注入量为563t。
54.施工步骤：
55.(1)制备同实施例1的水基纳米溶液。
56.(2)采用泵车将水基纳米溶液经油套环空注入地层，注入排量为40m3/d，采用昼注
夜停的方式注入，让纳米溶液与地层原油充分作用。
57.(3)注入5636t液态co2，注入排量为20t/d。
58.(4)停注焖井18天。
59.(5)开井生产。
60.某油田p11井作业前油井产液2.4t/d，产油1.3t/d，含44.0％。实施纳米体系复合co2吞吐后p8井产液量和产油量明显上升，含水明显下降，放喷初期油井产液5.4t/d，产油4.4t/d，含水19％，油井机抽后日产液6.1t/d，日产油2.9t/d，含水52％，平均单井日增油1.2t/d，累增油432t，有效期已达12个月，且继续有效。
61.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。