申请日2018.11.12
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号E21B43/16; E21B43/20; E21B43/24
摘要
本发明的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，方法采用将多批引流井以分批分阶段的钻井方式从地面穿透储油层，并钻通至设置于储油层边缘下方位置的二号区，分层后，飘浮在二号区内上层的油、气会通过相应管路被举升至对应位于储油层上方位置的一号区内，该一号区再将举升上来的油、气输至联合站，从而完成对储油层内石油的开采;联合站为由若干台并联的液压注入泵组成的泵站，将石油开采产生的污泥注入油田的废弃层中，具体处理步骤如下：(1)对石油开采污泥进行取样，分析污泥成分和粒度;(2)根据污泥成分分析结果，按照一定比例添加悬浮剂或固化剂;(3)根据污泥粒度分析结果，确定污泥回注地层深度。
权利要求书
1.具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于：具体方法如下：采用引流式石油开采装置将多批引流井(4)以分批分阶段的钻井方式从地面穿透储油层(3)，并钻通至设置于储油层(3)边缘下方位置的二号区(2)，从而通过二号区(2)与储油层(3)的位置关系使储油层(3)形成漏斗效果，进而使储油层(3)内的油、气流体能够在位差的作用下沿引流井(4)喷涌至二号区(2);当储油层(3)的油、气流体涌入二号区(2)内，并在缓冲和滤砂后自然沉积;由于密度不同，在沉积的过程中油、气、水会自动分层，形成油气水界面;分层后，飘浮在二号区(2)内上层的油、气会通过相应管路被举升至对应位于储油层(3)上方位置的一号区(1)内，该一号区(1)再将举升上来的油、气输至联合站(10)，从而完成对储油层(3)内石油的开采;所述联合站(10)为由若干台并联的液压注入泵组成的泵站，将石油开采产生的污泥注入油田的废弃层中，具体处理步骤如下：
(1)对石油开采污泥进行取样，分析污泥成分和粒度，确定污泥的适合回注的地层深度;
(2)根据污泥成分分析结果，按照一定比例添加悬浮剂或固化剂;
(3)根据污泥粒度分析结果，确定污泥回注地层深度，通过泵站将污泥送至油田的废弃层中。
2.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的引流式石油开采装置包括位于地下的一号区(1)、输油管道(7)、二号区(2)、石油通道(2-5)、井底区(2-1)、缓冲区(2-3)、自动闸门(2-4)、滤砂装置(2-2)和位于地上的控制室(5);所述的一号区(1)对应位于储油层(3)的一侧上部，且设为环流式结构，一号区(1)的一端通过输油管道(7)与位于地上的联合站(10)连通，一号区(1)的另一端通过设有自动阀门(1-1)的管路与石油通道(2-5)的上端连接;所述的输油管道(7)与一号区(1)的结合部设有用于泵送和计量的设施;所述的石油通道(2-5)设为垂直结构，且石油通道(2-5)的下端与二号区(2)连通;所述的二号区(2)对应位于储油层(3)边缘的下部，且设为水平的隧道式结构，二号区(2)的一侧正下方设有一凹陷的井底区(2-1)，二号区(2)的另一侧设为缓冲区(2-3);所述的井底区(2-1)与石油通道(2-5)对应垂直，且井底区(2-1)边缘与相邻的缓冲区(2-3)的一侧之间设有一自动闸门(2-4);所述的缓冲区(2-3)内底部至少设有两处滤砂装置(2-2)，缓冲区(2-3)的另一侧与贯穿储油层(3)的引流井(4)底部井口连通;所述的一号区(1)对应自动阀门(1-1)的位置设有第一空间区域(8)，二号区(2)对应自动闸门(2-4)上部的位置设有第二空间区域(9)，这两个空间区域内均设有用于检测维护所述系统相应部分的附属设施，且这两个空间区域均与设在地面的控制室(5)连通。
3.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的引流井(4)为多分支井、定向井、直井、斜井、水平井或大位移井;所述的多批引流井(4)在储油层(3)内构成互联互通的纵横交叉的引流通道网。
4.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的储油层(3)内的天然能量减弱，油、气流体由自喷逐渐转变为泄流的方式继续向二号区(2)排放时，能够通过增加贯穿储油层(3)至二号区(2)的加密井来确保油、气流体的继续排放。
5.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的一号区(1)位于地表十米以下。
6.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的二号区(2)与储油层(3)相距二十米以上，且二号区(2)的顶部面至少要比储油层(3)的底部面低五米。
7.根据权利要求2所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的二号区(2)的中心部正下方设有井底区(2-1)，在井底区(2-1)的两侧分别设一缓冲区(2-3)，且这两个缓冲区(2-3)的外侧均通过相应管路与贯穿储油层(3)的引流井(4)底部井口连通。
8.根据权利要求2所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述的自动闸门(2-5)设为下开式结构。
9.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述液压注入泵中部设置双作用式液压缸，液压缸两端各有一个污泥缸，液压活塞杆在液压缸内，两端各安装一个污泥活塞，两个污泥缸外侧各安装一个阀箱，每个阀箱内有两个阀，上端为出液阀，下端为进液阀。
10.根据权利要求1所述的具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，其特征在于:所述悬浮剂的添加量为石油开采污泥质量的0.05%～0.2%;所述固化剂的添加量为石油开采污泥质量的0.1%～0.25%。
说明书
具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法
技术领域
本发明涉及石油开采领域,具体而言涉及到一种具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法。
背景技术
公知的，现有的石油开采技术都是在油田上建立大量油井及相关的配套系统，然后以自喷或机械采油的方式将原油举升到地面，再经由矿场油气集输系统对各井的产出物收
集、计量并输向联合处理站，进行油气水分离、除砂等工艺的处理后才能生产出合格原油输给用户;油田开采的石油经油水分离，会产生大量的污泥，石油开采污泥成分极其复杂，主要由乳化油、水、固体悬浮物等混合组成，其成分与地质条件、生产技术、污水处理工艺、污水水质、加药种类、排污方式以及管理操作水平有关，石油开采污泥的比阻比一般污泥大40倍，其可压缩性系数大20倍，属难过滤性污泥，又由于其颗粒细小，呈絮凝体状，含水量高，体积庞大，因此不易实现油-水-泥的三相分离。
石油开采污泥直接外排会占用大量土地，其含有的有毒物质会污染水、土壤和空气，污染生态环境;若将开采污泥直接在污水处理系统循环时，会造成污水处理系统的运行条件恶化，对生产造成不可预计的损失。因此，无论是从环境保护、维护正常生产还是从回收能源的角度出发，都必须对石油开采污泥进行无害化、资源化处理。
目前大多通过两种方式对石油开采污泥进行无害化处理，一是在开采污泥中加入一定组分的固化剂，使其发生一些稳定的、不可逆的物理化学反应，固化其中的部分水分和有毒物质，并使其有一定强度，以便堆放、储存和后续处理;二是采用焚烧技术处理开采污泥。但是固化处理后的污泥堆放占用了大面积土地，造成了资金的浪费，且加入有机固化剂可能带来二次污染;而焚烧方法成本和操作费用较高，污泥中的大量石油资源被浪费，焚烧产生的热量不能充分利用，且焚烧产生的SO2、CO及粉尘会对空气造成严重污染。
而在实际中，这些复杂的开采环节直接导致了现有的用于开采石油的系统设施种类繁多，结构复杂且比较昂贵;此外，到了冬季或天气寒冷时，不但这些系统管道内的原油流动性会变差，而且还可能会发生管道冻裂的现象，因此，为了防止管道冻裂和增加原油的流动性，通常都要进行加热或掺油、水稀释输送等工艺，但由于这些地面系统庞大且复杂，所以再次增大了油田的开采成本。
另一方面，由于我国现已投产的油田多数实施的都是注水开采法，就是向油田内注水，以水驱油，从而达到开采目的，因此，在整个开采的过程中，从油井中采出的水是从无到有，从低到高，最后达到含水极限，而同时，原油的产量则是由高到低，逐步下降，且一直降到没有经济效益为止，即油田的产量变化与油井含水上升密切相关;目前，根据陆上油田的开采实践，注水开采油田可划分为四个阶段，即：第一阶段、不含水至低含水阶段，其含水量为<25%;第二阶段、中含水阶段，其含水量为25%～75%;第三阶段、高含水阶段，其含水量为75%～90%;第四阶段、特高含水阶段，其含水量为>90%;由此可知，当油井含水为25%时，每采出3吨原油，就会同时采出1吨水，当含水上升到50%时，每采出1吨原油，就会同时采出1吨水，而当含水上升到75%时，每采出1吨原油，同时就会采出3吨水，即现行注水开采过程中出现的特高含水量和低采收率是油田开采中的一大难题;此外，还有一种用于开采粘度较高的稠油的热力采油法，其是利用降低原油粘度，通过岩石及流体热膨胀或蒸汽蒸馏等机理来提高原油采收率，但是，该方法在实际应用中仍然会导致大量稠油滞留地下无法采出。
综合以上考虑，针对现有技术中存在的不足之处，有必要提供一种功能多一、降低城市污染、工作效率高的具有新颖性和实用性的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，以此来解决现有技术中存在的处理成本高、对环境不利以及浪费石油开采污泥中的石油资源的问题，利用一种不需要建立大量油井和地面相关配套系统就能够对地下的石油进行开采，且原油采收率较高的引流式石油开采方法。
本发明通过以下技术方案来实现:具有污泥回注无害化的引流式石油开采方法，所述的方法采用将多批引流井以分批分阶段的钻井方式从地面穿透储油层，并钻通至设置于储油层边缘下方位置的二号区，从而通过二号区与储油层的位置关系使储油层形成漏斗效果，进而使储油层内的油、气流体能够在位差的作用下沿引流井喷涌至二号区;当储油层的油、气流体涌入二号区内，并在缓冲和滤砂后自然沉积;由于密度不同，在沉积的过程中油、气、水会自动分层，形成油气水界面;分层后，飘浮在二号区内上层的油、气会通过相应管路被举升至对应位于储油层上方位置的一号区内，该一号区再将举升上来的油、气输至联合站，从而完成对储油层内石油的开采;
所述联合站为由若干台并联的液压注入泵组成的泵站，将石油开采产生的污泥注入油田的废弃层中，具体处理步骤如下：
(1)对石油开采污泥进行取样，分析污泥成分和粒度，确定污泥的适合回注的地层深度;
(2)根据污泥成分分析结果，按照一定比例添加悬浮剂或固化剂;
(3)根据污泥粒度分析结果，确定污泥回注地层深度，通过泵站将污泥送至油田的废弃层中。
作为一种优选的技术方案，应用所述方法的开采系统包含位于地下的一号区、输油管道、二号区、石油通道、井底区、缓冲区、自动闸门、滤砂装置和位于地上的控制室;所述的一号区对应位于储油层的一侧上部，且设为环流式结构，一号区的一端通过输油管道与位于地上的联合站连通，一号区的另一端通过设有自动阀门的管路与石油通道的上端连接;所述的输油管道与一号区的结合部设有用于泵送和计量的设施;所述的石油通道设为垂直结构，且石油通道的下端与二号区连通;所述的二号区对应位于储油层边缘的下部，且设为水平的隧道式结构，二号区的一侧正下方设有一凹陷的井底区，二号区的另一侧设为缓冲区;所述的井底区与石油通道对应垂直，且井底区边缘与相邻的缓冲区的一侧之间设有一自动闸门;所述的缓冲区内底部至少设有两处滤砂装置，缓冲区的另一侧与贯穿储油层的引流井底部井口连通;所述的一号区对应自动阀门的位置设有第一空间区域，二号区应自动闸门上部的位置设有第二空间区域，这两个空间区域内均设有用于检测维护所述系统相应部分的附属设施，且这两个空间区域均与设在地面的控制室连通。
作为一种优选的技术方案，所述的引流井为多分支井、定向井、直井、斜井、水平井或大位移井;所述的多批引流井在储油层内构成互联互通的纵横交叉的引流通道网。
作为一种优选的技术方案，所述的储油层内的天然能量减弱，油、气流体由自喷逐渐转变为泄流的方式继续向二号区排放时，能够通过增加贯穿储油层至二号区的加密井来确保油、气流体的继续排放。
作为一种优选的技术方案，所述的一号区位于地表十米以下。
作为一种优选的技术方案，的二号区与储油层相距二十米以上，且二号区的顶部面至少要比储油层的底部面低五米。
作为一种优选的技术方案，所述的二号区的中心部正下方设有井底区，在井底区的两侧分别设一缓冲区，且这两个缓冲区的外侧均通过相应管路与贯穿储油层的引流井底部井口连通。
作为一种优选的技术方案，所述的自动闸门设为下开式结构。
作为一种优选的技术方案，所述液压注入泵中部设置双作用式液压缸，液压缸两端各有一个污泥缸，液压活塞杆在液压缸内，两端各安装一个污泥活塞，两个污泥缸外侧各安装一个阀箱，每个阀箱内有两个阀，上端为出液阀，下端为进液阀。
作为一种优选的技术方案，所述悬浮剂的添加量为石油开采污泥质量的0.05%～0.2%;所述固化剂的添加量为石油开采污泥质量的0.1%～0.25%。
本发明的有益效果在于：(1)根据石油开采污泥产于底层，与有层具有良好配伍性的原理，采用冲程长、冲次低、压力高的液压注入泵，将污泥打回油田废弃层，不但解决了油田开采污泥的处理难题，同时将污泥打回地下，从而将污泥中石油资源回收利用，提高油田的石油开采率，将石油开采污泥变废为宝。(2)本发明的石油开采方法不但简单有效，易于操作，而且还能够有效的降低开采成本和提高原油采收率。(3)本发明的石油开采方法采用了地下引流井的开采方式，即利用水的浮力对在注水或注蒸汽开采过程中进入二号区内的油水混合物实施了地下引流、蓄水、蓄油、滤砂以及油、水分离的采油过程，并能使原油能够在水的浮力作用下自动漂浮至一号区并输送至联合站，进而有效的提高了原油的采收率。
(4)本发明的石油开采方法在应用时是通过位于地下的石油通道及一号区将由储油层流入二号区的油水混合物引出，而不需要安装使用常规的采油设备和配套系统，因此，应用所述的方法不但能够实现油田的地下采油、蓄油、举升和集输的一体化开采，而且还能够有效的提高原油采收率，从而极大的为开采方节省了投入资金，降低了开采成本和增加了经济效益。
