採油方法
2023-07-27 07:55:26
專利名稱:採油方法
本發明涉及從地下石油聚集中採油的方法。本發明作為一項提高石油採收率的技術，特別適用於正在生產的油井，也可以用於從過去認為已枯竭的油田裡採油。用於從任何油田採油，包括新發現的油田，該方法都是有益的。
任何油田都是一個複雜的地質構造。一般來說，油田除含有所希望的油和氣以外，還含有大量的水。這些物質具有不同的比重，因此它們的分布是氣體在頂部，其次是油，而水在底部。差異捕集原理用來解釋為什麼一個圈閉無油氣，而相鄰的圈閉卻是好的出油的油藏。圈閉可以定義為一個地質構造，它向下是敞開的，並具有一個不滲透的蓋層。差異捕集原理也可解釋為什麼某些圈閉中有氣無油，而相鄰的圈閉中有油。
簡單地說，按照上述原理，當在一個圈閉中有兩種比重不同的流體存在時，較重的流體要從圈閉中被驅替出來。每一個石油聚集事實上都是較輕的流體(油)驅替出了較重的流體(水)而形成的。
大多數的石油聚集都有從小到大充滿水(油或氣聚集以前)的孔隙，袋(Pocket)或洞穴。其可能的尺寸範圍是從1/8英寸到很大的洞穴。開口向下的袋稱為背斜式袋。當石油聚集在圈閉中時，所有背斜式袋將有水被驅替出來，並將為石油所充滿。這些油不能用水(較重的流體)驅替出來，但它卻容易被氣體(或空氣)驅替出來。開口向上的袋或向斜式袋總是為水所充滿，並且這些水既不能用油也不能用氣驅替出來，因此總是充滿著水。向斜式袋中的水僅能通過蒸發失去，但這種現象在地下是很少發生的。
在現代的石油開採中，常用水改善石油的流動。這可能是天然水驅或人工注水，並從而獲得直接收益。然而，從全世界平均來看，一般僅能採出30%的原油地區儲量。這是因為當用更重的流體(水)驅替較輕流體(油)時，背斜式袋中的油不可能被水驅替出來，屋脊油也開採不出來，並有大的油段塞(slug)或大量的油在注水驅替中被注入水繞過，並被表面張力捕留下來。油藏中剩餘的油，可能達70%到90%之多，不能通過一次或二次注水方法開採出來。
本發明提供了一種改進了的採油方法，可用於新油井和正在生產的油井，也可以用作從過去認為已枯竭的油井中採油的方法。
因此本發明是一個從地下石油聚集中採油的方法，該石油聚集中包含水，油和水形成一油/水界面。該方法包括將一種氣體注入到石油聚集中，從而迫使石油從聚集流向油井，特別是開口向下凹槽(recess)中的石油，被氣體迫使向下流動，離開凹槽，流向油井。
在一較好的實施方案中，使用的氣體是空氣。
僅舉例用圖說明發明的各個方面，其中圖1是說明本發明方法從新油田採油的圖;
圖2類似於圖1，但它說明從老油田中採油;
圖3a直到3f展示用本發明方法驅出石油的順序;以及圖4a和4b展示一個油段塞和從其中採油的情況。
圖1表示油/水含量可觀及含有一些氣體的地質構造。這一構造包括圈閉2、4和6。圖1展示一個新油田在8的位置注入空氣，在圈閉2中產生空氣10。在圈閉4中有油12，在圈閉6中有油14。圈閉6中還含有一個可能是原生的氣頂16。屋脊油可以定義為因被捕集在圈閉或屋脊中而不能被水驅開採出來的油。這種屋脊油出現在線18以上並由該線以上所有的石油組成。
每個圈閉各有一個溢出點20，22和24。
水位於油/水界面30以下的水體中。油柱中(油/水界面30以上)捕集的水是原生水，包括向斜式袋中的水;潤溼孔隙和砂粒表面的水，這些孔隙和砂粒在石油聚集之前就全是水潤溼的;以及在砂粒接觸處呈水環捕集下來的水。在油為連續相的地方，原生水不能移動。
因此，圖1表示一圈閉中的石油聚集，它佔據了圈閉溢流點24上方的全部空間。油12和14位於石油聚集頂部的頂點。氣體16被捕集在一個圈閉6中。除原生水以外，石油驅替出圈閉中所有的水，並充滿這一圈閉。當石油充滿圈閉至溢流點24時，所有的水被向下驅替到線30以下的水體中。石油驅替掉水，在溢流點24以上的原水體中聚集起來。
當空氣在8的位置注入時，它進入圈閉2，將圈閉2中的油驅替出來，被驅替出來的油溢流進入圈閉4，然後進入圈閉6，並且油柱向下移出含屋脊油的帶。隨著油麵的下降，氣體從圈閉4溢出，然後進入圈閉6。隨著空氣的連續注入，空氣/油界面下移至平面26、28和30，最後停在原始的油/水界面上，即發現石油聚集時的界面上，它是由於溢流點24的存在而形成的。石油是在油管入口32處通過井31採出的，其採出石油的速度應確保在溢流點24處無油損失。
應當指出，當本發明方法如圖1所示，應用於新油田時，可以採出所有的油，包括圈閉4和6中的油，而這些油靠水驅是無法採出的。通常，按照過去的工藝，這樣的油將遺留在地下，並將油田報廢。因此，很顯然，從油田開始生產就注入空氣，舊工藝的問題，特別是大量的石油儲量被遺留在地下的問題，就可以避免。也就是說，油既不會被捕集在背斜式袋中，也不會被捕集在被水繞過，並被表面張力就地束縛的油段塞中，見圖4a和4b。
圖2同樣以圖解的形式說明本發明在已廢棄油田上的應用。這種油田也有三個圈閉，即33，34和35，以及原有的油井38。曾經應用注水開發形成一個水淹帶40，在水淹帶的頂部剩有屋脊油，即位於線42以上的全部石油。也有溢流點，即44，46，但是正如從圖2清楚看出的，注水不能採出屋脊油，即位於線42以上的油，因此這些油將殘留下來。
使用本發明方法，通過老油井38注入空氣，可採出油田中所有遺留下來的油，包括屋脊油。
在油井38開始注入空氣，隨後的採油過程如圖3a至3f所示。空氣最後自圈閉33溢出。沿上傾方向進入圈閉34，向下驅替石油，直到空氣能溢出並沿上傾方向進入第三個圈閉35為止。
這樣，在圖3a中展示了這口油田開發時的油井。這裡有油藏45，油井便位於此處。如圖3b所示，在注水採油之後，油藏剩下屋脊油45。在它下面是一水淹油帶46。如圖3c所示，開始注入空氣後，在上部形成一個空氣層48。在空氣層下面，還有一個重新飽和由屋脊油組成的油帶50和一個水淹帶52。如圖3d所示，當繼續注入空氣時，重新飽和油帶50變大，水淹油帶52減小，水從水淹帶52被驅替進入下面的水體中(或用泵抽出)。如圖3e所示，全部水被抽出，原來的油水界面被恢復，至此採油工作可以開始。鑽一口井54，將油全部採出來。空氣/水界面位於原來的油/水界面處，全部油從所有的背斜式袋和空穴中衝刷出來，靠重力下排。圖3f表示採油的結果，全部油得到開採，只有空氣48留在井裡。
圖4a和4b說明，使用本發明方法消除油段塞。這些油段塞普遍存在於砂巖油藏的水淹帶中，這也是許多油殘留在地下的一個主要原因。石油100為水101所包圍並為表面張力所捕集。這是因為曾用較重流體(水)來驅替較輕流體(油)的緣故。在水驅中水繞過了大量的油，致使它們殘留下來。但在注入氣體104時，水被向下驅替，如圖4b所示，油被釋放出來，此時可靠重力向下排出，並在氣體104下面和水101上面形成一個重新飽和的油柱102。油也可通過浮力向上排出。圖4b表明氣體104怎樣驅替水101以及油100怎樣靠重力下排，在水面以上形成重新飽和油柱102的。隨著氣體的注入，這一過程繼續進行。重新飽和的油柱不斷下移，並隨著石油靠重力作用的下排而變厚，最後，全部油都能從水帶中向上逸出。
這樣的油段塞可能很大，例如可達3英裡或更長。
因此，本發明的工藝是利用了差異捕集原理。這種方法適用於新井，實際上可作為一種初期採油的技術使用，因為它在很大程度上使採油過程簡易化。然而，如圖2和圖3a至3f中所示，它也可作為提高油田原油採收率技術應用，如用於曾用注水開採過的油田。具有重要意義的是可以從過去認為已枯竭的油井裡採油，而在這樣的油井裡，根據上述差異捕集原理，實際上在不易達到的位置有油被捕集下來。應用本發明的方法，可以把油從圈閉中逼出並在一口井處採出。
使用的氣體可為天然氣、二氧化碳氣，氮氣或空氣。如果有氣頂或在開始採油之前，可以先生產氣體，天然氣就是最理想的氣體。現在已使用二氧化碳氣，但它既溶於水又溶於油，故需要注入的量要比空氣多得多。氮氣可能比二氧化碳好一些，因為它只少量地溶於水和油中。
採用本發明方法，將大大增加世界上石油的可採儲量。本發明方法對一些特殊領域，如焦油砂，重油等意義不大，但它可用於大量的石油聚積，並可採出大量的石油。
權利要求
1.一個從地下含水的石油聚集中採油的方法，該方法包括向石油聚集的頂部注入一種氣體，從而迫使石油從石油聚集流向油井，特別是開口向下凹槽中的石油，被氣體迫使向下流動，離開凹槽流向油井。
2.權利要求
1的方法，其中的氣體是空氣。
3.權利要求
1的方法，其中的聚集是一個過去認為已經枯竭的油田。
4.權利要求
1的方法，其中的聚集是一個新油田，在有油存在的情況下，在保持原有的油水界面的同時，注入氣體。
5.從地下石油聚集和圈閉中採油的方法，所述的圈閉包含有水，並因而有一油水界面，圈閉在其最低處，還包括一溢流點，流體可以從這一溢流點離開聚集，該方法包括向圈閉的頂部注入一種氣體，從而使所述界面隨著水離開地下聚集向下移動，直到與所述溢流點處於同一水平;在聚集中完成一口井;以便當油水界面對準溢流點時，從井中採油。
6.權利要求
5的方法，其中聚集是一個老油田，注氣進行直到所說的界面向下運動到對準溢流點時，開始採油。
專利摘要
從地下石油聚集中採油的方法，該方法包括向石油聚集的頂部注入一種氣體，從而迫使石油從聚集流向油井，特別是開口向下凹槽中的石油被氣體迫使向下流動，離開凹槽流向油井。
文檔編號E21B43/25GK87100828SQ87100828
公開日1988年8月24日 申請日期1987年2月14日
發明者威廉姆·C·古索 申請人:復興石油公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan