一種超稠油油藏sagd開採後期注空氣開採方法
2024-02-21 21:33:15 3
專利名稱：一種超稠油油藏sagd開採後期注空氣開採方法
技術領域：
本發明涉及種超稠油油藏的後期開採方法，尤其涉及一種超稠油油藏SAGD開採後期注空氣開採方法，屬於石油開採技術領域。
背景技術：
常規蒸汽輔助重力洩油(SAGD)技術作為超稠油開採技術，可以通過注汽井注入高幹度蒸汽來實現。注汽井可以是水平井也可以是直井，位於水平生產井的正上方或側上方。在重力作用下，注入的蒸汽向上超覆，形成蒸汽室，被加熱降粘的原油和凝結水向下流動到生產井(如圖Ia和圖Ib所示)。隨著原油 的採出，蒸汽室逐漸擴大。國內外理論研究和現場實踐表明，成功的SAGD有兩個標誌，一是實際採收率接近油藏條件應有的採收率，ニ是要實現經濟指標-油汽比最大化。要實現上述指標，不僅要保證蒸汽幹度大於70%，提高熱效率，而且還要保證實現最大的蒸汽波及體積，同時在エ藝上生產井排液速度與蒸汽室的自然洩油速度相匹配，保證蒸汽洗油效率和熱效率都最高。我國稠油油田大約佔18. 2%地質儲量的稠油油藏屬於超稠油油藏，油層溫度下脫氣原油粘度大於50000mPa s，原油相對密度大於I. 00，地層條件下不能流動，只有依靠注蒸汽加熱降粘開採。在這種注汽方式下，一方面，高幹度蒸汽的超覆作用使得蒸汽室向上部發展迅速，到達油層頂部後會加熱上覆巖層，造成熱量的無效浪費，尤其在SA⑶後期(SAGD後期是指SAGD生產井的產量度過了高峰期，開始有明顯遞減趨勢的階段)，這種能量浪費更為嚴重；另ー方面，由於油藏的非均質性，使得蒸汽室擴展不均勻，降低了油藏的動用體積，從而降低採油量。而且，SAGD的採收率能夠達到60%以上是公認的，但是，對於能否進ー步提高採收率，至今沒有看到公開的報導。而且，SAGD開採之後，油藏中還存有大量剰餘油，如何將這部分剰餘油開採出來也是本領域亟待解決的問題之ー。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種超稠油油藏的開採方法，通過在SAGD開採後期進行注空氣和點火來進行開採作業，能夠大幅度提高超稠油油藏的動用體積、延長開發時間，進一歩降低殘餘油飽和度、提高經濟效益，其是SAGD後期的有效接替技術。為達到上述目的，本發明提供了ー種SA⑶開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法，其包括以下步驟在SAGD開採後期，在超稠油油藏的蒸汽腔發育較差的位置新鑽ー個直井作為空氣注入井井在該空氣注入井的上部進行射孔作業補充2-3米的射孔段，然後通過該空氣注入井以20000-80000m3/天的速度連續注入空氣並進行點火，並進行開採；當產出的氣體中氧氣的體積分數達到3% (這裡的產出氣體是指從油井中產出的氣體，其包括C02、CO、N2, O2等，體積分數是指氧氣佔所有產出氣體的體積之和的百分數)，或者注入的空氣體積與產出原油的體積之比達到3000m3/m3以上吋，停止注入空氣。本發明所提供的方法通過在SAGD後期向油藏中注入空氣並進行點火，能夠接替SAGD進行超稠油油藏的開採，將SAGD開採之後的剰餘油開採出來，提高採收率，實現更大的經濟價值。在本發明提供的上述方法中，SAGD開採優選通過以下方式進行在已有的注入井(進行SAGD開採的油藏一般在前期都進行過開發，因此會存在注入井)之間鑽一水平井作為生產井，注入井和生產井的水平距離為35米，或者，在距離油層底部5米的位置鑽ー對垂直正對的水平井作為生產井，所述水平井之間的垂直距離為6米;通過注入井向油藏中注入純蒸汽，採用水平井連續生產的方式進行5-10年的開 米。根據本發明的具體實施方案，優選地，本發明提供的上述方法尤其適合於滿足以下條件的超稠油油藏油層埋深為300-600m，剩餘油飽和度> 0. 50，油層厚度> 10. OmjK平滲透率> 250md，垂直與水平滲透率比值> 0. 1，油層孔隙度> 0. 20，油層中不存在連續分布的不滲透泥和頁巖夾層。油藏太深時，熱損失比較大，注入蒸汽的幹度會低於70%，無法形成SAGD所需要的蒸汽腔；油藏的物性太差、存在連續分布的夾層時，將會阻礙蒸汽腔的發展，無法進行SAGD操作。在本發明提供的上述方法中，優選地，蒸汽腔發育較差的位置是指油藏中蒸汽腔的擴展高度較低的區域，即該蒸汽腔發育較差的位置是指蒸汽腔的擴展高度在油層厚度的1/3以下的區域。在本發明提供的上述方法中，優選地，點火在油藏中剩餘油飽和度較高的區域進行，即點火在油藏中剩餘油飽和度在35%以上的區域進行。根據本發明的具體實施方案，優選地，本發明提供的方法是在SAGD開採後期注入井和生產井之間的剩餘油飽和度不小於35%時進行，也就是說在注入井和生產井之間的剩餘油飽和度不小於35%時由SAGD開採轉入注空氣方式，這樣可以最大限度地採出剩餘油，採收率在SAGD基礎上提高20-30%。在SAGD實施過程中，通過觀察井與數值模擬方法能夠實時跟蹤蒸汽腔擴展方向、擴展速度，從而確定剩餘油分布特點，這是本領域公知的手段；當蒸汽腔擴展速度降為前一周平均擴展速度的60%時，井對間剩餘油飽和度不小於35%。本發明還提供了一種超稠油油藏開採方法，其包括以下步驟選擇滿足以下條件的超稠油油藏油層埋深為300_600m，剰餘油飽和度> 0. 50，油層厚度> 10. 0m，水平滲透率> 250md，垂直與水平滲透率比值> 0. 1，油層孔隙度>
0.20，油層中不存在連續分布的不滲透泥和頁巖夾層；在已有的注入井之間鑽一水平井作為生產井，注入井和生產井的水平距離為35米，或者，在距離油層底部5米的位置鑽ー對垂直正對的水平井作為生產井，水平井之間的垂直距離為6米；通過注入井向油藏中注入純蒸汽，採用水平井連續生產的方式進行5-10年的開米;在SAGD開採後期，當注入井和生產井之間的剩餘油飽和度不小於35%時，在超稠油油藏的蒸汽腔發育較差的位置新鑽ー個直井作為空氣注入井井在該空氣注入井的上部進行射孔作業補充2-3米的射孔段，然後通過該空氣注入井以20000-80000m3/天的速度連續注入空氣並進行點火，進行開採；當產出的氣體中氧氣的體積分數達到3%，或者注入的空氣體積與產出原油的體積之比達到3000m3/m3以上時,停止注入空氣。在上述超稠油油藏開採方法中，優選地，蒸汽腔發育較差的位置也是指蒸汽腔的擴展高度在油層厚度的1/3以下的區域。在上述超稠油油藏開採方法中，優選地，點火在油藏中剩餘油飽和度也是在35%以上的區域進行。本發明所提供的方法採用SAGD後期注入空氣的方式，利用注入的空氣能夠就地與稠油發生高溫燃燒的特點，釋放出熱量，從而維持SAGD過程中形成的蒸汽腔內部的高 溫。注入的空氣與高飽和度原油接觸發生高溫氧化反應後，在點火區域附近形成燃燒前緣，使該區域的原油發生裂解反應，得到部分改質的原油和進ー步維持燃燒的燃料——焦炭。因為在SAGD階段已經將靠近生產井的大面積區域開採到了剰餘油飽和度，因此該區域的流動阻カ已經降得很低，被加熱的原油和燃燒改質的原油能夠順利流動到位於底部的水平生產井中被採出，而廢氣可以通過位於上部的直井或水平井採出。燃燒前緣隨著氣體在水平井中的產出向水平井附近擴展，進ー步將SAGD過程中形成的蒸汽腔波及區域的剰餘油裂解並產出。燃燒前緣波及過的區域，剰餘油飽和度基本降低到0.01以下。因此SAGD後期的注空氣開發，一方面通過將注空氣位置選擇在SAGD蒸汽腔發育不好的位置，即油藏中滲透率較差，引起蒸汽腔擴展高度較低的區域，提高了 SAGD開發方式的波及體積；另一方面，燃燒前緣波及到的區域殘餘油飽和度遠遠低於SAGD過程中形成的蒸汽腔的殘餘油飽和度。由於注空氣利用的是油藏內原油與氧氣的高溫氧化釋放的熱量，因而，與從地面向油藏注入蒸汽相比，熱損失會明顯降低。在開採過程中，通過優化注蒸汽階段向注空氣階段的轉換時機(井對間剩餘油飽和度不小於35%時進行轉換)，能夠達到採油速度和經濟效益的最大化。圖2a和圖2b是SAGD後期注空氣提聞超桐油開米效果的機通不意圖。本發明所提供的SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法具有以下技術效果(I)有效減少SAGD後期的熱損失，利用油藏內部物質反應放出的熱量，維持整個系統的穩定生產；(2)有利於提高超稠油油藏的波及體積，燃燒前緣波及體積比蒸汽室波及體積增加 20% -30% ；(3)有利於降低殘餘油飽和度，燃燒區域殘餘油飽和度接近0，而蒸汽腔為10% -15% ；(4)延長超稠油油藏生產時間3-5年，提高採出程度10.0% -15.0%。
圖Ia為水平井蒸汽輔助重力洩油的機理示意圖；圖Ib為垂直井與水平井蒸汽輔助重力洩油的機理示意圖；圖2a為水平井SAGD後期注空氣提高超稠油開採效果的機理示意圖；圖2b為垂直井與水平井SAGD後期注空氣提高超稠油開採效果機理示意圖。
具體實施例方式為了對本發明的技術特徵、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施範圍的限定。實施例I本實施例提供了ー種SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法，其中，該超稠油油藏的埋深為530m，油層有效厚度為106. 0m，淨總厚度比為0. 92，平均孔隙度36. 5%，平均水平滲透率5540md，水平滲透率與垂向滲透率的比值為0. 7，油層內部無純泥巖隔夾層，油層條件下原油粘度為23. 2 X IO4卬。該超稠油油藏已採用直井蒸汽吞吐開發8年，階段採出程度為10. 7%，產量遞減率為25.4%，地層壓カ2-3MPa。根據油田地質特徵與開發現狀，進行粗篩選，該超稠油油藏滿足以下條件油層較淺為530m，剩餘油飽和度> 0. 50，油層厚度> 10. Om,水平滲透率> 250md，垂直與水平滲透率比值> 0. 1，油層孔隙度> 0. 20，油層中不存在連續分布的不滲透泥、頁巖夾層，是適於SAGD的超稠油油藏。在SA⑶開採中，在已有吞吐直井(注入井)之間新鑽ー個水平井作為生產井(採出井)，注採井(注入井與採出井)井距為35米；然後利用新鑽的水平井呑吐3周期(300天)，井間形成熱連通後，首先採用注汽直井連續注入純蒸汽，以水平井連續生產的方式進行8年的SAGD開採，此時注入井和採出井之間的剩餘油飽和度不小於35%，可以進行轉換，採用本實施例提供的SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法按照以下步驟進行後續開採在SAGD過程中形成的蒸汽腔的擴展高度在油層厚度的1/3以下的區域，新鑽ー個 直井並在頂部20-30m範圍內進行射孔，然後連續注入空氣(單井注入空氣速度在20000m3/d)並點火；當水平生產井產出氧氣的濃度達到3% (體積)時，或者注入空氣和產出原油的體積比達到3000m3/m3時，停止注空氣，水平井的產量保持在能完全將燃燒前緣驅替出的原油和燃燒產生的廢氣完全產出。在蒸汽吞吐和SAGD的基礎上，通過採用本實施例提供的方法，在注空氣階段可相對純蒸汽SAGD過程提高採出程度10. 3%左右，空氣油比可達到2500m3/m3，加上SAGD階段的採出程度，總採收率可達到65. 5%，這說明本實施例提供的SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法是良好的SAGD後期的後續開採方法，能夠大大提高採收率。實施例2本實施例提供了ー種SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法，其中，該超稠油油藏的埋深為300m，油層有效厚度為32. Om，淨總厚度比為0. 82，平均孔隙度為26.0%,平均水平滲透率為1250md，水平滲透率與垂向滲透率的比值為0. 60，油層內部無純泥巖隔夾層，油層條件下原油粘度為12. 0X104cp。該超稠油油藏所在的油田是新開發區塊，原始含油飽和度為70%，原始油藏壓カ為3. OMPa0根據油田地質特徵與開發現狀，進行粗篩選，該超稠油油藏滿足以下條件油層較淺為300m，原始含油飽和度> 0. 50，油層厚度> 10. Om,水平滲透率> 250md，垂直與水平滲透率比值> 0. 1，油層孔隙度> 0. 20，油層中不存在連續分布的不滲透泥、頁巖夾層，是適於SAGD的超稠油油藏。在SAGD開採中，在距離油層底部約5米的位置鑽ー對水平井(分別作為注入井和採出井)，注採井的垂向距離為約6米；採用上述ー對水平井同時採用井筒蒸汽循環的方式預熱油層3個月，當井間形成熱連通後，首先採用上部水平井連續注純蒸汽，進行連續7年的水平井連續生產，此時注入井和採出井之間的剩餘油飽和度不小於35%，可以進行轉換，採用本實施例提供的SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法按照以下步驟進行後續開採在油藏中含油飽和度不小於35%的區域的上部鑽一口注空氣井並在頂部20-30m範圍內進行射孔，然後進行點火操作，以80000m3/d的速度連續注入空氣；注空氣過程中，下 部的水平井保持2MPa的井底流壓連續生產；當空氣注入量和採出原油體積比達到3000mVm3後停止注入空氣。通過採用SAGD與本實施例提供的方法相結合的開採方式，油藏總的原油採收率可以達到68. 3%，累積空氣油比為2800m3/m3，這說明本實施例提供的SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法是良好的SAGD後期的後續開採方法，能夠大大提高採收率。
權利要求
1.一種SAGD開採後期注空氣提高超稠油油藏採收率的方法，其包括以下步驟 在SAGD開採後期，在超稠油油藏的蒸汽腔發育較差的位置新鑽一個直井作為空氣注入井並在該空氣注入井的上部進行射孔作業補充2-3米的射孔段，然後通過該空氣注入井以20000-80000m3/天的速度連續注入空氣並進行點火，並進行開採； 當產出的氣體中氧氣的體積分數達到3%，或者注入的空氣體積與產出原油的體積之比達到3000m3/m3以上時，停止注入空氣。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所述SAGD開採通過以下方式進行 在已有的注入井之間鑽一水平井作為生產井，注入井和生產井的水平距離為35米，或者，在距離油層底部5米的位置鑽一對垂直正對的水平井作為生產井，所述水平井之間的垂直距離為6米； 通過注入井向油藏中注入純蒸汽，採用水平井連續生產的方式進行5-10年的開採。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其中，所述超稠油油藏為滿足以下條件的超稠油油藏 油層埋深為300-600m，剩餘油飽和度> O. 50，油層厚度> 10. 0m，水平滲透率> 250md，垂直與水平滲透率比值> O. 1，油層孔隙度> O. 20，油層中不存在連續分布的不滲透泥和頁巖夾層。
4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述蒸汽腔發育較差的位置是指蒸汽腔的擴展高度在油層厚度的1/3以下的區域。
5.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述點火在油藏中剩餘油飽和度在35%以上的區域進行。
6.根據權利要求I所述的方法，其中，該方法是在SAGD開採後期注入井和生產井之間的剩餘油飽和度不小於35%時進行。
7.一種超稠油油藏開採方法，其包括以下步驟 選擇滿足以下條件的超稠油油藏油層埋深為300-600m，剩餘油飽和度> O. 50，油層厚度> 10. 0m，水平滲透率> 250md，垂直與水平滲透率比值> O. I，油層孔隙度> O. 20，油層中不存在連續分布的不滲透泥和頁巖夾層； 在已有的注入井之間鑽一水平井作為生產井，注入井和生產井的水平距離為35米，或者，在距離油層底部5米的位置鑽一對垂直正對的水平井作為生產井，所述水平井之間的垂直距離為6米； 通過注入井向油藏中注入純蒸汽，採用水平井連續生產的方式進行5-10年的開採； 在SAGD開採後期，當注入井和生產井之間的剩餘油飽和度不小於35%時，在超稠油油藏的蒸汽腔發育較差的位置新鑽一個直井作為空氣注入井並在該空氣注入井的上部進行射孔作業補充2-3米的射孔段，然後通過該空氣注入井以20000-80000m3/天的速度連續注入空氣並進行點火，進行開採； 當產出的氣體中氧氣的體積分數達到3%，或者注入的空氣體積與產出原油的體積之比達到3000m3/m3以上時，停止注入空氣。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述蒸汽腔發育較差的位置是指蒸汽腔的擴展高度在油層厚度的1/3以下的區域。
9.根據權利要求7所述的方法，其中，所述點火在油藏中剩餘油飽和度在35%以上的區 域進行。
全文摘要
本發明涉及一種超稠油油藏SAGD開採後期注空氣開採方法。該方法包括以下步驟在SAGD開採後期，在超稠油油藏的蒸汽腔發育較差的位置新鑽一個直井作為空氣注入井並在該空氣注入井的上部進行射孔作業補充2-3米的射孔段，然後通過該空氣注入井以20000-80000m3/天的速度連續注入空氣並進行點火，進行開採；當產出的氣體中氧氣的體積分數達到3％，或者注入的空氣體積與產出原油的體積之比達到3000m3/m3以上時，停止注入空氣。採用本發明提供的方法能夠有效減少SAGD後期的熱損失，利用油藏內部物質反應放出的熱量，維持整個系統的穩定生產。
文檔編號E21B43/243GK102758603SQ201210238598
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者李曉玲, 楊建平, 楊立強, 梁金忠, 沈德煌, 王伯軍, 王宏遠, 蔣有偉, 郭二鵬, 高永榮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司