對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法與流程
2023-10-09 04:37:39 3
本發明屬於油氣藏開發技術領域,具體涉及一種對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法。
背景技術:
近年來,由於常規油氣的可開採資源量急劇減少,因此非常規油氣的勘探開發便成為新的熱點,緻密油就位列其中。緻密油藏在開發初期通常採用衰竭式開發,但我國緻密油藏的天然能量普遍不足,單用衰竭開採方式會使儲層壓力下降快、產量遞減速度快,因此開發一段時間後需要進行能量補充,例如注水開發、注CO2開發等。
由於緻密儲層孔滲低、地層連通性差,滲流阻力較大,非均質性較高,因此採用常規的注水方式及注採井網開發,可能會出現一系列的問題:注水井的注入壓力通常較大,注入困難;易形成水竄;又因地層滲流阻力較大,且注入水在地層中的流動能力較差,從而導致波及體積相對較小,單井增產幅度相對有限等。因此,急需開發一種異井異步注CO2採油方法,在同井縫間注採工藝的基礎上,更進一步提高注入水的波及體積,提高採出程度。
申請公布號為CN105756634A的發明專利公開了一種多級壓裂水平井縫間間隔注水吞吐採油方法,包括以下步驟:水平井分段壓裂形成多條裂縫;生產初期利用天然能量開採;在每一條奇數級裂縫的位置分別安裝配注閥,在油管上對應於奇數級裂縫和偶數級裂縫的位置均開設射孔;關閉井口採油閥,開啟配注閥,向油套環形空間內注水,注入水進入偶數級裂縫;關閉井口燜井,原油與注入水滲吸置換;打開井口採油,原油從奇數級裂縫產出,置換出來的原油和注入水的混合物從偶數級裂縫產出。該發明專利雖然能夠提高採油率,但是由於採用單井注採,對於油層面積較大的油氣藏而言,波及體積、波及效率和採出程度等都會受到限制,從而降低採油量,更是無法實現對地層中死油區的驅替。
技術實現要素:
為解決現有技術中存在的問題,本發明提供一種對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法,按照先後順序包括以下步驟:
步驟一:將水平井Ⅰ和水平井Ⅱ平行布置在地層中,並對兩口水平井進行對稱式壓裂,形成多條垂直於水平井井筒且呈對稱式分布的壓裂裂縫;
步驟二:在生產初期,利用天然能量對水平井Ⅰ和水平井Ⅱ同時開採一段時間,直至兩口水平井的井底壓力均下降至泡點壓力;
步驟三:從水平井Ⅰ的套管Ⅰ內取出油管Ⅰ,在每一條偶數級裂縫的位置分別設置導流裝置Ⅰ;從水平井Ⅱ的套管Ⅱ內取出油管Ⅱ,在每一條奇數級裂縫的位置分別設置導流裝置Ⅱ;
步驟四:在取出的油管Ⅰ上,對應於偶數級裂縫的位置開設射孔Ⅰ,然後將油管Ⅰ放回至取出前的位置;在取出的油管Ⅱ上,對應於奇數級裂縫的位置開設射孔Ⅱ,然後將油管Ⅱ放回至取出前的位置;
步驟五:關閉水平井Ⅱ;關閉水平井Ⅰ的井口採油閥,向油管Ⅰ與套管Ⅰ形成的油套環形空間Ⅰ內注入CO2,CO2流經導流裝置Ⅰ的導流管Ⅰ並進入奇數級裂縫;
步驟六:關閉水平井Ⅰ的井口,兩口水平井同時進行燜井,原油與CO2進行混相;
步驟七:打開水平井Ⅱ的井口進行採油,原油從偶數級裂縫產出並進入油管Ⅱ與套管Ⅱ形成的油套環形空間Ⅱ內,原油流經導流裝置Ⅱ的導流管Ⅱ後採出,當水平井Ⅱ中流體的CO2含量達到預定值時,進入下一步驟;
步驟八:關閉水平井Ⅱ的井口採油閥,向油管Ⅱ內注入CO2,CO2通過射孔Ⅱ進入導流管Ⅱ與套管Ⅱ和油管Ⅱ形成的環空內,繼而進入奇數級裂縫中;
步驟九:關閉水平井Ⅱ的井口,兩口水平井同時進行燜井,原油與CO2進行混相;
步驟十:打開水平井Ⅰ的井口進行採油,原油從偶數級裂縫產出並進入導流管Ⅰ與套管Ⅰ和油管Ⅰ形成的環空內,繼而通過射孔Ⅰ進入油管Ⅰ中,當產量低於經濟極限時,進入下一輪吞吐。
優選的是,該異井異步注CO2採油方法開發的油層厚度大於10m。本發明的異井異步注採方法能夠開發現有技術無法實現的波及體積和採油效率。根據地層實際情況和要求,可在上述兩口水平井的基礎上,再依次平行布置多口水平井,相鄰兩口水平井之間的壓裂裂縫均成對稱式分布,這樣能夠開發的油層幅度、波及體積、波及效率和產出量都非常大。
在上述任一方案中優選的是,步驟一中,所述水平井Ⅰ和水平井Ⅱ平行分布於油層的中下部,開採油層部位不含邊底水,兩口水平井的井筒均沿著地層最小主應力方向鑽成。兩口水平井的井筒平行分布於油層中下部,開採油層部位不含邊底水,這樣能夠防止在水平井井筒局部形成水錐或造成快速水淹,導致大量產水。兩口水平井的井筒均沿著地層最小主應力方向鑽成,為後續實施對稱式壓裂能夠形成垂直於水平井井筒的徑向裂縫。將兩口水平井向相反方向移動,能夠形成拉鏈式交叉分布的裂縫。
在上述任一方案中優選的是,所述水平井Ⅰ和水平井Ⅱ的壓裂裂縫至少為五級。
在上述任一方案中優選的是,所述水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距大於壓裂裂縫半長的兩倍。
在上述任一方案中優選的是,所述壓裂裂縫的間距大於等於壓裂裂縫半長的0.5倍,且小於等於壓裂裂縫半長的3倍。
壓裂裂縫的半長(a)為水平井套管壁與壓裂裂縫尖端的距離;水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距(L)為兩口水平井的套管壁之間的距離;壓裂裂縫的間距(D)為同一口水平井上相鄰兩條壓裂裂縫尖端的距離。上述參數應綜合考慮,相互協調作用,還應配合其他相關參數,才能實現本發明的預期效果。優選的是L>2a,0.5a≤D≤3a;更為優選的是2.5a≤L≤3.5a,0.8a≤D≤2.5a。
當L<2.5a時,在壓裂過程中很容易壓穿兩口水平井之間的地層,使兩口水平井直接通過裂縫連通,無法有效的驅替地層中的原油;當L>3a時,再繼續開採並無明顯的增益效果。若壓裂裂縫的間距D超出0.5a至3a範圍,將使其與相關參數之間失去協調性,導致注入水或注入CO2的波及體積大幅度降低,進而降低產能,降低開採效率,同時也無法有效的驅替井間和縫間的殘餘油,更無法驅替地層中的死油區。
在上述任一方案中優選的是,步驟三中,所述水平井Ⅰ的導流裝置Ⅰ安裝在偶數級裂縫對應的油管Ⅰ與套管Ⅰ形成的油套環形空間Ⅰ內。
在上述任一方案中優選的是,步驟三中,所述水平井Ⅱ的導流裝置Ⅱ安裝在奇數級裂縫對應的油管Ⅱ與套管Ⅱ形成的油套環形空間Ⅱ內。
在上述任一方案中優選的是,所述導流裝置包括導流管和封隔器,所述導流管設置在封隔器Ⅰ和封隔器Ⅱ之間。
在上述任一方案中優選的是,步驟五和步驟八中,由於注水或注CO2受地層壓力恢復情況的影響,因此在注水或注CO2時觀測地層壓力,當恢復到一定的地層壓力時,停止注水或注CO2。對於注水量或注入CO2量而言,注入量越大,地層恢復壓力的程度越高,進而周期吞吐產量越大,因此在地層恢復壓力不高於地層破裂壓力的前提下,恢復程度越高越好;對於注水速度或注入CO2速度而言,注入速度越大,恢復到一定的地層壓力所用的時間越短,在不超過地層破裂壓力的情況下,應儘量採取最大注入速度,這樣可以縮短注水時間或注CO2時間,從而縮短開發周期。由於不同地層的破裂壓力不同,導致不同地層的注入速度有所差異。本發明的注CO2採油方法綜合考慮了壓裂裂縫的半長(a)、水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距(L)、壓裂裂縫的間距(D)等參數,可普遍適用於不同區域、不同地層的採油,降低了注水難度,可操作性較強,而且在其他條件等同的情況下,能夠達到最大採油量。本發明經過大量試驗證明,與現有技術相比,本發明的注CO2採油方法,採油量至少提高了20-30%。
在上述任一方案中優選的是,步驟六和步驟九中,在燜井過程中,應及時觀察井口油壓變化,待油壓下降幅度趨於平穩或下降幅度小於0.1MPa時,停止燜井,進行下一步驟。由於燜井時間越長,油水在地層中的置換時間越長,效果越好,但在經濟上並不合算,因此可在第一次燜井時,儘可能延長關井時間,以得到較為全面的油壓變化數據,在後期燜井時,可根據第一次燜井數據來確定燜井時間,在實際操作中需要根據現場情況進行調整,以實現油水的充分置換,進而達到最大採油量。
本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法,簡單易懂,操作便捷。與利用地層彈性能量衰竭式開發相比,本發明通過注入CO2補充地層能量,並驅替開採原油,提高採收率;與利用直井注水水平井採油的注採井網相比,不用單獨鑽注水井,可減少作業成本;採用縫間注採結構,解決了直井注水注入難的問題;通過對稱式布縫,可有效驅替井間及縫間的殘餘油,甚至可以有效驅替地層死油區中的殘餘油,從而提高波及體積和驅油效率;通過「吞吐」,即燜井的過程,使得地層中原油與注入水進行滲吸置換,進一步提高注入CO2的驅替效果。
本發明通過異井異步注採方式,首先向水平井Ⅰ注入CO2後,水平井Ⅰ和水平井Ⅱ同時燜井,再由水平井Ⅱ採油的過程,降低水平井Ⅰ的採油縫直接將水平井Ⅰ剛注入的集中在水平井Ⅰ井底附近的水採走,而導致採出油中含水較多的問題;同時在無其他天然裂縫等因素的影響下,迫使水平井Ⅰ的注入CO2向水平井Ⅱ的採油縫驅替,提高了井間波及體積和波及效果;其次向水平井Ⅱ注入CO2後,水平井Ⅰ和水平井Ⅱ同時燜井,再由水平井Ⅰ採油的過程,在達到前述過程中的效果以外,與前述過程相對,將前述過程中沒有驅替到的位置,例如一些死油區,對其進行進一步進行驅替,又進一步提高了井間波及體積和波及效果。
附圖說明
圖1為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的一優選實施例的流程示意圖;
圖2為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的圖1所示實施例的水平井壓裂裂縫的分布示意圖;
圖3為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的圖1所示實施例的水平井Ⅰ和水平井Ⅱ的內部結構示意圖;
圖4為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的圖1所示實施例的水平井Ⅰ的注水過程示意圖;
圖5為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的圖1所示實施例的水平井Ⅱ的採油過程示意圖;
圖6為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的圖1所示實施例的水平井Ⅱ的注水過程示意圖;
圖7為按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的圖1所示實施例的水平井Ⅰ的採油過程示意圖。
圖中標註說明:
1-水平井Ⅰ,11-套管Ⅰ,12-油管Ⅰ,13-油套環形空間Ⅰ,14-射孔Ⅰ,15-導流裝置Ⅰ,16-導流管Ⅰ,17-封隔器Ⅰ,18-奇數級裂縫,19-偶數級裂縫;
2-水平井Ⅱ,21-套管Ⅱ,22-油管Ⅱ,23-油套環形空間Ⅱ,24-射孔Ⅱ,25-導流裝置Ⅱ,26-導流管Ⅱ,27-封隔器Ⅱ,28-奇數級裂縫,29-偶數級裂縫;
3-水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距(L);
4-壓裂裂縫的半長(a);
5-壓裂裂縫的間距(D)。
具體實施方式
為了更進一步了解本發明的發明內容,下面將結合具體實施例詳細闡述本發明。
實施例一:
如圖1-7所示,按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的一實施例,其按照先後順序包括以下步驟:
步驟一:將水平井Ⅰ1和水平井Ⅱ2平行布置在地層中,並對兩口水平井進行對稱式壓裂,形成多條垂直於水平井井筒且呈對稱式分布的壓裂裂縫;
步驟二:在生產初期,利用天然能量對水平井Ⅰ和水平井Ⅱ同時開採一段時間,直至兩口水平井的井底壓力均下降至泡點壓力;
步驟三:從水平井Ⅰ1的套管Ⅰ11內取出油管Ⅰ12,在每一條偶數級裂縫19的位置分別設置導流裝置Ⅰ15;從水平井Ⅱ2的套管Ⅱ21內取出油管Ⅱ22,在每一條奇數級裂縫28的位置分別設置導流裝置Ⅱ25;
步驟四:在取出的油管Ⅰ12上,對應於偶數級裂縫19的位置開設射孔Ⅰ14,然後將油管Ⅰ12放回至取出前的位置;在取出的油管Ⅱ22上,對應於奇數級裂縫28的位置開設射孔Ⅱ24,然後將油管Ⅱ22放回至取出前的位置;
步驟五:關閉水平井Ⅱ2;關閉水平井Ⅰ1的井口採油閥,向油管Ⅰ12與套管Ⅰ11形成的油套環形空間Ⅰ13內注入CO2,CO2流經導流裝置Ⅰ15的導流管Ⅰ16並進入奇數級裂縫18;
步驟六:關閉水平井Ⅰ1的井口,兩口水平井同時進行燜井,原油與CO2進行混相;
步驟七:打開水平井Ⅱ2的井口進行採油,原油從偶數級裂縫29產出並進入油管Ⅱ22與套管Ⅱ21形成的油套環形空間Ⅱ23內,原油流經導流裝置Ⅱ25的導流管Ⅱ26後採出,當水平井Ⅱ中流體的CO2含量達到預定值時,進入下一步驟;
步驟八:關閉水平井Ⅱ2的井口採油閥,向油管Ⅱ22內注入CO2,CO2通過射孔Ⅱ24進入導流管Ⅱ26與套管Ⅱ21和油管Ⅱ22形成的環空內,繼而進入奇數級裂縫28中;
步驟九:關閉水平井Ⅱ2的井口,兩口水平井同時進行燜井,原油與CO2進行混相;
步驟十:打開水平井Ⅰ1的井口進行採油,原油從偶數級裂縫19產出並進入導流管Ⅰ16與套管Ⅰ11和油管Ⅰ12形成的環空內,繼而通過射孔Ⅰ14進入油管Ⅰ12中,當產量低於經濟極限時,進入下一輪吞吐。
該異井異步注CO2採油方法開發的油層厚度為20m。步驟一中,所述水平井Ⅰ和水平井Ⅱ平行分布於油層的中下部,開採油層部位不含邊底水,兩口水平井的井筒均沿著地層最小主應力方向鑽成。兩口水平井的井筒平行分布於油層中下部,開採油層部位不含邊底水,這樣能夠防止在水平井井筒局部形成水錐或造成快速水淹,導致大量產水。兩口水平井的井筒均沿著地層最小主應力方向鑽成,為後續實施對稱式壓裂能夠形成垂直於水平井井筒的徑向裂縫。將兩口水平井向相反方向移動,能夠形成拉鏈式交叉分布的裂縫。
如圖2所示,所述水平井Ⅰ1的壓裂裂縫為五級,從左到右依次為一級、二級、三級、四級、五級;所述水平井Ⅱ2的壓裂裂縫為五級,從左到右依次為一級、二級、三級、四級、五級。
壓裂裂縫的半長(a)4為水平井套管壁與壓裂裂縫尖端的距離;水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距(L)3為兩口水平井的套管壁之間的距離;壓裂裂縫的間距(D)5為同一口水平井上相鄰兩條壓裂裂縫尖端的距離。上述參數應綜合考慮,相互協調作用,還應配合其他相關參數,才能實現本發明的預期效果。其中L=2.1a,D=0.5a。
步驟三中,如圖3所示,所述水平井Ⅰ1的導流裝置Ⅰ15安裝在偶數級裂縫19對應的油管Ⅰ12與套管Ⅰ11形成的油套環形空間Ⅰ13內;所述水平井Ⅱ2的導流裝置Ⅱ25安裝在奇數級裂縫28對應的油管Ⅱ22與套管Ⅱ21形成的油套環形空間Ⅱ23內。所述導流裝置Ⅰ15包括導流管Ⅰ16和封隔器Ⅰ17,所述導流裝置Ⅱ25包括導流管Ⅱ26和封隔器Ⅱ27;所述導流管設置在封隔器Ⅰ和封隔器Ⅱ之間。
步驟五和步驟八中,由於注CO2受地層壓力恢復情況的影響,因此在注CO2時觀測地層壓力,當恢復到一定的地層壓力時,停止注CO2。對於注入量而言,注入量越大,地層恢復壓力的程度越高,進而周期吞吐產量越大,因此在地層恢復壓力不高於地層破裂壓力的前提下,恢復程度越高越好;對於注入速度而言,注入速度越大,恢復到一定的地層壓力所用的時間越短,在不超過地層破裂壓力的情況下,應儘量採取最大注入速度,這樣可以縮短注入時間,從而縮短開發周期。由於不同地層的破裂壓力不同,導致不同地層的注入速度有所差異。本實施例的注CO2採油方法綜合考慮了壓裂裂縫的半長(a)、水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距(L)、壓裂裂縫的間距(D)等參數,可普遍適用於不同區域、不同地層的採油,降低了注水難度,可操作性較強,而且在其他條件等同的情況下,能夠達到最大採油量。
步驟六和步驟九中,在燜井過程中,應及時觀察井口油壓變化,待油壓下降幅度趨於平穩或下降幅度小於0.1MPa時,停止燜井,進行下一步驟。由於燜井時間越長,油水在地層中的置換時間越長,效果越好,但在經濟上並不合算,因此可在第一次燜井時,儘可能延長關井時間,以得到較為全面的油壓變化數據,在後期燜井時,可根據第一次燜井數據來確定燜井時間,在實際操作中需要根據現場情況進行調整,以實現油和CO2的充分置換,進而達到最大採油量。
本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量至少提高了26%。
本實施例的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法,簡單易懂,操作便捷。與利用地層彈性能量衰竭式開發相比,本實施例通過注入CO2補充地層能量,並驅替開採原油,提高採收率;與利用直井注水水平井採油的注採井網相比,不用單獨鑽注水井,可減少作業成本;採用縫間注採結構,解決了直井注水注入難的問題;通過對稱式布縫,可有效驅替井間及縫間的殘餘油,甚至可以有效驅替地層死油區中的殘餘油,從而提高波及體積和驅油效率;通過「吞吐」,即燜井的過程,使得地層中原油與CO2進行滲吸置換,進一步提高CO2的驅替效果。
本實施例通過異井異步注採方式,首先向水平井Ⅰ注入CO2後,水平井Ⅰ和水平井Ⅱ同時燜井,再由水平井Ⅱ採油的過程,降低水平井Ⅰ的採油縫直接將水平井Ⅰ剛注入的集中在水平井Ⅰ井底附近的CO2採走,而導致採出油中含水較多的問題;同時在無其他天然裂縫等因素的影響下,迫使水平井Ⅰ的CO2向水平井Ⅱ的採油縫驅替,提高了井間波及體積和波及效果;其次向水平井Ⅱ注入CO2後,水平井Ⅰ和水平井Ⅱ同時燜井,再由水平井Ⅰ採油的過程,在達到前述過程中的效果以外,與前述過程相對,將前述過程中沒有驅替到的位置,例如一些死油區,對其進行進一步進行驅替,又進一步提高了井間波及體積和波及效果。
實施例二:
按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的另一實施例,其注採步驟、布縫方式、原理和有益效果等均與實施例一相同,不同的是:水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距L=2.3a,壓裂裂縫的間距D=0.8a,其中a為壓裂裂縫的半長。本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量提高了23%。
實施例三:
按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的另一實施例,其注採步驟、布縫方式、原理和有益效果等均與實施例一相同,不同的是:水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距L=2.5a,壓裂裂縫的間距D=a,其中a為壓裂裂縫的半長。本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量提高了27%。
實施例四:
按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的另一實施例,其注採步驟、布縫方式、原理和有益效果等均與實施例一相同,不同的是:水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距L=2.8a,壓裂裂縫的間距D=1.5a,其中a為壓裂裂縫的半長。本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量提高了30%。
實施例五:
按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的另一實施例,其注採步驟、布縫方式、原理和有益效果等均與實施例一相同,不同的是:水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距L=3a,壓裂裂縫的間距D=2a,其中a為壓裂裂縫的半長。本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量提高了29%。
實施例六:
按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的另一實施例,其注採步驟、布縫方式、原理和有益效果等均與實施例一相同,不同的是:水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距L=3.2a,壓裂裂縫的間距D=2.5a,其中a為壓裂裂縫的半長。本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量提高了25%。
實施例七:
按照本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法的另一實施例,其注採步驟、布縫方式、原理和有益效果等均與實施例一相同,不同的是:水平井Ⅰ與水平井Ⅱ的間距L=3.5a,壓裂裂縫的間距D=3a,其中a為壓裂裂縫的半長。本實施例經過大量試驗證明,與現有技術相比,本實施例的注CO2採油方法,採油量提高了29%。
本領域技術人員不難理解,本發明的對稱式布縫的異井異步注CO2採油方法包括上述本發明說明書的發明內容和具體實施方式部分以及附圖所示出的各部分的任意組合,限於篇幅並為使說明書簡明而沒有將這些組合構成的各方案一一描述。凡在本發明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護範圍之內。