CN101135240A - 波动驱替气藏开采法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波动驱替气藏开采法，涉及一种气藏开采法。本发明包括下列步骤：①形成一种由气体或者气液混合的高压缩性驱替流体，将其经注入井(1)注入矿层(3)；②在驱替气藏过程中波动矿层(3)中的流体压力，即通过不断分别波动注入井(1)和采收井(2)或者两者之一的压力实现；③在注入井(1)或者采收井(2)中收取含有气藏的混合流体；④重复以上步骤，直到驱替获取的气藏的浓度低于经济浓度为止。本发明有效地提高了气藏开采的采收率和采收范围，适用于煤层气、天然气、填埋气、甲烷气等气藏的开采技术领域。

Description

波动驱替气藏开采法

技术领域

本发明涉及一种气体矿藏(简称气藏)开采法，尤其涉及一种基于压力波动的驱替气藏开采法，适用于煤层气、天然气、填埋气、甲烷气等气藏的开采技术领域。

背景技术

气藏开采主要采用抽采技术、水驱替技术、气体驱替等技术，气体驱替是一种新型的开采技术。传统的气体驱替技术是在注入井施加一种恒定压力的注入流体，在采收井中直接抽取含气藏的混合流体，获取气藏。采收率和采收速度是采矿中的重要指标。注入井和采收井的相对位置直接影响到溶浸剂的驱替范围和驱替强度，钻井的分布位置不同也导致不同的驱替范围和驱替强度。由于裂隙切割岩体形成岩体裂隙共同体和岩土体本身的非均匀特性形成了各种各样的优势流动区域和通道，注入的溶浸剂主要通过优势流动区域和通道直接进入采收井，驱替流体接触的范围有限，而矿层中的相对小渗透区域，驱替流体流动缓慢或者不流动，主要依靠降低优势流动区域的气藏分压，通过分子扩散作用实现气藏的解吸和开采；同时气藏所在的矿层有液体(如；油分、水分等)会降低气体的渗透性质；气体流动性质随矿层中液体饱和度增加而降低；同时矿层多孔介质中的液体容易形成液膜，存在进气值，当矿层的孔隙被液膜封闭后，驱替效果会大大折扣，降低了气藏的开采范围和气藏的采收率。

综上所述，传统驱替开采有以下缺点：

1、驱替影响范围受注入井和采收井相对位置的影响，驱替范围和驱替强度会受到钻孔布置的影响，会有驱替死角和驱替死区。

2、由于矿层岩土介质的不均匀性导致驱替流体的优势流动(如图2、3)，驱替过程对矿层的影响有限，低渗区域主要依靠气体分压降低引起的分子扩散作用实现开采，由于有其它流体作用，气体分子扩散速度非常慢，直接影响开采速度。

3、气藏所在的矿层有液体(如；油分、水分等)对矿层岩体有很强的吸附力，同时液体的粘度比气体高几个数量级，极大的降低了矿层中气体的流通能力，液体饱和度增加时，气体的渗透性急剧降低；同时液体容易形成液膜或液滴堵塞矿层孔隙，气体需要一定的压力才能突破封闭区域，气体很难突破封闭区域流动，从而降低驱替效果、采收率和采收速率。

如何提高驱替的速度和范围，如何解决由于矿层的非均匀性导致的驱替困难，如何解决由于气藏中液体包膜的影响，如何解决气藏中的气堵或液堵的问题，如何提高驱替开采的采收率和采收范围？是需要重点解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足，扩大现有技术的使用范围，而提供一种波动驱替气藏开采法，即提供一种基于注入压力波动和气体高压缩特性的波动驱替气藏开采法，该开采法简单、有效，而且能与常规驱替开采法同时完成，有利于提高气藏的采收率、采收速度和采收范围。

本发明的目的是这样实现的：

驱替开采技术经过半个多世纪的发展，已经成为一种广泛使用的气藏开采法；各种驱替开采法已开始广泛应用于煤层气、天然气、垃圾填埋气等气藏的溶浸开采领域。目前，驱替开采技术的快速发展，为本发明的提出奠定了基础。

如图1，本发明包括下列步骤：

①形成一种由气体或者气液混合的高压缩性驱替流体，将其经注入井(1)注入矿层(3)；

②在驱替气藏过程中波动矿层(3)中的流体压力，即通过不断分别波动注入井(1)和采收井(2)或者两者之一的压力实现；

③在注入井(1)或者采收井(2)中收取含有气藏的混合流体。

④重复以上步骤，直到驱替获取的气藏的浓度低于经济浓度为止。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、利用驱替流体与气藏形成高压缩性的混合流体，波动矿层中的流体压力。驱替流体不仅在高渗区域(5)和优势流动区域流动，而且还在低渗透区域和非优势流动区域之间流动，减弱优势流动的现象。

2、驱替流体进入矿层岩块中，采用波动注入的方法，便于驱替流体进入低渗区域和流出低渗区域(小渗透区域或者被裂隙切割的岩块内部渗流，形成局部水力梯度集中的现象，变分子扩散为主的驱替和溶质运移过程为弥散、对流为主的驱替过程，加快了相对低渗区域的驱替过程)，增强了驱替速度和范围。

3、压力波动过程破坏封闭矿层局部区域的液体包膜、气泡或液滴，使之不阻碍矿层孔隙的连通性、不阻碍整个气体驱替过程或抽采过程；同时通过压力波动变化削弱或减缓气堵和液堵危害，加快整个驱替过程和增加驱替的范围。

附图说明

图1是本发明开采区域示意图；

图2是在有优势流动情况下的开采流体流动示意图；

图3是在有低渗区域情况下的开采流体流动示意图；

图4是降压过程中的混合流体在矿层的流动过程示意图；

图5是升压过程中的混合流体在矿层的流动过程示意图；

图6是压力波动过程中混合流体在有优势流动通道的矿层中的流动示意图；

图7是矿层中混合流体压力随时间变化曲线示意图。

其中：

1-注入井；

2-采收井；

3-矿层；

4-低渗区域，由液体包膜、气泡或矿层低渗等因素导致而成；

5-高渗区域；

6-裂隙；

7-开采死区；

8-溶洞(或溶腔)。

具体实施方式

本发明是在传统方法上的改进，在传统驱替开采过程中使用本发明即可，发明中的注入井(1)和采收井(2)可以为垂直井(孔)，也可以为水平井(孔)，一般为地面式驱替开采。本发明实施中必须包括一个注入井(1)或者一个采收井(2)；注入井(1)和采收井(2)的布置方式，可采用四边形分布、六边形分布等分布形式；或者将注入井(1)和采收井(2)合并为一个井，即：单井驱替开采，波动过程伴随气体驱替过程实现波动驱替开采。注入井(1)和采收井(2)的形式多样，采用一般钻井形式即可，例如：垂直井、超长水平井、羽状井等各种形式的钻井。

关于步骤①

直接采用驱替气体或者驱替气体中掺入一些液体(如：表面活性剂、发泡剂等)，混合方法采用常规的气液混合，例如：形成泡沫状或者气液交替状。流体注入采用高压注入设备(如：高压气泵)或者混合流体本身的高压将驱替流体经注入井(1)注入矿层(3)。

关于步骤②

一般通过改变注入井(1)和采收井(3)的压力实现矿层压力的变化，注入井(1)和采收井(2)通过一定的变化规律(例如：变化规律可按图7所示)实现矿层的压力波动变化，变化规律不限，主要目的为达到矿层混合流体膨胀和收缩变形。在非优势流动区域形成非常大的压力梯度，从而促使非优势流动区域矿藏的采收。对于多井驱替开采，波动过程中一般保持注入井(1)平均压力大于采收井(2)的平均压力，这样可以保持在采收井(2)中获取气矿。

关于步骤③

在注入井(1)或者采收井(3)中收取含有气藏的混合流体，采收时，抽出采收采收井(2)中的液体，这样可以减少采收井(2)中的压力。采收的混合气体经过气体分离，获取气藏。分离后的废弃气体可重新驱替气藏，循环利用。具体方法参照常规天然气或油田开采方法。

Claims (2)

1.一种波动驱替气藏开采法，其特征在于包括下列步骤：

①形成一种由气体或者气液混合的高压缩性驱替流体，将其经注入井(1)注入矿层(3)；

②在驱替气藏过程中波动矿层(3)中的流体压力，即通过不断分别波动注入井(1)和采收井(2)或者两者之一的压力实现；

③在注入井(1)或者采收井(2)中收取含有气藏的混合流体。

④重复以上步骤，直到驱替获取的气藏的浓度低于经济浓度为止。

2.按权利要求1所述的一种波动驱替气藏开采法，其特征在于步骤①：

直接采用驱替气体或者驱替气体中掺入一些液体，混合方法采用常规的气液混合，流体注入采用高压注入设备或者混合流体本身的高压将驱替流体经注入井(1)注入矿层(3)。

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