CN1013287B - 采油方法 - Google Patents

Abstract

从地下石油聚集中采油的方法，该方法包括向石油聚集的顶部注入一种气体，从而迫使石油从聚集流向油井，特别是开口向下凹槽中的石油被气体迫使向下流动，离开凹槽流向油井。

Description

本发明涉及从地下石油聚集中采油的方法。本发明作为一项提高石油采收率的技术，特别适用于正在生产的油井，也可以用于从过去认为已枯竭的油田里采油。用于从任何油田采油，包括新发现的油田，该方法都是有益的。

任何油田都是一个复杂的地质构造。一般来说，油田除含有所希望的油和气以外，还含有大量的水。这些物质具有不同的比重，因此它们的分布是气体在顶部，其次是油，而水在底部。差异捕集原理用来解释为什么一个圈闭无油气，而相邻的圈闭却是好的出油的油藏。圈闭可以定义为一个地质构造，它向下是敞开的，并具有一个不渗透的盖层。差异捕集原理也可解释为什么某些圈闭中有气无油，而相邻的圈闭中有油。

简单地说，按照上述原理，当在一个圈闭中有两种比重不同的流体存在时，较重的流体要从圈闭中被驱替出来。每一个石油聚集事实上都是较轻的流体（油）驱替出了较重的流体（水）而形成的。

大多数的石油聚集都有从小到大充满水（油或气聚集以前）的孔隙，袋（Pocket）或洞穴。其可能的尺寸范围是从1/8英寸到很大的洞穴。开口向下的袋称为背斜式袋。当石油聚集在圈闭中时，所有背斜式袋将有水被驱替出来，并将为石油所充满。这些油不能用水（较重的流体）驱替出来，但它却容易被气体（或空气）驱替出来。开口向上的袋或向斜式袋总是为水所充满，并且这些水既不能用油也不能用气驱替出来，因此总是充满着水。向斜式袋中的水仅能通过蒸发失去，但这种现象在地下是很少发生的。

在现代的石油开采中，常用水改善石油的流动。这可能是天然水驱或 人工注水，并从而获得直接收益。然而，从全世界平均来看，一般仅能采出30%的原油地区储量。这是因为当用更重的流体（水）驱替较轻流体（油）时，背斜式袋中的油不可能被水驱替出来，屋脊油也开采不出来，并有大的油段塞（slug）或大量的油在注水驱替中被注入水绕过，并被表面张力捕留下来。油藏中剩余的油，可能达70%到90%之多，不能通过一次或二次注水方法开采出来。

本发明的目的在于提供一种改进了的采油方法，可用于新油井和正在生产的油井，也可以用作从过去认为已枯竭的油井中采油的方法。

因此本发明是一个从地下石油聚集中采油的方法，该石油聚集中包含水，油和水形成一油/水界面。该方法包括将一种气体注入到石油聚集中，从而迫使石油从聚集流向油井，特别是开口向下凹槽（recess）中的石油，被气体迫使向下流动，离开凹槽，流向油井。

在一较好的实施方案中，使用的气体是空气。

仅举例用图说明发明的各个方面，其中：

图1是说明用本发明方法从新油田采油的图;

图2类似于图1，但它说明从老油田中采油;

图3a直到3f展示用本发明方法驱出石油的顺序;以及

图4a和4b展示一个油段塞和从其中采油的情况。

图1表示油/水含量可观及含有一些气体的地质构造。这一构造包括圈闭2、4和6。图1展示一个新油田在8的位置注入空气，在圈闭2中产生空气10。在圈闭4中有油12，在圈闭6中有油14。圈闭6中还含有一个可能是原生的气顶16。屋脊油可以定义为因被捕集在圈闭或屋脊中而不能被水驱开采出来的油。这种屋脊油出现在线18以上并由该线以上所有的石油组成。

每个圈闭各有一个溢出点20，22和24。

水位于油/水界面30以下的水体中。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;润湿孔隙和砂粒表面的水，这些孔隙和砂粒在石油聚集之前就全是水润湿的;以及在砂粒接触处呈水环捕集下来的水。在油为连续相的地方，原生水不能移动。

因此，图1表示一圈闭中的石油聚集，它占据了圈闭溢流点24上方的全部空间。油12和14位于石油聚集顶部的顶点。气体16被捕集在一个圈闭6中。除原生水以外，石油驱替出圈闭中所有的水，并充满这一圈闭。当石油充满圈闭至溢流点24时，所有的水被向下驱替到线30以下的水体中。石油驱替掉水，在溢流点24以上的原水体中聚集起来。

当空气在8的位置注入时，它进入圈闭2，将圈闭2中的油驱替出来，被驱替出来的油溢流进入圈闭4，然后进入圈闭6，并且油柱向下移出含屋脊油的带。随着油面的下降，气体从圈闭4溢出，然后进入圈闭6。随着空气的连续注入，空气/油界面下移至平面26、28和30，最后停在原始的油/水界面上，即发现石油聚集时的界面上，它是由于溢流点24的存在而形成的。石油是在油管入口32处通过井31采出的，其采出石油的速度应确保在溢流点24处无油损失。

应当指出，当本发明方法如图1所示，应用于新油田时，可以采出所有的油，包括圈闭4和6中的油，而这些油靠水驱是无法采出的。通常，按照过去的工艺，这样的油将遗留在地下，并将油田报废。因此，很显然，从油田开始生产就注入空气，旧工艺的问题，特别是大量的石油储量被遗留在地下的问题，就可以避免。也就是说，油既不会被捕集在背斜式袋中，也不会被捕集在被水绕过，并被表面张力就地束缚的油段塞中，见图4a和4b。

图2同样以图解的形式说明本发明在已废弃油田上的应用。这种油田也有三个圈闭，即33，34和35，以及原有的油井38。曾经应用注水开发形成一个水淹带40，在水淹带的顶部剩有屋脊油，即位于线42以上的全部石油。也有溢流点，即44，46，但是正如从图2清楚看出的，注水不能采出 屋脊油，即位于线42以上的油，因此这些油将残留下来。

使用本发明方法，通过老油井38注入空气，可采出油田中所有遗留下来的油，包括屋脊油。

在油井38开始注入空气，随后的采油过程如图3a至3f所示。空气最后自圈闭33溢出，沿上倾方向进入圈闭34，向下驱替石油，直到空气能溢出并沿上倾方向进入第三个圈闭35为止。

这样，在图3a中展示了这口油田开发时的油井。这里有油藏45，油井便位于此处。如图3b所示，在注水采油之后，油藏剩下屋脊油45。在它下面是一水淹油带46。如图3c所示，开始注入空气后，在上部形成一个空气层48。在空气层下面，还有一个重新饱和由屋脊油组成的油带50和一个水淹带52。如图3d所示，当继续注入空气时，重新饱和油带50变大，水淹油带52减小，水从水淹带52被驱替进入下面的水体中（或用泵抽出）。如图3e所示，全部水被抽出，原来的油水界面被恢复，至此采油工作可以开始。钻一口井54，将油全部采出来。空气/水界面位于原来的油/水界面处，全部油从所有的背斜式袋和空穴中冲刷出来，靠重力下排。图3f表示采油的结果，全部油得到开采，只有空气48留在井里。

图4a和4b说明，使用本发明方法消除油段塞。这些油段塞普遍存在于砂岩油藏的水淹带中，这也是许多油残留在地下的一个主要原因。石油100为水101所包围并为表面张力所捕集。这是因为曾用较重流体（水）来驱替较轻流体（油）的缘故。在水驱中水绕过了大量的油，致使它们残留下来。但在注入气体104时，水被向下驱替，如图4b所示，油被释放出来，此时可靠重力向下排出，并在气体104下面和水101上面形成一个重新饱和的油柱102。油也可通过浮力向上排出。图4b表明气体104怎样驱替水101以及油100怎样靠重力下排，在水面以上形成重新饱和油柱102的。随着气体的注入，这一过程继续进行。重新饱和的油柱不断下移，并随着石油靠重力作用的下排而变厚，最后，全部油都能从水带中向上逸出。

这样的油段塞可能很大，例如可达3英里或更长。

因此，本发明的工艺是利用了差异捕集原理。这种方法适用于新井，实际上可作为一种初期采油的技术使用，因为它在很大程度上使采油过程简易化。然而，如图2和图3a至3f中所示，它也可作为提高油田原油采收率技术应用，如用于曾用注水开采过的油田。具有重要意义的是可以从过去认为已枯竭的油井里采油，而在这样的油井里，根据上述差异捕集原理，实际上在不易达到的位置有油被捕集下来。应用本发明的方法，可以把油从圈闭中逼出并在一口井处采出。

使用的气体可为天然气、二氧化碳气，氮气或空气。如果有气顶或在开始采油之前，可以先生产气体，天然气就是最理想的气体。现在已使用二氧化碳气，但它既溶于水又溶于油，故需要注入的量要比空气多得多。氮气可能比二氧化碳好一些，因为它只少量地溶于水和油中。

采用本发明方法，将大大增加世界上石油的可采储量。本发明方法对一些特殊领域，如焦油砂，重油等意义不大，但它可用于大量的石油聚积，并可采出大量的石油。

Claims (2)

1、一种从地下含油/水界面的石油聚集中采油的方法，该方法包括将一种气体注入到圈闭的顶部从而气/油液面下降，和通过产油井取油，其特征在于先使水/油界面移到其原位或溢流点，并使该液面恒定，同时进行采油。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用的气体是空气。