CN102587880A - 采油方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种采油方法，用于开采水平井中的原油，所述采油方法包括：步骤A：对水平井进行压裂；步骤B：对经过压裂的水平井进行水平井火驱辅助重力泄油。本发明将压裂技术和单水平井火驱辅助重力泄油开采技术结合，充分发挥了水平裂缝引导火驱前缘扩展和重力辅助泄油的双重优势，能经济有效开发油层厚度大于4m的稠油油藏。

Description

采油方法

技术领域

本发明涉及采油工艺领域，属于一种稠油热采采油方法。

背景技术

目前稠油开采的主体技术仍为注蒸汽开采技术，包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油技术，但注蒸汽能耗高，经济社会效益差，节能环保压力大。

近年来，出现了水平井火驱辅助重力泄油技术，国外称为THAI技术(Toe to Heel AirInjection)，该技术最早于1991年由英国巴斯大学的Malcolm.Greaves发明。水平井火驱辅助重力泄油是指：在井底点燃油层，然后连续注入空气，维持燃烧就地放热，加热、裂解改质原油，加热裂解原油随空气、水依靠重力作用从水平井产出，与传统的注蒸汽采油方式相比，水平井火驱辅助重力泄油技术有以下不同：1)火驱技术采用了取之不尽，用之不竭的空气作为注入介质，在地下油层直接燃烧放热，降低了能耗；需要的水较少，水处理费用大大降低，符合节能环保的大趋势，有广阔的发展前景。2)空气直接与地下的结焦带(原油裂解产生的焦炭)发生反应，就地放热，实现了热量的高效利用，避免了长距离传输造成的热损失。3)具有原油改质的功能，原油API度可由8-10改质到15-18左右，降低原油运输处理费用。4)适用油藏条件更广，适用于有效厚度大于10m的稠油、超稠油油藏。

但水平井火驱辅助重力泄油有较大的缺点，由于沿水平井筒方向火驱前缘燃烧锥进较快，火线突入水平井筒风险较高，现场实施控制难度高，另外火驱横向(井距方向)波及范围较小(20-30m)，目前世界上仍未有单水平井火驱经济有效成功开发的实例。

发明内容

本发明提供一种采油方法，以解决现有的水平井火驱辅助重力泄油技术中，沿水平井筒方向火驱前缘燃烧锥进较快、火线突入水平井筒风险较高或现场实施控制难的问题。另外，本发明还要解决火驱横向(井距方向)波及范围较小、产量低等问题。

为此，本发明提出一种采油方法，用于开采水平井中的原油，所述采油方法包括：步骤A：对水平井进行压裂；步骤B：对经过压裂的水平井进行水平井火驱辅助重力泄油。

进一步地，所述水平井位于油层底部，在所述水平井的趾端的正上方设置直井，通过所述直井对所述水平井进行火驱。进一步地，所述直井底部在水平井趾端的正上方2-4m处，所述直井射开油层上部。

进一步地，所述步骤B中包括：依次进行的蒸汽预热阶段、点火阶段和生产阶段，其中，蒸汽预热阶段中，水平井采用长管注，短管采的预热方式，直井采用低压吞吐生产。

进一步地，直井采用电点火或化学点火方式。

进一步地，生产阶段中，直井连续注空气。

进一步地，所述采油方法采用的油藏基本参数为：油藏深度＜1000m，油层厚度＞4m，孔隙度30％，油层平面渗透率＞500md，油层垂向渗透率＞200md；原油粘度＞2000mPa.s；含油饱和度＞50％；净毛比＞0.7，油藏温度下原油脱气粘度500000mPa.s，预热阶段注采参数：井底干度75％，蒸汽最大注入压力4.0MPa。

进一步地，油藏深度200m，油层厚度10m，油层水平渗透率2000md，油层温度18℃；含油饱和度75％，油层倾角小于10°，水平井长度大于150m，小于350m，平行于油层设置，水平井的趾端高于水平井的跟端设置，水平井的跟端设有注采管柱，蒸汽注入压力3-4MPa；

先对水平井压裂，针对目前井距100m的井网，当满足压裂缝宽为4-10mm，且最大裂缝半径40m-50m时，可以扩大有效控制油藏波及区域，提高火烧最终采出程度；

然后进行蒸汽预热，蒸汽预热阶段直井采用低压吞吐生产，预热时间4至6个月；

点火阶段注气参数：井底注入空气温度480℃，日注空气5000-7000立方米，直井采用电点火；

生产阶段用直井连续注空气，最大日注汽量为20000立方米。

进一步地，油层倾角为6°，水平井长度为280m，蒸汽预热阶段，水平井采用长管注，短管采的预热方式。

进一步地，设置多个水平井和直井组成的注采井对，多个水平井相互平行，多个水平井之间的井距为100m。

由于在水平井火驱辅助重力泄油前对水平井进行了压裂，压裂规模可控制，优化缝长、缝宽和导流能力等参数，预热后形成水热力学通道，可有效引导火驱前缘向横向扩展，采收率提高，增大火驱波及范围，火驱前缘沿水平井筒方向锥进减弱，火驱前缘推进更平稳，现场操作更稳定安全。

本发明还具有如下效果：

1)可以扩大井距，增加单井组控制储量，因此技术适用范围更广，油层有效厚度大于4m的稠油，可以考虑使用该新技术；

2)压裂规模可控制，优化缝长、缝宽和导流能力等参数，预热后形成水热力学通道，可有效引导火驱前缘向横向扩展，增大火驱波及体积；

3)因高导流能力水平裂缝的存在，火驱前缘波及范围扩大，空气注入能力提高，采油速度也会相应提高，投资回收快，降低了资金投入的风险；

4)与单水平火驱相比，压裂单水平井火驱，火驱前缘沿水平井筒方向锥进减弱，生产操作稳定安全，现场实施控制难度低。

附图说明

图1示出了沿水平井筒剖面方向，未压裂无水平裂缝时火驱波及范围示意图；

图2示出了沿垂直水平井筒剖面方向，未压裂无水平裂缝时火驱波及范围示意图；

图3用立体图示出了根据本发明实施例的采油方法；

图4示出了沿水平井筒剖面方向，根据本发明实施例的压裂有水平裂缝时时火驱波及范围示意图；

图5示出了沿垂直水平井筒剖面方向，根据本发明实施例的压裂有水平裂缝时时火驱波及范围示意图。

附图标号说明：

1直井  2水平井  3已燃区域  4火驱前缘(燃烧带)  5结焦带  6可动油区

7原始油区  30、压裂区域  40长管  50短管

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图1和图2示出了现有技术的未压裂无水平裂缝时火驱波及范围，图1和图2中所用的直井和水平井的结构、油藏与图3至图5的直井和水平井的结构、油藏相同，二者区别是，图1和图2水平井未压裂，不具有图3中的压裂区域30，火驱波及区域范围较小，并且沿水平井筒方向火驱前缘燃烧带4锥进较快，导致已燃区域3横向扩展范围小，同样井距条件下产油量和采收率要明显差于水平井压裂情况。

如图3至图5所示，本发明具体步骤操作流程如下：

①本发明采用的油藏参数为：油藏深度＜1000m；油层厚度＞4m；油层平面渗透率＞500md，油层垂向渗透率＞200md；原油粘度＞2000mPa.s；含油饱和度＞50％；净毛比＞0.7；

②设置一口水平井2位于油层底部，水平井2包括与水平方向平行的水平井以及与水平方向呈小角度夹角的水平井，例如包括与水平方向呈小于15度夹角的水平井，并利用水平井2对水平井周围储层进行压裂填砂改造，形成高导流能力水平缝，其中压裂是指：利用地面高压泵组，将高粘液体以高过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝，再以压裂砂充填，形成充填裂缝。压裂已是现有的成熟技术，可以根据实际工况采取合适的压裂措施；较佳的做法，直井1布置在水平井2的趾端，且直井底部在水平井趾端的正上方2-4m处；然后进行水平井火驱辅助重力泄油，水平井火驱辅助重力泄油包括下面三个阶段：蒸汽预热阶段、点火阶段和生产阶段；

③蒸汽预热阶段，水平井采用长管注40，短管50采的预热方式，直井1采用低压吞吐生产，这样，可以在蒸汽预热阶段，水平井2和直井1也能产出一定量的原油，增加生产效率；预热时间4-6个月，加热水平井裂缝、以及直井1和水平井2和附近地层并促进井间热连通，为后续点火、注气、采油提供基础；

④点火阶段，直井采用电点火或是化学点火方式点燃油层，促使油层实现高温稳定燃烧状态，直井点火时，要停止低压吞吐生产，换下低压吞吐生产的管柱；

⑤生产阶段用直井连续注空气，空气与结焦带(焦炭)发生燃烧就地放出热量，加热裂解的原油利用自身重力从水平裂缝和水平井中产出。压裂单水平井和直井组合构成了一对注采井组。压裂区域30为水平井压裂区域，判断裂缝的形态，一般根据最大主应力原理，裂缝总是产生于强度最弱、阻力最小的方向，即岩石破裂面平行于最大主应力轴方向。一般情况下，地层埋深小于1000m时，垂直方向为最小主应力方向，因此形成水平缝；地层埋深大于1000m时，水平方向为最小主应力方向，因此形成垂直缝。

图4中水平井压裂产生压裂区域30，压裂作用区域导流能力较强，为水热力学通道，火驱前缘4将顺着裂缝扩展。如图5所示，火驱前缘4横向扩展较远，未波及区域相对而言较少。整体看火驱波及区域明显高于不压裂的情况，同时由于裂缝导流能力的增强，火驱前缘燃烧带沿整个水平井筒长度方向扩展更平稳，锥进更小，现场操作也更稳定安全。

实施例1

油田区块数值模拟研究中，模型做了没有水平裂缝和有水平裂缝的对比。油藏基本参数：孔隙度30％，含油饱和度75％，渗透率2000md，油层厚度10m，油藏温度下原油脱气粘度500000mPa.s。预热阶段注采参数：井底干度75％，蒸汽最大注入压力4.0MPa。点火阶段注气参数：井底注入空气温度480℃，日注空气5000立方米。

井网基本参数：水平井长度200m，水平井井距100m。

裂缝基本参数：研究表明，裂缝的渗透率一般为几百到几千达西，缝宽一般为4-10mm，考虑到数值模拟模型网格最小0.2m，本次模拟裂缝的渗透率设为300000md(300达西)，模拟最大裂缝半径40m(井距0.4倍)。

1)当模型不考虑裂缝时，最大注空气量只有10000立方米左右，最大日产油只有10立方米，采收率40％左右；

2)当模型考虑水平裂缝时，最大日注空气量可以达到20000立方米，最大日产油21立方米，采收率80％。

实例2

某油藏深度200m，油层厚度10m，油层水平渗透率2000md，油层温度18℃；油藏温度下原油脱气粘度500000mPa.s，含油饱和度75％，油层倾角6°。预热阶段注采参数：井底干度75％，蒸汽注入压力3-4MPa，日注蒸汽70-80吨每天。点火阶段注气参数：井底注入空气温度经电点火器加热后达到480℃以上，日注空气3000-4000立方米。

裂缝基本参数：压裂缝宽为4-10mm，最大裂缝半径40-50m。

1)根据油藏特征进行筛选，符合压裂单水平井火驱辅助重力泄油筛选标准：油藏深度＜1000m；油层厚度＞4m；油层平面渗透率＞500md，油层垂向渗透率＞200md；原油粘度＞2000mPa.s；含油饱和度＞50％；净毛比＞0.7；

2)水平井段长设计为280m，一口水平井平行于地层倾角方向布置，趾端位于高部位，跟端位于低部位，直井布置于构造高部位，且直井底部在水平井趾端的正上方2-4m处，直井射开油层上部，这样，在保证水平井安全的情况下，实现了直井能够点燃井底油层的上部；

3)首先对水平井压裂，常规压裂技术条件下，水平缝缝宽一般为4-10mm，最大裂缝半径40-50m，可以采用现有的合适的压裂工艺来实现。当满足压裂缝宽为4-10mm，且最大裂缝半径40m-50m时，可以扩大有效控制油藏波及区域，提高火烧最终采出程度；

4)蒸汽预热阶段，水平井采用长管40注蒸汽，短管50采油的预热方式，长管注，短管采是一种常用的采油方式，即水平井中注汽管的长度大于采油管的长度，以便实现充分注汽，蒸汽温度为200度左右；直井采用低压吞吐生产，预热时间4-6个月，加热水平井裂缝、注采井附近地层并促进井间热连通，为后续点火、注气、泄油提供基础；

5)点火阶段，直井采用电点火点燃油层，日注空气5000-7000立方米，促使油层实现高温稳定燃烧状态；

6)生产阶段用直井连续注空气，日注常温空气12000-15000立方米，空气与结焦带5(焦炭)发生燃烧就地放出热量，加热裂解的原油(来自可动油区6)利用自身重力从水平裂缝和水平井中产出，可动油区6逐渐向原始油区7延伸，使得原油不断生产出来。

本发明将压裂技术和单水平井火驱辅助重力泄油开采技术结合，充分发挥了水平裂缝引导火驱前缘扩展和重力辅助泄油的双重优势，能经济有效开发油层厚度大于4m的稠油油藏。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种采油方法，用于开采水平井中的原油，其特征在于，所述采油方法包括：

步骤A：对水平井进行压裂；

步骤B：对经过压裂的水平井进行水平井火驱辅助重力泄油。

2.如权利要求1所述的采油方法，其特征在于，所述水平井位于油层底部，在所述水平井的趾端的正上方设置直井，通过所述直井对所述水平井进行火驱。

3.如权利要求1所述的采油方法，其特征在于，所述步骤B中包括：依次进行的蒸汽预热阶段、点火阶段和生产阶段，其中，蒸汽预热阶段中，水平井采用长管注，短管采的预热方式，直井采用低压吞吐生产。

4.如权利要求3所述的采油方法，其特征在于，直井采用电点火或化学点火方式。

5.如权利要求3所述的采油方法，其特征在于，生产阶段中，直井连续注空气。

6.如权利要求3所述的采油方法，其特征在于，所述采油方法采用的油藏基本参数为：油藏深度＜1000m，油层厚度＞4m，孔隙度30％，油层平面渗透率＞500md，油层垂向渗透率＞200md；原油粘度＞2000mPa.s；含油饱和度＞50％；净毛比＞0.7，油藏温度下原油脱气粘度500000mPa.s，预热阶段注采参数：井底干度75％，蒸汽最大注入压力4.0MPa。

7.如权利要求6所述的采油方法，其特征在于，油藏深度200m，油层厚度10m，油层水平渗透率2000md，油层温度18℃；含油饱和度75％，油层倾角小于10度，水平井长度大于150m，小于350m，平行于油层设置，水平井的趾端高于水平井的跟端设置，水平井的跟端设有注采管柱，蒸汽注入压力3-4MPa；

先对水平井压裂，针对目前井距100m的井网，当满足压裂缝宽为4-10mm，且最大裂缝半径40m-50m时，以便扩大有效控制油藏波及区域，提高火烧最终采出程度；

然后进行蒸汽预热，蒸汽预热阶段，直井采用低压吞吐生产，预热时间4至6个月；

点火阶段注气参数：井底注入空气温度480℃，日注空气5000-7000立方米，直井采用电点火；

生产阶段用直井连续注空气，最大日注汽量为40000立方米。

8.如权利要求7所述的采油方法，其特征在于，油层倾角为6°，水平井长度为280m，蒸汽预热阶段，水平井采用长管注，短管采的预热方式。

9.如权利要求1所述的采油方法，其特征在于，设置多个水平井和直井组成的注采井对，多个水平井相互平行，多个水平井之间的井距为100m。

10.如权利要求2所述的采油方法，其特征在于，所述直井底部在水平井趾端的正上方2-4m处，所述直井射开油层上部。

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