CN103114830A

CN103114830A - 一种富气驱水/气交替注入方法

Info

Publication number: CN103114830A
Application number: CN2013100865327A
Authority: CN
Inventors: 王生奎; 魏旭光; 李拓; 于春生; 李一波; 张凤丽; 魏跃进
Original assignee: 王生奎
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CN103114830B

Abstract

本发明公开了一种富气驱水/气交替注入方法，采用受效油井产出气密度作为确定每个WAG注入周期中的富气注入量、水注入量和总WAG周期数的指标。本发明的富气驱水/气交替注入方法，采用受效油井产出密度变化特征来定量设计各WAG周期中富气利用率高的气段塞与残余富气回采率大的水段塞，以及总WAG周期数，能使注气项目获得最大采收率与经济效益，经实验室与其它类型WAG注入方法比较，在采收率与累计净现金流等指标上具有明显的优势。

Description

一种富气驱水/气交替注入方法

技术领域

本发明属于注气提高原油采收率技术，尤其涉及一种富气驱水/气交替注入方法。

背景技术

通常用来注气提高采收率的气体大致分为烃类气体（甲烷（也称干气）、液化石油气等）和非烃类气体（CO₂、N₂及烟道气等）。而烃类气又可根据中间组分（C₂～C₆）的含量分为富气（通常由甲烷和液化石油气按一定配比配制，C₂～C₆组分含量一般在30%～50%之间）和贫气，两者与地下原油传质机理也有所不同，富气驱以凝析作用为主，贫气驱以蒸发（也称汽化）作用为主。与贫气驱相比，富气驱替效率高，适应油藏地质条件范围宽，但影响驱替效果的因素也多，同时注入富气的成本相对较高。因此，在实际应用中富气利用率既驱替效果是关注的焦点。

在注气过程中，流度控制是核心问题。为改善不利流度比影响，有效提高注入气波及效率，改善富气驱替原油效果，水/气交替（Water-altering-gas，简称WAG）注入广泛采用，并逐渐发展成了普通型WAG、Hybrid WAG（在一个大气段塞后设计一小段塞WAG型）、SWAG（水气同时注入型）、Tapering及DUWAG（与Tapering类似，段塞逐渐缩小的WAG型）等。

当前，在各型WAG注入方案优化设计时，先设定一组或多组方案，后据各组方案的模拟驱替效果（如采收率、换油率（产油量/注气量）、累计净现金流等）的评价指标的优劣来选择最佳方案。这种传统的设计思路忽略了富气注入量与波及范围内剩余油量之间的定量关系。同时，在各型富气驱WAG中现行的方案优化评价指标存在缺陷或取参数难的问题。在富气驱替过程中富气中大量的中间组分凝析到原油中并最终以液态相存在于产出油中，不宜准确地计算出产出油中这部分凝析烃的产量；换油率指标忽略了注入富气的回采率，富气回采率影响着整个项目经济效益；而累计净现金流指标存在取参数难的问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种新的富气驱WAG方法，该方法为富气驱EWAG（EfficientWAG，高效率水/气交替）注入方法，可定量确定每个WAG注入周期中的富气注入量、水注入量以及总WAG周期数，能使注气项目获得最大采收率与经济效益。

本发明的技术方案：一种富气驱水/气交替注入方法，采用受效油井产出气密度作为确定每个WAG注入周期中的富气注入量、水注入量和总WAG周期数的指标。

所述富气驱水/气交替注入方法，根据受效油井产出气密度与累计注入量关系曲线上产出气密度的变化特征确定每个WAG注入周期中的富气注入量、水注入量和总WAG周期数。

所述富气驱水/气交替注入方法，包括如下步骤：

1）获得注入富气和受效油井伴生气密度；

2）将富气从注入井中持续注入，连续获取受效油井产出气密度，根据累计注入量和产出气密度值，绘制产出气密度与累计注入量关系曲线，累计注入量用PV(空隙体积)表示；

3）在产出气密度与累计注入量关系曲线上出现产出气密度的明显下降点A；A点后产出气密度持续低值后出现上升拐点B，停止注入富气；计算当前WAG周期的富气注入量；

4）注入井重新注入富气达到3）步骤计算的当前WAG周期的富气注入量时停止注入富气，开始注水，从B点继续绘制产出气密度与累计注入量关系曲线，在继续绘制的产出气密度与累计注入量关系曲线上出现产出气密度值的上升期、下降期和稳定平台期，在下降期到稳定平台期的平台期拐点C出现后，停止注水；计算当前WAG周期的注水量；

5）注入井重新注水，达到4）步骤计算出的当前WAG周期的注水量时停止注水，开始注入富气，从C点继续绘制产出气密度与累计注入量关系曲线，按照步骤2）到步骤4）进行下一WAG周期注入；

6）当新的WAG周期的产出气密度与累计注入量关系曲线上不再出现下降点A时，停止注富气，注入井中注水，结束WAG周期。

所述上升拐点B可以通过观察产出气密度与累计注入量关系曲线获得，或者通过对产出气密度低值到上升段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。

所述当前WAG周期的富气注入量为：当前WAG周期B点对应的累计注入量减去当前WAG周期A点或前一WAG周期C点对应的累计注入量。

所述平台期拐点C可以通过观察产出气密度与累计注入量关系曲线获得，或者通过对产出气密度下降到平台期段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。

所述当前WAG周期的注水量为：当前WAG周期C点对应的累计注入量减去当前WAG周期B点对应的累计注入量。

所述富气驱水/气交替注入方法在计算机上模拟进行，采用具备组分模拟功能的数值模拟平台进行模拟。

本发明的原理：

富气驱WAG注入过程示意图见图1。其凝析过程特征为：1）当注入气与油藏流体接触时，富气的中间烃（C₂～C₆）组分凝析到原油中，注入气逐渐变贫，最终失去凝析能力；2）失去凝析能力的贫气超覆原油向前运动；3）当更多的注入富气进入油藏时，大量中间组分凝析到混合带后缘，原油性质发生质的变化并变得易于流动，并被后续注入的驱替剂驱替从油井产出；4）油井生产特征表现为：一段贫气后是混合带。

从凝析过程得知，当大量失去凝析能力的贫气超覆油藏流体达到油井井底并产出后，受贫气的影响，油井产出气中C₂～C₆组分含量与伴生气中的C₂～C₆组分含量相比有所下降；当波及区内原油被适量富气“彻底”富化形成混合带并从油井产出后，油井产出气中C₂～C₆组分含量恢复到伴生气的水平。该阶段富气利用率最高，相应地富气的驱替效率也最高。反之，当富气注入量不足，被富化的原油量有限，部分原油继续残余在地下，原油采收率较低；当富气过剩时，后续过剩的富气未与足够原油充分凝析并完全丧失凝析能力后就被逐渐排出，此时富气利用率就会降低，单位体积富气驱替效率变差，油井产出气中C₂～C₆组分含量将会远高于伴生气中的含量，并随着这种不利程度的加剧，油井产出中C₂～C₆含量上升并迅速接近注入富气的水平。

在注富气阶段，由于注入富气的扩散和弥散等因素，地层中会形成一定量的残余富气（丧失部分凝析能力的注入富气）饱和度。气-水切换后，注入水驱替残余在地层中的残余富气，残余富气从油井产出量增加，油井产出气中C₂～C₆组分含量保持在相对较高的水平；当注入水波及到整个富气波及区并在某种程度上到达改善和调整波及区油水系统重新分布的目的时，残余富气产出量下降，产出气中C₂～C₆组分含量下降到某一值并逐渐趋于稳定。该阶段单位体积水段塞的富气回采率最高。反之，如注水量不足，一方面影响富气的回采率，另一方面达不到改善和调整波及区油水系统重新分布及扩大后续富气波及体积的目的；如水段塞过量时，单位体积水段塞的残余富气回采率变差。

在富气驱WAG过程中，无论是实验室还是在矿场，实时监测产出气中每个组分含量的变化是不实际的。如上所述，C₂～C₆组分含量的变化可以反映富气利用率，表征富气驱替效率。而在给定温度、压力条件下，产出气中C₂～C₆组分含量的变化可以用更易获取的物理量（气体密度）来间接表征，产出气密度与产出气C₂～C₆中间组分含量呈正相关关系。

本发明的富气驱水/气交替注入方法，采用受效油井产出密度变化特征来定量设计各WAG周期中富气利用率高的气段塞与残余富气回采率大的水段塞，以及总WAG周期数，能使注气项目获得最大采收率与经济效益，经实验室与其它类型WAG注入方法比较，在采收率与累计净现金流等指标上具有明显的优势。

附图说明

图1是富气驱WAG注入示意图；

图2是WAG注气阶段油井产出气密度与注入井累计注入量关系曲线；

图3是WAG注水阶段油井产出气密度与注入井累计注入量关系曲线；

图4是EWAG实施例中的油井产出气密度与注入井累计注入量关系曲线。

具体实施方式

本发明的技术方案：一种富气驱水/气交替注入方法，包括如下步骤：

1、实验室计算标况条件下注入富气和受效油井伴生气密度，单位kg/m³。

2、将富气从注入井中持续注入，连续获取受效油井产出气密度，根据累计注入量和产出气密度值，绘制产出气密度与累计注入量关系曲线，累计注入量用PV(空隙体积)表示；当油井产出气密度达到注入富气密度的90%以上时停止注入；

3、在第2步绘制的产出气密度与累计注入量曲线上（如图2所示），观察油井产出气密度变化特征。找出油井产出气密度明显下降点，标记为A点。在A点后呈现产出气密度下降并保持低值相对一段时间后出现迅速上升特征，找出产出气密度低值到上升段第1个拐点，并标记为B点。B点可通过观察法或对产出气密度低值到上升段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。则当前WAG周期的富气注入量为：当前WAG周期B点对应的累计注入量减去当前WAG周期A点或前一WAG周期C点对应的累计注入量。

4、在第3步后，注入井重新连续注入富气，当富气注入量达到第3步确定的当前周期富气注入量时注入井接换成注水，接着B点继续绘制油井产出气密度与累计注入量关系曲线。当出现产出气密度下降并趋于稳定的平台期时停止注入；第4步中注入当前WAG周期的富气量这一阶段产出气密度变化情况不绘制在产出气密度与累计注入量关系曲线上。

5、在第4步绘制的产出气密度与累计注入量曲线上（如图3所示），观察油井产出气密度变化特征。在B点后产油井产出气密度呈现先上升后下降并趋于稳定特征，找出产出气密度高值到稳定段的拐点，并标记为C点。C点可通过观察法或者通过对产出气密度下降到平台期段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。则当前WAG周期的注水量为：当前WAG周期C点对应的累计注入量减去当前WAG周期B点对应的累计注入量；

6、在第5步后，注入井接着富气注入结束点重新注水并达到当前WAG周期的注水量时开始注富气，接着当前WAG周期产出气密度与累计注入量关系曲线C点继续绘制曲线，重复第2步～第5步开始下一周期WAG注入。第6步中注入当前WAG周期的注水量这一阶段产出气密度变化情况不绘制在产出气密度与累计注入量关系曲线上。

7、当前WAG周期中注富气初时的产出气密度与前一WAG周期结束注水时的产出气密度相比，如当前WAG周期的产出气密度与累计注入量关系曲线上无明显的下降点A出现且迅速上升，则停止注入富气，注入井开始注水，结束WAG注入周期。

对注入富气、受效油井伴生气密度和受效油井产出气密度可在计算机上模拟计算的方式获得，其方法是本领域技术人员熟知的技术，在此不进行赘述。

下面以本发明的实际运用，富气驱高效水/气交替（简称富气驱EWAG）注入段塞模拟设计的实例来进一步说明本发明的方法。

实施例：以某区块实际资料，结合Eclipse E300组分数值模拟器进行富气驱EWAG注入详细说明。

1）用于Eclipse-E300组分模拟器数据的准备。

M区块属于中-高孔高渗海相砂岩油藏，平均埋深1400m。研究区目标层位平均油层厚度7.8m，平均孔隙度21%，平均渗透率1464mD；油藏饱和压力11.4MPa，目前地层压力10.2MPa，油藏温度83.9℃；原油粘度0.515mPa.s。研究区目标层位高含水停产，采出程度高达55.4%。用研究区目标层油藏储层参数建立了一个不规则三层网格模型。选择“一注五采”井组开展研究，井组控制区1.025km²，孔隙体积170.5×10⁴m³，原始地质储量130.19×10⁴m³，剩余地质储量57.97×10⁴m³。用Eclipse-E300（2006版）建立了9组分模拟数值模型。用37%的液化石油气和63%干气组分注入富气开展模拟研究。原油、干气、LPG组成见表1。

注入井定注入量600m³/d（地下体积），受效油井控制井底压力10MPa。关井条件为综合含水率98%。

表1原油与注入气摩尔组成

组分	原油	干气	液化石油气
				C1+	21.62	75.56	0.31
C2+	3.82	14.80	1.11
				C3	2.39	6.45	82.42
C4+	7.6	3.12	16.16
				C6+	18.2	0.07	0
C8+	17.01	0	0
				C10+	14.71	0	0
C13+	9.63	0	0
				C18+	5.02	0	0
合计	100.00	100.00	100

2）富气驱EWAG注入设计

(1)实验室计算注入富气和受效油井伴生气密度，单位kg/m³。本例中富气和受效油井伴生气密度分别为1.37kg/m³和0.904kg/m³；

(2)将富气从注入井中持续注入，连续获取受效油井产出气密度，根据累计注入量和产出气密度值，绘制产出气密度与累计注入量关系曲线，累计注入量用PV(空隙体积)表示；当油井产出气密度达到注入富气密度的90%时停止注入；

(3)在第2步绘制的产出气密度与累计注入量曲线上，观察富气驱水/气交替注入方法产出气密度变化特征。找出油井产出气密度明显下降点，标记为A点。在A点后呈现产出气密度下降并保持低值相对一段时间后出现迅速上升特征，找出产出气密度低值到上升段第1个拐点，并标记为B点。B点可通过观察法或对产出气密度低值到上升段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。则当前WAG周期的富气注入量为：当前WAG周期B点对应的累计注入量减去当前WAG周期A点或前一WAG周期C点对应的累计注入量。

(4)在第3步后，注入井重新连续注入富气，当富气注入量达到第3步确定的当前周期富气注入量时注入井接换成注水，接着B点继续绘制油井产出气密度与累计注入量关系曲线。当出现产出气密度下降并趋于稳定平台期时停止注入；

(5)在第4步绘制的产出气密度与累计注入量曲线上，观察油井产出气密度变化特征。在B点后产油井产出气密度呈现先上升后下降并趋于稳定特征，找出产出气密度高值到稳定段的拐点，并标记为C点。C点可通过观察法或者通过对产出气密度下降到平台期段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。则当前WAG周期的注水量为：当前WAG周期C点对应的累计注入量减去当前WAG周期B点对应的累计注入量；

(6)在第5步后，注入井接着富气注入结束点重新注水并达到当前WAG周期的注水量时开始注富气，接着当前WAG周期产出气密度与累计注入量关系曲线C点继续绘制曲线，重复第2步～第5步开始下一周期WAG注入。

(7)当前WAG周期中注富气初时的产出气密度与前一WAG周期结束注水时的产出气密度相比，如当前WAG周期的产出气密度与累计注入量关系曲线上无明显的下降点A点即迅速上升，则结束注气，注入井开始注水，WAG注入周期结束。

本实施例根据上述步骤共设计3个WAG注入周期，实施例的3个WAG注入周期累计注入量与产出气密度关系曲线见图3，每个WAG注入周期的注入量见表2。

3）EWAG注入方案与其它常用的WAG注入方案模拟效果对比

为验证EWAG注入方案较其它矿场普遍采用的WAG型注入方案的优势，针对实施例设计了富气累计地下注入量相同的普通WAG（1:1）和Hybrid WAG与EWAG注入方案并进行驱替效果数值模拟计算。

各型WAG注入预测效果评价指标选用累计净现金流、OOIP采收率及液化气回采率。OOIP采收率计算时，产出油量中OOIP采出量计算方法为：假定驱替过程中OOIP采出部分的原油中各组分相对含量不变，以其中独有（液化气中不存在）的中间组分含量为基础配比原油中其它组分含量，即可求得OOIP采出量。累计净现金流计算考虑累计产油量收益、地面液化气回收量收益、注入富气中液化气成本及桶液操作成本，经济参数取区块实际数据和对原油市场预测数据。

各型WAG注入设计结果与模拟预测指标评价结果见表2。

表2各型WAG注入设计结果与模拟预测指标评价结果

从表2看出，用本发明EWAG设计的注入方案在OOIP采收率、液化石油气回采率及累计净现金流方案评价指标上较其它类型WAG注入方案具有明显优势。

Claims

1.一种富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，采用受效油井产出气密度作为确定每个WAG注入周期中的富气注入量、水注入量和总WAG周期数的指标。

2.根据权利要求1所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，所述富气驱水/气交替注入方法，根据受效油井产出气密度与累计注入量关系曲线上产出气密度的变化特征来确定每个WAG周期中富气注入量、水注入量及总WAG周期数。

3.根据权利要求2所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，所述富气驱水/气交替注入方法，包括如下步骤：

1）获得注入富气和受效油井伴生气密度；

4.根据权利要求3所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，所述上升拐点B通过观察产出气密度与累计注入量关系曲线获得，或者通过对产出气密度低值的平台期到上升段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。

5.根据权利要求3所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，当前WAG周期的富气注入量为：当前WAG周期B点对应的累计注入量减去当前WAG周期A点或前一WAG周期C点对应的累计注入量。

6.根据权利要求3所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，所述平台期拐C点通过观察产出气密度与累计注入量关系曲线获得，或者通过对产出气密度下降到平台期段进行多项式拟合回归后求多阶导数获得。

7.根据权利要求3所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，当前WAG周期的注水量为：当前WAG周期C点对应的累计注入量减去当前WAG周期B点对应的累计注入量。

8.根据权利要求3所述的富气驱水/气交替注入方法，其特征在于，所述富气驱水/气交替注入方法在计算机上模拟进行，采用具备组分模拟功能的数值模拟平台进行模拟。