CN105696997A - 多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法 - Google Patents

多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法 Download PDF

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CN105696997A CN201610195661.3A CN201610195661A CN105696997A CN 105696997 A CN105696997 A CN 105696997A CN 201610195661 A CN201610195661 A CN 201610195661A CN 105696997 A CN105696997 A CN 105696997A
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Abstract

本发明涉及一种多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,包括以下步骤:对水平井井筒进行分段压裂,形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝;在每一条奇数级裂缝的位置分别设置单向阀,在每一条偶数级裂缝的位置分别设置配注阀;先利用天然能量开采一段时间,再利用间隔裂缝注水吞吐开采,自动关闭单向阀,自动开启配注阀,同时向油套环形空间内注水进行驱替,注入水进入偶数级裂缝;焖井后开井采油,自动开启单向阀,原油从奇数级裂缝产出并进入油管,置换出来的原油和注入水的混合物从偶数级裂缝产出并进入油套环形空间,继而进入油管产出。该方法提高了油井产量,减少了作业成本,具有广泛的应用前景。

Description

多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法
技术领域
[0001] 本发明属于油气藏开发技术领域,具体设及一种多级压裂水平井缝间间隔注水吞 吐采油方法。
背景技术
[0002] 多级压裂水平井是低渗、致密油藏普遍采用的增产方式,但是此类井利用天然能 量开采一段时间后地层压力普遍下降较快,必须对其进行有效的能量补充。常规补充能量 的井网形式是直井注水和多级压裂水平井采油,在水平井周围布置直井,注入水容易沿裂 缝突进,导致某些裂缝及早见水,造成水平井水淹,产量迅速下降。此外同一多级压裂水平 井注水吞吐则会使得油墙推离较远,开井时难W充分开采。因此,急需开发一种新型的多级 压裂水平井采油技术,W解决现有技术存在的缺陷。
[0003] 申请公布号为CN105114048A的发明专利公开了一种水平井分段压裂同井注采采 油方法,该方法通过水平井分段压裂,在油层不同部位产生多条垂直于水平井筒的压裂裂 缝,选取其中一条裂缝作为流体注入通道,与之相邻的两侧的裂缝作为原油采出通道,驱替 原油沿着位于中间的裂缝向两侧裂缝流动;结合双油管分段封隔技术,在水平井内将此裂 缝与相邻的两个裂缝进行封隔,流体从中间裂缝注入,驱替原油从两侧相邻的裂缝流至水 平井筒,产出液沿着另一个油管通道产出井筒,从而在同一水平井内形成分段同井注采系 统。该技术方案比较复杂,在水平井内,每次只能对Ξ条裂缝进行注水和采油,运Ξ条裂缝 完成注水和采油后,才能对与其相邻的另外Ξ条裂缝进行注水和采油,可见生产工序多,生 产效率低;而且只能从中间的裂缝注入水,从与其相邻的两侧的裂缝产油,中间的裂缝不能 同时产油,因此没有利用所有的裂缝产油,产油量还有待提高;此外该技术方案不能定量评 价总产油量W及每条裂缝的产油量。
发明内容
[0004] 为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种多级压裂水平井缝间间隔注水吞 吐采油方法,按照先后顺序包括W下步骤:
[0005] 步骤一:对水平井井筒进行分段压裂,形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝;
[0006] 步骤二:在每一条奇数级裂缝的位置分别设置单向阀,在每一条偶数级裂缝的位 置分别设置配注阀;
[0007] 步骤在生产初期,利用天然能量开采一段时间,直至井底压力下降至泡点压 力;
[0008] 步骤四:利用裂缝间隔注水吞吐开采,自动关闭单向阀,自动开启配注阀,同时向 油管与套管之间形成的油套环形空间内注水进行驱替,注入水进入偶数级裂缝;
[0009] 步骤五:关闭井口炯井,原油与注入水进行渗吸置换;
[0010] 步骤六:打开井口采油,自动开启单向阀,原油从奇数级裂缝产出并进入油管,置 换出来的原油和注入水的混合物从偶数级裂缝产出并进入油套环形空间,继而进入油管产 出,当产量低于经济极限产量时,进入下一轮吞吐。
[0011] 本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,是在同一个压裂水平井 中,利用油管与套管形成油套环形空间,从油套环形空间中注水进行驱替,注入水进入偶数 级裂缝,即二级、四级、六级、八级等裂缝;关井炯井一段时间后再开井采油,自动开启单向 阀,原油从奇数级裂缝产出并进入油管,置换出来的原油和注入水的混合物从偶数级裂缝 产出并进入油套环形空间,继而进入油管。
[0012] 油套环形空间注水驱替过程:注入水从油套环形空间进入,在一级、Ξ级、五级、屯 级、九级等奇数级裂缝的射孔位置安装单向阀,使注入水无法进入运些奇数级裂缝,而原油 则可W从运些奇数级裂缝中产出。运种注水驱替采油方法可W使从偶数级裂缝中注入的水 同时向与其相邻的两侧的奇数级裂缝驱替,在垂直水平井筒方向上实现均匀驱油,进而提 高波及面积,改善驱油效果。
[0013] 优选的是,步骤一中,压裂裂缝至少为Ξ级。更为优选的是九级裂缝。
[0014] 在上述任一方案中优选的是,步骤二中,单向阀安装在奇数级裂缝的射孔位置,配 注阀安装在偶数级裂缝的注水孔位置。
[0015] 在上述任一方案中优选的是,步骤Ξ中,利用天然能量开采时,单条裂缝产量的计 算模型为:
[0016]
Figure CN105696997AD00061
[0017] 式中,μ--原油粘度,m化· S;
[001引 k--储层渗透率,皿2;
[0019] kf--裂缝渗透率,μπι2;
[0020] W--裂缝宽度,cm;
[0021] h-储层厚度,cm;
[0022] Bo-体积系数;
[0023] Pi--裂缝楠圆边界压力,l〇-iMPa;
[0024] pw--井底压力,l〇-iMPa;
[0025] α--楠圆长半轴,cm;
[0026] xf--裂缝半长,cm;
[0027] qfi--利用天然能量开采时,单条裂缝产量,cm3/s ;
[002引 G--启动压力梯度,MPa/cm;
[0029] S-表皮系数。
[0030] 在上述任一方案中优选的是,利用天然能量开采时,各条裂缝总产量的计算模型 为化=η X qf 1,式中:η--总裂缝条数。
[0031] 在上述任一方案中优选的是,步骤六中,利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝 中的单条裂缝产量的计算模型为:
[0032]
Figure CN105696997AD00071
[0033] 式中,μ--原油粘度,mPa · S;
[0034] k--储层渗透率,皿2;
[0035] kf--裂缝渗透率,μπι2;
[0036] W--裂缝宽度,cm;
[0037] h--储层厚度,cm;
[003引 B。--体积系数;
[0039] 化--地层边界压力,l〇-iMPa;
[0040] pw--井底压力,l〇-iMPa;
[0041 ] α--楠圆长半轴,cm;
[0042] xf--裂缝半长,cm;
[0043] qf2一一利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量,cmVs;
[0044] G--启动压力梯度,MPa/cm;
[0045] A--楠圆长轴,cm;
[0046] L--水平段长度,cm;
[0047] S--表皮系数。
[0048] 在上述任一方案中优选的是,利用裂缝间隔注水吞吐开采时,各条产油裂缝总产 量的计算模型为化=N X qf2,式中:N--产油裂缝条数。
[0049] 在上述任一方案中优选的是,利用天然裂缝间隔注水吞吐开采过程中,各条注水 裂缝总注水量的计算模型为始幢=(qfi+qf2)Xn,式中:η-一总裂缝条数;qfi-一利用天然 能量开采时,单条裂缝产量,cmVs;qf2-一利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单 条裂缝产量,cmVs。
[0050] 在上述任一方案中优选的是,利用天然裂缝间隔注水吞吐开采过程中,单条注水 裂缝的注水量的计算模型为
Figure CN105696997AD00072
;式中:b-一注水裂缝条数。
[0化1]在上述任一方案中优选的是,步骤五中,炯井时间至少十五天。
[0052]本发明的注水吞吐采油机理如下:首先沿着压裂裂缝注水,然后炯井,最后开井采 油。注入水从压裂裂缝向两侧推进,关井后,在毛细管力作用下,使注入水与基质孔喉中的 油气产生置换,导致产层中的油水重新分布,亦即产生渗吸现象,置换出孔隙中的油。开井 生产后,被置换出来的油与注入水一起被采出。注水吞吐采油起到补充地层能量的作用,分 Ξ个阶段:注水升压阶段、关井置换阶段和开井采油阶段。
[0053] (1)注水升压阶段:在注水升压阶段,注入水优先从压裂裂缝网络向基质推进,随 注水量的增加,地层中流体饱和度重新分布,总趋势表现为地层压力升高,水相波及区域含 油饱和度逐渐下降,井底附近下降幅度最大,而水驱前缘附近含油饱和度则稍有上升,运是 由于注水对原油具有驱替作用。
[0054] (2)关井置换阶段:关井过程是油水渗吸置换过程。由于油水置换过程相当缓慢, 因此关井一定时间有利于油水充分置换,地层压力重新分布,此外储集层的亲水性有利于 充分发挥毛管力吸水排油的作用,形成吸水排油的单向对流运动,促使水线逐渐向油层远 处推进。
[0055] (3)开井采油阶段:开井采油阶段是能量释放过程,由于注入水大部分聚集在井底 附近,开采初期含水高,随开采时间的增加逐渐下降,然后再缓慢上升,而日产油有一个先 上升再逐渐递减的过程。
[0056] 本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,工艺简单,操作方便,该方 法应用在同一口水平井上,通过油套环形空间注水和油管采油的方式,注入水从偶数级裂 缝进入地层,关井炯井一段时间后再开井采油,注水裂缝两侧的裂缝及注水裂缝一起采油。 运种方法不仅起到驱替作用,还可W渗吸置换孔隙中的原油,极大地提高驱替效率,同时提 高油井产量,相对于注采井网驱油而言,不用钻注水井,减少作业成本,具有广泛的应用前 景。
附图说明
[0057] 图1为按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法的一优选实施例 的注水驱替过程示意图;
[0058] 图2为为按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法的图1所示实 施例的炯井后开采过程示意图。
[0059] 图中标注说明:1-压裂水平井,2-奇数级裂缝,3-偶数级裂缝,4-油管,5-套管,6- 油套环形空间,7-单向阀,8-配注阀,9-射孔,10-注水孔。
具体实施方式
[0060] 为了更进一步了解本发明的发明内容,下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
[0061] 按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其按照先后顺序包括 W下步骤:
[0062] 步骤一:对水平井井筒进行分段压裂,形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝;
[0063] 步骤二:在每一条奇数级裂缝的位置分别设置单向阀,在每一条偶数级裂缝的位 置分别设置配注阀;
[0064] 步骤在生产初期,利用天然能量开采一段时间,直至井底压力下降至泡点压 力;
[0065] 步骤四:利用裂缝间隔注水吞吐开采,自动关闭单向阀,自动开启配注阀,同时向 油管与套管之间形成的油套环形空间内注水进行驱替,注入水进入偶数级裂缝;
[0066] 步骤五:关闭井口炯井,原油与注入水进行渗吸置换;
[0067] 步骤六:打开井口采油,自动开启单向阀,原油从奇数级裂缝产出并进入油管,置 换出来的原油和注入水的混合物从偶数级裂缝产出并进入油套环形空间,继而进入油管产 出,当产量低于经济极限产量时,进入下一轮吞吐。
[0068] 如图1和图2所示,本实施例的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,是在 同一个压裂水平井1中,利用油管4与套管5形成油套环形空间6,从油套环形空间6中注水进 行驱替,注入水进入偶数级裂缝3,即二级、四级、六级、八级等裂缝;关井炯井一段时间后再 开井采油,自动开启单向阀,原油从奇数级裂缝2产出并进入油管4,置换出来的原油和注入 水的混合物从偶数级裂缝3产出并进入油套环形空间6,继而进入油管产出。
[0069] 油套环形空间注水驱替过程:注入水从油套环形空间6进入,在一级、Ξ级、五级、 屯级、九级等奇数级裂缝2的射孔9位置安装单向阀7,使注入水无法进入运些奇数级裂缝2, 而原油则可W从运些奇数级裂缝2中产出。运种注水驱替采油方法可W使从偶数级裂缝3中 注入的水同时向与其相邻的两侧的奇数级裂缝2驱替,在垂直水平井筒方向上实现均匀驱 油,进而提高波及面积,改善驱油效果。
[0070] 步骤一中,压裂裂缝为九级。在图1中从左向右依次为一级、二级、Ξ级、四级、五 级、六级、屯级、八级和九级。
[0071] 步骤二中,单向阀7安装在奇数级裂缝2的射孔9位置,配注阀8安装在偶数级裂缝3 的注水孔10位置。
[0072] 步骤Ξ中,利用天然能量开采时,裂缝内部径向流,假设裂缝之间不存在干扰,各 条裂缝的产量都相等,不考虑井筒压降的影响,则单条裂缝产量的计算模型为:
[0073]
Figure CN105696997AD00091
[0074] 式中,μ--原油粘度,mPa · S;
[00巧]k--储层渗透率,皿2;
[0076] kf--裂缝渗透率,μπΛ
[0077] W一一裂缝宽度,cm;
[007引h--储层厚度,cm;
[0079] Bo__体积系数;
[0080] Pi--裂缝楠圆边界压力,l〇-iMPa;
[0081 ] pw--井底压力,l〇-iMPa;
[0082] α--楠圆长半轴,cm;
[0083] xf--裂缝半长,cm;
[0084] qf 1一一利用天然能量开采时,单条裂缝产量,cm3/s ;
[00化]G--启动压力梯度,MPa/cm;
[00化]S-表皮系数。
[0087] 利用天然能量开采时,各条裂缝总产量的计算模型为化= nXqfi,式中:η-一总裂 缝条数。本实施例中,η = 9。
[0088] 步骤六中,利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量的计算模 型为:
[0089]
Figure CN105696997AD00101
[0090] 式中,μ--原油粘度,m化· S;
[0091 ] k--储层渗透率,μπι2;
[0092] kf--裂缝渗透率,μπι2;
[0093] W一一裂缝宽度,cm;
[0094] h--储层厚度,cm;
[00巧]B。--体积系数;
[0096] 化--地层边界压力,l〇-iMPa;
[0097] pw--井底压力,l〇-iMPa;
[009引 α--楠圆长半轴,cm;
[0099] xf--裂缝半长,cm;
[0100] qf2一一利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量,cmVs;
[0101] G--启动压力梯度,MPa/cm;
[0102] A--楠圆长轴,cm;
[0103] L一一水平段长度,cm;
[0104] S--表皮系数。
[0105] 利用裂缝间隔注水吞吐开采时,各条产油裂缝总产量的计算模型为化= NXqf2,式 中:N--产油裂缝条数。本实施例中,N=5。
[0106] 利用天然裂缝间隔注水吞吐开采过程中,各条注水裂缝总注水量的计算模型为 0¾瞳=(qfi+qf2) Xn,式中:η--总裂缝条数,即n = 9;qfi--利用天然能量开采时,单条裂 缝产量,cm^s; -一利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量,cm^s。
[0107] 利用天然裂缝间隔注水吞吐开采过程中,单条注水裂缝的注水量的计算模型为
Figure CN105696997AD00102
式中:b--注水裂缝条数。本实施例中,b = 4。
[0108] 步骤五中,炯井时间为Ξ十天。
[0109] 本实施例的注水吞吐采油机理如下:首先沿着压裂裂缝注水,然后炯井,最后开井 采油。注入水从压裂裂缝向两侧推进,关井后,在毛细管力作用下,使注入水与基质孔喉中 的油气产生置换,导致产层中的油水重新分布,亦即产生渗吸现象,置换出孔隙中的油。开 井生产后,被置换出来的油与注入水一起被采出。注水吞吐采油起到补充地层能量的作用, 分Ξ个阶段:注水升压阶段、关井置换阶段和开井采油阶段。
[0110] (1)注水升压阶段:在注水升压阶段,注入水优先从压裂裂缝网络向基质推进,随 注水量的增加,地层中流体饱和度重新分布,总趋势表现为地层压力升高,水相波及区域含 油饱和度逐渐下降,井底附近下降幅度最大,而水驱前缘附近含油饱和度则稍有上升,运是 由于注水对原油具有驱替作用。
[0111] (2)关井置换阶段:关井过程是油水渗吸置换过程。由于油水置换过程相当缓慢, 因此关井一定时间有利于油水充分置换,地层压力重新分布,此外储集层的亲水性有利于 充分发挥毛管力吸水排油的作用,形成吸水排油的单向对流运动,促使水线逐渐向油层远 处推进。
[0112] (3)开井采油阶段:开井采油阶段是能量释放过程,由于注入水大部分聚集在井底 附近,开采初期含水高,随开采时间的增加逐渐下降,然后再缓慢上升,而日产油有一个先 上升再逐渐递减的过程。
[0113] 本实施例的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,工艺简单,操作方便,该 方法应用在同一口水平井上,通过油套环形空间注水和油管采油的方式,注入水从偶数级 裂缝进入地层,关井炯井一段时间后再开井采油,注水裂缝两侧的裂缝及注水裂缝一起采 油。运种方法不仅起到驱替作用,还可W渗吸置换孔隙中的原油,极大地提高驱替效率,同 时提高油井产量,相对于注采井网驱油而言,不用钻注水井,减少作业成本,具有广泛的应 用前景。
[0114] 本领域技术人员不难理解,本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法 包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分W及附图所示出的各部分的任意 组合,限于篇幅并为使说明书简明而没有将运些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明 的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之 内。

Claims (10)

1. 一种多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,按照先后顺序包括W下步骤: 步骤一:对水平井井筒进行分段压裂,形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝; 步骤二:在每一条奇数级裂缝的位置分别设置单向阀,在每一条偶数级裂缝的位置分 别设置配注阀; 步骤Ξ:在生产初期,利用天然能量开采一段时间,直至井底压力下降至泡点压力; 步骤四:利用裂缝间隔注水吞吐开采,自动关闭单向阀,自动开启配注阀,同时向油管 与套管之间形成的油套环形空间内注水进行驱替,注入水进入偶数级裂缝; 步骤五:关闭井口炯井,原油与注入水进行渗吸置换; 步骤六:打开井口采油,自动开启单向阀,原油从奇数级裂缝产出并进入油管,置换出 来的原油和注入水的混合物从偶数级裂缝产出并进入油套环形空间,继而进入油管产出, 当产量低于经济极限产量时,进入下一轮吞吐。
2. 如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:步骤 一中,压裂裂缝至少为Ξ级。
3. 如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:步骤 二中,单向阀安装在奇数级裂缝的射孔位置,配注阀安装在偶数级裂缝的注水孔位置。
4. 如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:步骤 Ξ中,利用天然能量开采时,单条裂缝产量的计算模型为
Figure CN105696997AC00021
式中,μ--原油粘度,mPa · S; k--储层渗透率,μηι2; kf一一裂缝渗透率,μπι2; W--裂缝宽度,cm; h--储层厚度,cm; Bo--体积系数; Pi--裂缝楠圆边界压力,l〇-iMPa; Pw--井底压力,10 iMPa; α--楠圆长半轴,cm; xf--裂缝半长,cm; qfi--利用天然能量开采时,单条裂缝产量,cniVs; G--启动压力梯度,MPa/cm; S--表皮系数。
5. 如权利要求4所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:利用 天然能量开采时,各条裂缝总产量的计算模型为 Qi = nXqfi 式中:η--总裂缝条数。
6. 如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:步骤 六中,利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量的计算模型为
Figure CN105696997AC00031
式中,μ--原油粘度,mPa · S; k--储层渗透率,μπι2; kf一一裂缝渗透率,μπι2; W--裂缝宽度,cm; h--储层厚度,cm; Bo--体积系数; 化--地层边界压力,l〇-iMPa; Pw--井底压力,l〇-iMPa; α--楠圆长半轴,cm; Xf--裂缝半长,cm; Qf2一一利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量,cm^s; G--启动压力梯度,MPa/cm; A--楠圆长轴,cm; L--水平段长度,cm; S--表皮系数。
7. 如权利要求6所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:利用 裂缝间隔注水吞吐开采时,各条产油裂缝总产量的计算模型为 Q2 = NXqf2 式中:N--产油裂缝条数。
8. 如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:利用 天然裂缝间隔注水吞吐开采过程中,各条注水裂缝总注水量的计算模型为 始糧=(qfi+qf2) Xn 式中:η--总裂缝条数; qfi一一利用天然能量开采时,单条裂缝产量,cm^s; Qf2一一利用裂缝间隔注水吞吐开采时,产油裂缝中的单条裂缝产量,cm^s。
9. 如权利要求8所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:利用 天然裂缝间隔注水吞吐开采过程中,单条注水裂缝的注水量的计算模型为
Figure CN105696997AC00041
式中:b--注水裂缝条数。
10.如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法,其特征在于:步 骤五中,炯井时间至少十五天。
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