CN105715240B - 多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，按先后顺序包括以下步骤：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；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；利用间隔裂缝注水开采，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，一段时间后，停止注水，自动关闭配注阀，同时自动开启单向阀，原油从奇数级裂缝产出并进入油管。该方法工艺简单，操作方便，不仅能减少成本，还可实现均匀驱替，提高产量，具有较高的实际应用价值。

Description

多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法

技术领域

本发明属于油气藏开发技术领域，具体涉及一种多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法。

背景技术

多级压裂水平井是提高低渗、致密油藏产量的有效技术。由于低渗、特低渗油藏在利用天然能量开采一段时间后地层压力普遍下降较快，因此需要对其补充能量，以提高此类油藏的开发效果。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，这种方式需要在水平井周围布置直井，还需要考虑水平段长度、裂缝数量、裂缝间距以及井网井型等因素。这种方式存在很多缺陷，一方面成本较高；另一方面注入水容易沿裂缝突进，导致不均匀驱替，一旦水进入裂缝则产量迅速下降。因此，急需开发一种新型的多级压裂水平井采油技术，以解决现有技术存在的缺陷。

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，每次只能对三条裂缝进行注水和采油，这三条裂缝完成注水和采油后，才能对与其相邻的另外三条裂缝进行注水和采油，可见生产工序多，生产效率低，此外该技术方案不能定量评价总产油量以及每条裂缝的产油量。

发明内容

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采油方法，按照先后顺序包括以下步骤：

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；

步骤三：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；

步骤五：注入水进入偶数级裂缝，一段时间后，停止注水，自动关闭配注阀，同时自动开启单向阀，原油从奇数级裂缝产出并进入油管。

本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，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，然后由油管采油，原油从奇数级裂缝生产，即一级、三级、五级、七级、九级等裂缝。

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、三级、五级、七级、九级等奇数级裂缝的射孔位置安装单向阀，使注入水无法进入这些奇数级裂缝，而原油则可以从这些奇数级裂缝中产出。这种注水驱替采油方法可以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。

优选的是，步骤一中，压裂裂缝至少为三级。更为优选的是九级裂缝。

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。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，利用天然能量开采时，单条裂缝产量的计算模型为

式中，μ——原油粘度，mPa·s；

k——储层渗透率，μm²；

k_f——裂缝渗透率，μm²；

w——裂缝宽度，cm；

h——储层厚度，cm；

B_o——体积系数；

p_i——裂缝椭圆边界压力，10^-1MPa；

p_w——井底压力，10^-1MPa；

α——椭圆长半轴，cm；

x_f——裂缝半长，cm；

q_f1——利用天然能量开采时，单条裂缝产量，cm³/s；

G——启动压力梯度，MPa/cm；

s——表皮系数。

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Q₁＝n×q_f1，式中：n——总裂缝条数。

在上述任一方案中优选的是，步骤五中，利用裂缝间隔注水开采时，产油裂缝中的单条裂缝产量的计算模型为

式中，μ——原油粘度，mPa·s；

k——储层渗透率，μm²；

k_f——裂缝渗透率，μm²；

w——裂缝宽度，cm；

h——储层厚度，cm；

B_o——体积系数；

p_e——地层边界压力，10^-1MPa；

p_w——井底压力，10^-1MPa；

α——椭圆长半轴，cm；

x_f——裂缝半长，cm；

q_f2——利用裂缝间隔注水开采时，产油裂缝中的单条裂缝产量，cm³/s；

G——启动压力梯度，MPa/cm；

A——椭圆长轴，cm；

L——水平段长度，cm；

s——表皮系数。

在上述任一方案中优选的是，利用裂缝间隔注水开采时，各条产油裂缝总产量的计算模型为Q₂＝N×q_f2，式中：N——产油裂缝条数。

在上述任一方案中优选的是，利用天然裂缝间隔注水开采过程中，各条注水裂缝总注水量的计算模型为Q_注水量＝KQ_采油量，式中：K——注采比。注采比可人为设定，也可根据现场经验设定，还可经过优化后设定。

在上述任一方案中优选的是，Q_采油量＝Q₁+Q₂，式中：Q₁——各条裂缝总产量；Q₂——各条产油裂缝总产量。

在上述任一方案中优选的是，利用天然裂缝间隔注水开采过程中，单条注水裂缝的注水量的计算模型为式中：b——注水裂缝条数。

本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，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，从注水裂缝两侧的奇数级裂缝采油，这种方法不仅可以减少成本，还可以实现均匀驱替，提高产量，具有较高的实际应用价值。

附图说明

图1为按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法的一优选实施例的注水驱替过程示意图。

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

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。

按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法的一实施例，其按照先后顺序包括以下步骤：

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；

步骤三：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；

步骤五：注入水进入偶数级裂缝，一段时间后，停止注水，自动关闭配注阀，同时自动开启单向阀，原油从奇数级裂缝产出并进入油管。

如图1所示，本实施例的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，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，然后由油管4采油，原油从奇数级裂缝2生产，即一级、三级、五级、七级、九级等裂缝。

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、三级、五级、七级、九级等奇数级裂缝2的射孔9位置安装单向阀7，使注入水无法进入这些奇数级裂缝2，而原油则可以从这些奇数级裂缝2中产出。这种注水驱替采油方法可以使从偶数级裂缝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。

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、三级、四级、五级、六级、七级、八级和九级。

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。

步骤三中，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：

式中，μ——原油粘度，mPa·s；

k——储层渗透率，μm²；

k_f——裂缝渗透率，μm²；

w——裂缝宽度，cm；

h——储层厚度，cm；

B_o——体积系数；

p_i——裂缝椭圆边界压力，10^-1MPa；

p_w——井底压力，10^-1MPa；

α——椭圆长半轴，cm；

x_f——裂缝半长，cm；

q_f1——利用天然能量开采时，单条裂缝产量，cm³/s；

G——启动压力梯度，MPa/cm；

s——表皮系数。

利用天然能量开采时，各条裂缝总产量的计算模型为Q₁＝n×q_f1，式中：n——总裂缝条数。本实施例中，n＝9。

步骤五中，利用裂缝间隔注水开采时，产油裂缝中的单条裂缝产量的计算模型为：

式中，μ——原油粘度，mPa·s；

k——储层渗透率，μm²；

k_f——裂缝渗透率，μm²；

w——裂缝宽度，cm；

h——储层厚度，cm；

B_o——体积系数；

p_e——地层边界压力，10^-1MPa；

p_w——井底压力，10^-1MPa；

α——椭圆长半轴，cm；

x_f——裂缝半长，cm；

q_f2——利用裂缝间隔注水开采时，产油裂缝中的单条裂缝产量，cm³/s；

G——启动压力梯度，MPa/cm；

A——椭圆长轴，cm；

L——水平段长度，cm；

s——表皮系数。

利用裂缝间隔注水开采时，各条产油裂缝总产量的计算模型为Q₂＝N×q_f2，式中：N——产油裂缝条数。本实施例中，N＝5。

利用天然裂缝间隔注水开采过程中，各条注水裂缝总注水量的计算模型为Q_注水量＝KQ_采油量，式中：K——注采比。注采比可人为设定，也可根据现场经验设定，还可经过优化后设定。本实施例中，K＝1。

Q_采油量＝Q₁+Q₂，式中：Q₁——各条裂缝总产量；Q₂——各条产油裂缝总产量。

利用天然裂缝间隔注水开采过程中，单条注水裂缝的注水量的计算模型为式中：b——注水裂缝条数。本实施例中，b＝4。

本实施例的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，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，从注水裂缝两侧的奇数级裂缝采油，这种方法不仅可以减少成本，还可以实现均匀驱替，提高产量，具有较高的实际应用价值。

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以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这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 (8)

1.一种多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，按照先后顺序包括以下步骤：

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射孔位置分别设置单向阀，在每一条偶数级裂缝的注水孔位置分别设置配注阀；

步骤三：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；

步骤五：注入水进入偶数级裂缝，一段时间后，停止注水，自动关闭配注阀，同时自动开启单向阀，原油从奇数级裂缝产出并进入油管；

所述压裂裂缝至少为三级；所述套管内安装一根油管；在同一口水平井上，向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水从偶数级裂缝进入地层，从注水裂缝两侧的奇数级裂缝采油，原油从油管中产出。

2.如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，其特征在于：步骤三中，利用天然能量开采时，单条裂缝产量的计算模型为

式中，μ——原油粘度，mPa·s；

k——储层渗透率，μm²；

k_f——裂缝渗透率，μm²；

w——裂缝宽度，cm；

h——储层厚度，cm；

B_o——体积系数；

p_i——裂缝椭圆边界压力，10^-1MPa；

p_w——井底压力，10^-1MPa；

α——椭圆长半轴，cm；

x_f——裂缝半长，cm；

q_f1——利用天然能量开采时，单条裂缝产量，cm³/s；

G——启动压力梯度，MPa/cm；

s——表皮系数。

3.如权利要求2所述的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，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

Q₁＝n×q_f1

式中：n——总裂缝条数。

4.如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，其特征在于：步骤五中，利用裂缝间隔注水开采时，产油裂缝中的单条裂缝产量的计算模型为

式中，μ——原油粘度，mPa·s；

k——储层渗透率，μm²；

k_f——裂缝渗透率，μm²；

w——裂缝宽度，cm；

h——储层厚度，cm；

B_o——体积系数；

p_e——地层边界压力，10^-1MPa；

p_w——井底压力，10^-1MPa；

α——椭圆长半轴，cm；

x_f——裂缝半长，cm；

q_f2——利用裂缝间隔注水开采时，产油裂缝中的单条裂缝产量，cm³/s；

G——启动压力梯度，MPa/cm；

A——椭圆长轴，cm；

L——水平段长度，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采油方法，其特征在于：利用裂缝间隔注水开采时，各条产油裂缝总产量的计算模型为

Q₂＝N×q_f2

式中：N——产油裂缝条数。

6.如权利要求1所述的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，其特征在于：利用天然裂缝间隔注水开采过程中，各条注水裂缝总注水量的计算模型为

Q_注水量＝KQ_采油量

式中：K——注采比。

7.如权利要求6所述的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，其特征在于：Q_采油量＝Q₁+Q₂

式中：Q₁——各条裂缝总产量；

Q₂——各条产油裂缝总产量。

8.如权利要求6所述的多级压裂水平井缝间间隔注水采油方法，其特征在于：利用天然裂缝间隔注水开采过程中，单条注水裂缝的注水量的计算模型为

式中：b——注水裂缝条数。