CN105756634A - 多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法，包括以下步骤：水平井分段压裂形成多条裂缝；生产初期利用天然能量开采；在每一条奇数级裂缝的位置分别安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀，在油管上对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔；关闭井口采油阀，开启配注阀，向油套环形空间内注水，注入水流经导流管进入偶数级裂缝；关闭井口焖井，原油与注入水渗吸置换；打开井口采油，原油从奇数级裂缝产出进入导流管与套管和油管形成的环空内，继而进入油管采出；置换出来的原油和注入水的混合物从偶数级裂缝产出进入油套环形空间，继而进入油管采出。该方法提高油井产量，减少作业成本，具有广阔前景。

Description

多级压裂水平井缝间间隔注水吞吐采油方法

技术领域

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吞吐采油方法。

背景技术

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，开井时难以充分开采。因此，急需开发一种新型的多级压裂水平井采油技术，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；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吞吐采油方法，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；

步骤三：取出油管，然后在每一条奇数级裂缝的位置分别安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀；

步骤四：在取出的油管上，对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔，然后将油管放回至取出前的位置；

步骤五：关闭井口采油阀，开启配注阀，同时向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水流经注采分隔装置的导流管并进入偶数级裂缝；

步骤六：关闭水平井井口焖井，原油与注入水进行渗吸置换；

步骤七：打开水平井井口采油，原油从奇数级裂缝产出并进入注采分隔装置的导流管与套管和油管形成的环空内，继而通过油管上对应的奇数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，继而通过油管上对应的偶数级裂缝位置的射孔进入油管采出；当产量低于经济极限产量时，进入下一轮吞吐。

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、套管和油套环形空间实现注采分隔技术，从油套环形空间中注水，注入水经过奇数级裂缝位置时，利用注采分隔装置，使注入水进入导流管，继而经由配注阀进入二级、四级、六级、八级等偶数级裂缝，而注入水无法进入一级、三级、五级、七级、九级等奇数级裂缝。焖井一段时间后，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管。在每一条偶数级裂缝位置分别设置配注阀，用以控制注水量。该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，步骤三中，注采分隔装置安装在奇数级裂缝对应的油管与套管形成的油套环形空间内，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，步骤五中，注水时监测地层压力。注水时间根据数值模拟结果确定，主要考虑的因素是采油量达到最大时所对应的注水时间。

在上述任一方案中优选的是，当地层压力系数等于1时，根据注采平衡原理，注水量等于采油量，地层压力恢复至原始地层压力。

在上述任一方案中优选的是，当地层压力系数小于1时，地层为低压地层，注水量大于采油量，地层压力恢复至静水柱压力，根据物质守恒原理计算注水量。

在上述任一方案中优选的是，步骤六中，焖井时间根据数值模拟结果确定，主要考虑的因素是采油量达到最大时所对应的焖井时间，主要使油水能够得到充分置换。

在上述任一方案中优选的是，所述注采分隔装置包括导流管和封隔器。

在上述任一方案中优选的是，所述导流管设置在封隔器Ⅰ与封隔器Ⅱ之间。

本发明还提供另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安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀，在油管上对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔；

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：关闭井口采油阀，开启配注阀，同时向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水流经注采分隔装置的导流管并进入偶数级裂缝；

步骤五：关闭水平井井口焖井，原油与注入水进行渗吸置换；

步骤六：打开水平井井口采油，原油从奇数级裂缝产出并进入注采分隔装置的导流管与套管和油管形成的环空内，继而通过油管上对应的奇数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，继而通过油管上对应的偶数级裂缝位置的射孔进入油管采出；当产量低于经济极限产量时，进入下一轮吞吐。

优选的是，所述注采分隔装置包括导流管和封隔器。

在上述任一方案中优选的是，所述导流管设置在封隔器Ⅰ与封隔器Ⅱ之间。

本发明的注水吞吐采油机理如下：首先沿着压裂裂缝注水，然后焖井，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，分三个阶段：注水升压阶段、关井置换阶段和开井采油阶段。

（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，这是由于注水对原油具有驱替作用。

（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。

（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。

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，关井焖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。这种方法不仅起到驱替作用，还可以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

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过程示意图；

图2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所示实施例的采油过程示意图；

图3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所示实施例的注采分隔装置的结构示意图；

图4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所示实施例的多级压裂水平井奇数级裂缝对应位置的水平段横截面示意图。

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-注采分隔装置，8-配注阀，9-注水孔，71-导流管，72-封隔器，721-封隔器Ⅰ，722-封隔器Ⅱ。

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。

实施例一：

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；

步骤三：取出油管，然后在每一条奇数级裂缝的位置分别安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀；

步骤四：在取出的油管上，对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔，然后将油管放回至取出前的位置；

步骤五：关闭井口采油阀，开启配注阀，同时向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水流经注采分隔装置的导流管并进入偶数级裂缝；

步骤六：关闭水平井井口焖井，原油与注入水进行渗吸置换；

步骤七：打开水平井井口采油，原油从奇数级裂缝产出并进入注采分隔装置的导流管与套管和油管形成的环空内，继而通过油管上对应的奇数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，继而通过油管上对应的偶数级裂缝位置的射孔进入油管采出；当产量低于经济极限产量时，进入下一轮吞吐。

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、套管5和油套环形空间6实现注采分隔技术，从油套环形空间6中注水，注入水经过奇数级裂缝2位置时，利用注采分隔装置7，使注入水进入导流管71，继而经由配注阀8进入二级、四级、六级、八级等偶数级裂缝3，而注入水无法进入一级、三级、五级、七级、九级等奇数级裂缝2。焖井一段时间后，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产出并进入油管4。在每一条偶数级裂缝3位置分别设置配注阀8，用以控制注水量。该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。

步骤三中，注采分隔装置7安装在奇数级裂缝2对应的油管4与套管5形成的油套环形空间6内，配注阀8安装在偶数级裂缝3的注水孔9位置。

步骤五中，注水时监测地层压力。注水时间根据数值模拟结果确定，主要考虑的因素是采油量达到最大时所对应的注水时间。当地层压力系数等于1时，根据注采平衡原理，注水量等于采油量，地层压力恢复至原始地层压力；当地层压力系数小于1时，地层为低压地层，注水量大于采油量，地层压力恢复至静水柱压力，根据物质守恒原理计算注水量。

步骤六中，焖井时间根据数值模拟结果确定，主要考虑的因素是采油量达到最大时所对应的焖井时间，主要使油水能够得到充分置换。

如图3和图4所示，所述注采分隔装置7包括导流管71和封隔器72。所述导流管71设置在封隔器Ⅰ721与封隔器Ⅱ722之间。

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，然后焖井，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，分三个阶段：注水升压阶段、关井置换阶段和开井采油阶段。

（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，这是由于注水对原油具有驱替作用。

（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。

（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。

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，关井焖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。这种方法不仅起到驱替作用，还可以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。

实施例二：

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另一实施例，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安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀，在油管上对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔；

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：关闭井口采油阀，开启配注阀，同时向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水流经注采分隔装置的导流管并进入偶数级裂缝；

步骤五：关闭水平井井口焖井，原油与注入水进行渗吸置换；

步骤六：打开水平井井口采油，原油从奇数级裂缝产出并进入注采分隔装置的导流管与套管和油管形成的环空内，继而通过油管上对应的奇数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，继而通过油管上对应的偶数级裂缝位置的射孔进入油管采出；当产量低于经济极限产量时，进入下一轮吞吐。

步骤一中，压裂裂缝为九级，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，注采分隔装置安装在奇数级裂缝对应的油管与套管形成的油套环形空间内，配注阀安装在偶数级裂缝的注水孔位置。

步骤四中，注水时监测地层压力。注水时间根据数值模拟结果确定，主要考虑的因素是采油量达到最大时所对应的注水时间。当地层压力系数等于1时，根据注采平衡原理，注水量等于采油量，地层压力恢复至原始地层压力；当地层压力系数小于1时，地层为低压地层，注水量大于采油量，地层压力恢复至静水柱压力，根据物质守恒原理计算注水量。

步骤五中，焖井时间根据数值模拟结果确定，主要考虑的因素是采油量达到最大时所对应的焖井时间，主要使油水能够得到充分置换。

所述注采分隔装置包括导流管和封隔器。所述导流管设置在封隔器Ⅰ与封隔器Ⅱ之间。

本实施例的注水吞吐采油原理、有益效果等均与实施例一相同。

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 (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；

步骤三：取出油管，然后在每一条奇数级裂缝的位置分别安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀；

步骤四：在取出的油管上，对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔，然后将油管放回至取出前的位置；

步骤五：关闭井口采油阀，开启配注阀，同时向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水流经注采分隔装置的导流管并进入偶数级裂缝；

步骤六：关闭水平井井口焖井，原油与注入水进行渗吸置换；

步骤七：打开水平井井口采油，原油从奇数级裂缝产出并进入注采分隔装置的导流管与套管和油管形成的环空内，继而通过油管上对应的奇数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，继而通过油管上对应的偶数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，压裂裂缝至少为三级。

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：步骤三中，注采分隔装置安装在奇数级裂缝对应的油管与套管形成的油套环形空间内，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：步骤五中，注水时监测地层压力。

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：当地层压力系数等于1时，根据注采平衡原理，注水量等于采油量，地层压力恢复至原始地层压力。

6.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：当地层压力系数小于1时，地层为低压地层，注水量大于采油量，地层压力恢复至静水柱压力，根据物质守恒原理计算注水量。

7.如权利要求1-6中任一项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：所述注采分隔装置包括导流管和封隔器。

8.如权利要求7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：所述导流管设置在封隔器Ⅰ与封隔器Ⅱ之间。

9.一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安装注采分隔装置，在每一条偶数级裂缝的位置分别安装配注阀，在油管上对应于奇数级裂缝和偶数级裂缝的位置均开设射孔；

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：关闭井口采油阀，开启配注阀，同时向油管与套管形成的油套环形空间内注水，注入水流经注采分隔装置的导流管并进入偶数级裂缝；

步骤五：关闭水平井井口焖井，原油与注入水进行渗吸置换；

步骤六：打开水平井井口采油，原油从奇数级裂缝产出并进入注采分隔装置的导流管与套管和油管形成的环空内，继而通过油管上对应的奇数级裂缝位置的射孔进入油管采出；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，继而通过油管上对应的偶数级裂缝位置的射孔进入油管采出；当产量低于经济极限产量时，进入下一轮吞吐。

10.如权利要求9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：所述注采分隔装置包括导流管和封隔器。