CN107100599B - 采油方法及其井网布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采油方法及其井网布置结构，该方法包括：在目标油藏完井后的预定井网结构中的注入井内下入注入管柱，生产井内下入生产管柱；在所述注入井的油套环空中以第一注入速度注入第一时间段的空气，使所述目标油藏中的原油与所述空气发生氧化反应；间隔第二时间段，在所述注入井的上分支水平井内以第二注入速度注入第三时间段的预定温度的水；间隔第四时间段，在所述生产井内进行采油生产；以预定的周期在所述注入管柱的上分支水平井内注入预定温度的水，在所述注入井的油套环空中注入空气，进行持续生产。本发明提供的采油方法及其井网布置结构，能经济有效地开采深度普通稠油。

Description

采油方法及其井网布置结构

技术领域

本发明涉及稠油开采领域，特别涉及一种采油方法及其井网布置结构。

背景技术

稠油是指在地层温度和脱气的条件下，粘度大于100mPa.s(毫帕·秒)的高粘度重质原油。按照粘度的大小可以分为普通稠油(100至10000mPa.s)、特稠油(10000至50000mPa.s)和超稠油(大于50000mPa.s)。在油田的石油开采中，由于稠油具有特殊的高粘度和高凝固点的特性，在储层和井筒中流动性差，常规开采采收率低，即无法保证正常的经济产量。为了保证合理的采收率，往往通过降低原油的粘度来采油。

现有技术中的稠油开采技术包括热力开采技术。其中较为典型的一种热力采油为注热水开采。例如，对于深层普通稠油油藏，一般的该油藏的深度在2000米左右，通常采用温度较高的水进行注水开发，以降低稠油的粘度，采出原油。

然而，在注水开发过程中，由于注入的水和油层中油的粘度差大，水油流度比大，极易导致水窜，开发效果不理想。

目前，为了缩小注入的水与油的水油流度比，可以通过在注入水中添加聚合物等增稠化学药剂，从而实现缩小水油流度比。但若长期应用上述方式进行开采，不但注入费用高，采出油处理费用也会相应提高，导致开发的经济效益增幅不大，进一步的还会造成地层污染，给后续开采带来很大难题。

因此，有必要提出一种新的采油方式，以经济有效地开采深度普通稠油。

发明内容

本发明的目的是提供一种采油方法及其井网布置结构，以经济有效地开采深度普通稠油。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种采油方法，包括：

在目标油藏完井后的预定井网结构中的注入井内下入注入管柱，生产井内下入生产管柱；其中，所述目标油藏的油藏埋深超过1500米，油藏温度大于60摄氏度，原油粘度小于1000毫帕·秒，油层厚度大于15米；

在所述注入井的油套环空中以第一注入速度注入第一时间段的空气，使所述目标油藏中的原油与所述空气发生氧化反应；

间隔第二时间段，在所述注入井的上分支水平井内以第二注入速度注入第三时间段的预定温度的水；

间隔第四时间段，在所述生产井内进行采油生产；

以预定的周期在所述注入管柱的上分支水平井内注入预定温度的水，在所述注入井的油套环空中注入空气，进行持续生产。

在优选的实施方式中，所述预定井网结构包括位于中心的注入井和位于所述注入井四周的八个生产井；所述注入井包括用于注入空气的第一直井和与所述第一直井旁通的用于注水的上分支水平井，所述上分支水平井位于所述目标油藏油层的上部，所述第一直井设置有射孔层段，所述射孔层段位于所述目标油藏油层的下部。

在优选的实施方式中，所述生产井能围成方形，其中四个生产井位于所述方形的角上，为角井；四个生产井位于两个角井的等分点上，为边井；

所述注入井的上分支水平井的个数为四个，其自所述第一直井向所述角井延伸，所述上分支水平井水平段的长度为所述第一直井至所述角井距离的一半。

在优选的实施方式中，所述方法还包括：

识别所述目标油藏中原油与空气氧化反应的产物；

当所述氧化反应的产物为预定氧化物时，执行注水的步骤。

在优选的实施方式中，所述第一注入速度为纵向每米油层每天注入300标方；所述第一时间段为15天至20天；

所述第二时间段为3天至5天；所述第二注入速度为200立方米/天；所述第三时间段为5天至7天。

在优选的实施方式中，所述预定温度为180摄氏度至220摄氏度。

在优选的实施方式中，所述第四时间段为5至7天。

一种井网布置结构，所述井网布置结构包括位于中心的注入井和位于所述注入井四周的八个生产井；所述注入井包括用于注入空气的第一直井和与所述第一直井旁通的用于注水的上分支水平井，所述上分支水平井位于目标油藏油层的上部，所述第一直井设置有射孔层段，所述射孔层段位于所述目标油藏油层的下部。

在优选的实施方式中，所述生产井能围成方形，其中四个生产井位于所述方形的角上，为角井；四个生产井位于两个角井的等分点上，为边井；所述注入井的上分支水平井的个数为四个，其自所述第一直井向所述角井延伸；所述上分支水平井水平段的长度为所述第一直井至所述角井距离的一半。

在优选的实施方式中，所述上分支水平井包括：通过筛管完井的水平完井管段，位于所述水平完井管段内的第一筛管，以及设置在所述第一筛管与所述水平完井管段之间的封隔器。

在优选的实施方式中，所述生产井包括套管和设置在套管内的采油管柱，其中所述套管上在所述目标油藏油层的底部设置有射孔段，在所述射孔段以下设置有70至100米的生产井口袋，所述采油管柱的下端依次连接有抽油泵、第二筛管、丝堵，所述抽油泵的位置位于所述生产井口袋内。

本发明的特点和优点是：本申请提供的采油方法，针对油藏埋深超过1500米，油藏温度大于60摄氏度，原油粘度小于1000毫帕·秒，油层厚度大于15米，以注空气和注热水相结合的方式，具体的，以向油层下部注入空气的方式，可以有效克制气窜现象的产生，从而使得注入的空气能够与油层中的原油充分地进行氧化反应，得到预定的氧化物并释放出热量，从而巧妙地降低原油的粘度，由于注入的气体来自于空气，因此也大大降低了生产成本；另一方面通过在上分支水平井向四个角井注水，可以减小水流底部的突进，避免高渗通道的建立，水窜至生产井内，导致热量利用率大大降低，整体上，利用本申请所述的采油方法可以经济有效地开采深度普通稠油。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种采油方法的步骤流程图；

图2是本申请实施方式中一种井网布置结构的平面布置图；

图3是本申请实施方式中一种采油方法的步骤流程图；

图4是本申请实施方式中一种井网布置结构图中注入井的剖视图；

图5是本申请实施方式中一种井网布置结构图中生产井的结构示意图。

附图标记说明：

注入井-1；生产井-2；第一直井-1A；上分支水平井-1B；水平完井管段-11；第一筛管-12；封隔器-13；抽油泵-21；第二筛管-22；丝堵-23，生产井口袋-24。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

对于稠油开发而言，还可以通过注入热空气进行降粘开采。注空气是一种廉价的采油方式，注入介质来源于大气，对油藏地质条件的选择性范围最宽，适用性最广，而且无需处理，无需做地层配伍性等实验，同时，空气与原油氧化放热可以提高油藏温度。但注空气过程存在两个难题：

一是：空气密度小，进入地层后，超覆向上移动，容易导致平面气窜；

二是：空气中的氧气与原油发生低温氧化反应，虽然油藏温度升高，但原油组分改变，非烃(胶质+沥青质)含量大幅增加，原油粘度反而增大，对于油藏温度增幅不大的油藏，原油流动性变差，会影响后续火线推进，也给生产举升带来了难题。

但在室内实验研究发现：空气与油层原油低温氧化后，形成了醇、酸、醛等氧化产物，该低温氧化温度在60摄氏度-80摄氏度(℃)，对反应物继续提高反应温度，例如提高至200℃左右时，由于该温度范围内仍处于低温氧化，反应后原油粘度可以达到降幅50％以上，因此，对于粘度较低的普通稠油油藏(粘度<1000mPa.s)，可利用空气与热水结合的方式，有效利用空气低温氧化放热和低温氧化产物进行降粘开发。

本发明提供一种采油方法及其井网布置结构，以空气与热水结合的方式经济有效地开采深度普通稠油。具体的，本申请所述的采油方法和井网布置结构主要是针对油藏埋深超过1500m(米)，油藏温度大于60℃(摄氏度)，原油粘度小于1000mPa.s(毫帕·秒)，油层厚度大于15m的目标油藏。

请参阅图1，本申请实施方式中提供的一种采油方法可以包括如下步骤。

步骤S10：在目标油藏完井后的预定井网结构中的注入井内下入注入管柱，生产井内下入生产管柱；其中，所述目标油藏的油藏埋深超过1500米，油藏温度大于60摄氏度，原油粘度小于1000毫帕·秒，油层厚度大于15米；

步骤S12：在所述注入井的油套环空中以第一注入速度注入第一时间段的空气，使所述目标油藏中的原油与所述空气发生氧化反应；

步骤S14：间隔第二时间段，在所述注入井的上分支水平井内以第二注入速度注入第三时间段的预定温度的水；

步骤S16：间隔第四时间段，在所述生产井内进行采油生产；

步骤S18：以预定的周期在所述注入管柱的上分支水平井内注入预定温度的水，在所述注入井的油套环空中注入空气，进行持续生产。

如图2所示，在本实施方式中，所述预定井网结构具体可以为类似反九点井网结构，其中部为注入井1，四周为生产井2。其中注入井1的个数可以为一个，生产井2的个数可以为八个，所述生产井2的连线可以形成围绕所述注入井1的方形。其中四个生产井2位于方形的角上，为角井；另外四个生产井2位于方形边长的中心位置，为边井。此外，所述预定井网结构也可以根据实际的油藏分布情况而作适应性改变，例如可以为类似反七点，反五点等其他井网结构，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，所述注入井1可以包括：用于注入空气的第一直井和与所述第一直井旁通的用于注水的上分支水平井1B，所述注入井的上分支水平井1B的个数为四个，其自所述第一直井向所述角井延伸，所述上分支水平井1B水平段的长度为所述第一直井至所述角井距离的一半。所述上分支水平井1B位于所述目标油藏油层的上部，所述第一直井设置有射孔层段，所述射孔层段位于所述目标油藏油层的下部。一方面，通过在所述第一直井的射孔层段进行注气，可以有效克制气窜现象的产生，从而使得注入的空气能够与油层中的原油充分地进行氧化反应，得到预定的氧化物，并释放出热量，从而降低原油的粘度；另一方面通过在上分支水平井1B向四个角井方向注水，可以减小水流底部的突进，避免高渗通道的建立，水窜至生产井2内，导致热量利用率大大降低。

具体的，在所述注入井1的油套环空中以第一注入速度注入第一时间段的空气，使所述目标油藏中的原油与所述空气发生氧化反应时，该第一注入速度可以为纵向每米油层每天注入300标方；所述第一时间段为15天至20天，以保证注入的空气能够充分地与地层中的原油发生氧化反应。当然，所述第一注入速度和第一时间段可以根据实际生产情况需要而作适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。

请参阅图3，在一个实施方式中，所述方法还可以包括：

步骤S131：识别所述目标油藏中原油与空气氧化反应的产物；

步骤S132：当所述氧化反应的产物为预定氧化物时，执行注水的步骤。

在本实施方式中，可以通过采样等方式，获取所述目标油藏中原油与空气氧化反应的产物，然后通过现有的分析方法识别出该产物的具体组分。接着，可以将该产物与预定氧化物进行比对，若该产物包括至少一种预定氧化产物时，可以执行步骤S14注水的步骤。其中，所述预定氧化产物可以包括下述中的任意一种：

在本实施方式中，当执行注水的步骤时，可以间隔第二时间段，在所述注入井1的上分支水平井1B内以第二注入速度注入第三时间段的预定温度的水。其中，所述第二时间段可为3天至5天；所述第二注入速度可以为200立方米/天；所述第三时间段可以为5天至7天。其中，所述第二时间段，用于将注入的空气充分与地层中的原油进行氧化反应。具体的，所述第二时间段的长度也可以为小于三天或大于5天，其可以根据实际空气与原油的氧化反应放热降粘情况进行适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。其中，所述第三时间段的长度也可以根据热水对原油加热降粘情况而适应性调整，例如也可以为小于5天或大于七天，本申请在此并不作具体的限定。其中，所述第二注入速度也可以根据实际油藏的特点进行适应性调整，只需保证在该第二注入速度下，注入的水不易发生水窜即可，具体本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中注入上分支水平井1B中的水的温度可以为200摄氏度左右，例如可以为180摄氏度至220摄氏度，当然，该具体的数值范围也可以根据实际油藏情况和生产情况等作适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。整体上，该温度范围基于申请人的发现：“对于粘度较低的普通稠油油藏(粘度<1000mPa.s)，空气与油层原油低温氧化后，形成了醇、酸、醛等氧化产物，该低温氧化温度在60摄氏度至80摄氏度，对反应物继续提高反应温度，当提高至200℃左右时，由于该温度范围内仍处于低温氧化，反应后原油粘度可以达到降幅50％以上”而确定。因此，可利用空气与热水结合的方式，有效利用空气低温氧化放热和低温氧化产物进行降粘开发。

在本实施方式中，可以间隔第四时间段，在所述生产井2内进行采油生产。具体的，所述第四时间段用于为热水与地层中的原油提供充分接触的时间，例如所述第四时间段可以为5至7天。当然，该第四时间段可以根据实际的油藏特点和生产时间情况作适应性调整，例如，可以小于5天或大于7天，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，当在所述生产井2内开始进行采油生产后，为了保证后续油藏中的原油能够被持续降粘产出，可以以预定的周期在所述注入管柱的上分支水平井1B内注入预定温度的水，在所述注入井1的油套环空中注入空气，进行持续生产。具体的，可以以在注入井1的油套环空中注入10天至15天的空气，然后在上分支水平井1B内注入15天到30天的200摄氏度左右的热水作为一个注入周期，然后间隔一段时间后，在生产井2内进行采油生产。后续可以以此作为一个生产周期进行持续生产。其中，注入空气的时间段和注入热水的时间段可以根据实际生产情况而作适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。

本申请实施方式中提供的一种采油方法，针对油藏埋深超过1500米，油藏温度大于60摄氏度，原油粘度小于1000毫帕·秒，油层厚度大于15米，以注空气和注热水相结合的方式，具体的，以向油层下部注入空气的方式，可以有效克制气窜现象的产生，从而使得注入的空气能够与油层中的原油充分地进行氧化反应，得到预定的氧化物并释放出热量，从而巧妙地降低原油的粘度，由于注入的气体来自于空气，因此也大大降低了生产成本；另一方面通过在上分支水平井1B注水，可以减小水流底部的突进，避免高渗通道的建立，水窜至生产井2内，导致热量利用率大大降低，整体上，利用本申请所述的采油方法可以经济有效地开采深度普通稠油。

请结合参阅图2、图4和图5，本申请实施方式中还提供一种井网布置结构，所述井网可以为类似反九点井网的结构，其包括位于中心的注入井1和位于所述注入井1四周的八个生产井2；其中，所述注入井1包括用于注入空气的第一直井1A和与所述第一直井1A旁通的用于注水的上分支水平井1B，所述上分支水平井1B位于目标油藏油层的上部，所述第一直井1A深入所述目标油藏油层的下部。

如图2所示，在本实施方式中提供的井网布置结构可以为反九点井网结构，其中部为注入井1，四周为生产井2。其中注入井1的个数可以为一个，生产井2的个数可以为八个，所述生产井2的连线可以形成围绕所述注入井1的方形。其中四个生产井2位于正方形的角上，为角井；另外四个生产井2位于正方形边长的中心位置，为边井。此外，所述预定井网结构也可以根据实际的油藏分布情况而作适应性改变，例如可以为类似反七点，反五点等其他井网结构，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，所述注入井1可以包括：用于注入空气的第一直井1A和与所述第一直井1A旁通的用于注水的上分支水平井1B。所述注入井的上分支水平井1B的个数为四个，其自所述第一直井1A向所述角井延伸，所述上分支水平井1B水平段的长度为所述第一直井1A至所述角井距离的一半。其中，所述四个上分支水平井1B可以通过在所述第一直井1A上设置四通的方式进行设置。

如图4所示，其中，所述上分支水平井1B的个数为四个，该四个上分支水平井1B可以通过四通与所述第一直井1A相联通，四个上分支水平井1B都位于所述目标油藏油层的上部。每个所述上分支水平井1B可以包括：通过筛管完井的水平完井管段11，位于所述水平完井管段11内的第一筛管12，以及设置在所述第一筛管12与所述水平完井管段11之间的封隔器13。

所述第一直井1A包括与所述水井完井管段的第一筛管12相连通的油管段和套设在所述油管段外的套管。其中，所述第一直井1A的套管段上设置有射孔层段，所述射孔层段位于所述目标油藏油层的下部。一方面，通过在所述第一直井1A的射孔层段进行注气，可以有效克制气窜现象的产生，从而使得注入的空气能够与油层中的原油充分地进行氧化反应，得到预定的氧化物，并释放出热量，从而降低原油的粘度；另一方面通过与油管段连通的上分支水平井1B向四个角井注水，可以减小水流底部的突进，避免高渗通道的建立，水窜至生产井2内，导致热量利用率大大降低。

如图5所示，所述生产井2可以包括套管和设置在套管内的采油管柱，其中所述套管上在所述目标油藏油层的底部设置有射孔段，在所述射孔段以下设置有70至100米的生产井口袋24，所述采油管柱的下端依次连接有抽油泵21、第二筛管22、丝堵23，所述抽油泵21的位置位于所述生产井口袋24内。

在本实施方式中，由于下泵位置位于所述生产井口袋24内，在该生产管柱中，无需设置气锚，利用井筒自生结构即可实现油气分离。具体的，尾气会从油层底部的射孔段进入井筒而不会影响抽油泵21的泵效。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种采油方法，其特征在于，所述采油方法应用在预定井网结构中，所述预定井网结构包括位于中心的注入井和位于所述注入井四周的八个生产井；所述注入井包括用于注入空气的第一直井和与所述第一直井旁通的用于注水的上分支水平井，所述上分支水平井位于目标油藏油层的上部，所述第一直井设置有射孔层段，所述射孔层段位于所述目标油藏油层的下部；所述生产井能围成方形，其中四个生产井位于所述方形的角上，为角井；四个生产井位于两个角井的等分点上，为边井；所述注入井的上分支水平井的个数为四个，其自所述第一直井向所述角井延伸；所述上分支水平井水平段的长度为所述第一直井至所述角井距离的一半；所述采油方法包括：

在目标油藏完井后的预定井网结构中的注入井内下入注入管柱，生产井内下入生产管柱；其中，所述目标油藏的油藏埋深超过1500米，油藏温度大于60摄氏度，原油粘度小于1000毫帕·秒，油层厚度大于15米；

在所述注入井的油套环空中以第一注入速度注入第一时间段的空气，使所述目标油藏中的原油与所述空气发生氧化反应；

间隔第二时间段，在所述注入井的上分支水平井内以第二注入速度注入第三时间段的预定温度的水；

间隔第四时间段，在所述生产井内进行采油生产；

以预定的周期在所述注入管柱的上分支水平井内注入预定温度的水，在所述注入井的油套环空中注入空气，进行持续生产。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

识别所述目标油藏中原油与空气氧化反应的产物；

当所述氧化反应的产物为预定氧化物时，执行注水的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一注入速度为纵向每米油层每天注入300标方；所述第一时间段为15天至20天；

所述第二时间段为3天至5天；所述第二注入速度为200立方米/天；所述第三时间段为5天至7天。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定温度为180摄氏度至220摄氏度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第四时间段为5至7天。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上分支水平井包括：通过筛管完井的水平完井管段，位于所述水平完井管段内的第一筛管，以及设置在所述第一筛管与所述水平完井管段之间的封隔器。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生产井包括套管和设置在套管内的采油管柱，其中所述套管上在所述目标油藏油层的底部设置有射孔段，在所述射孔段以下设置有70至100米的生产井口袋，所述采油管柱的下端依次连接有抽油泵、第二筛管、丝堵，所述抽油泵的位置位于所述生产井口袋内。