CN107448179A - 一种co2-水交替注入驱气的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CO₂‑水交替注入驱气的方法及其应用，该方法包括：注气井注入CO₂，生产井关井，憋高储层压力；当生产井恢复到原始地层压力时，开井生产，通过CO₂‑水交替注入驱气。本发明通过CO₂‑水交替注入，可提高气藏采收率并起到延缓CO₂突破的目的，解决了CO₂‑水交替注入周期设计难的问题，同时降低了注气成本。

Description

一种CO2-水交替注入驱气的方法及其应用

技术领域

本发明涉及天然气开采技术领域，更具体地，涉及一种CO₂-水交替注入驱气的方法及其应用。

背景技术

由于对石化燃料(煤、石油、天然气)的过度依赖，工业生产和人类生活过程中产生的温室气体排放量日益增加，由此导致的空气污染和温室效应正在严重地威胁着人类赖以生存的环境。温室气体二氧化碳(CO₂)使全球气候变暖，对人类的生存和社会经济的发展构成了严重的威胁。CO₂有效利用已成为了全球广泛关注的课题。通过不断的发展及完善，在油藏中注入CO₂已经成为较为成熟的技术，但在气藏中注入CO₂模式与油藏完全不同，注CO₂提高气藏采收率成为一项全新的研究课题。

在注气过程中，流度控制是核心。为改善不利的流度比，有效提高注入气波及效率，改善驱替效果，在油藏中开展水气交替注入技术得到应用及推广。并逐渐形成了普通性WAG、Hybrid WAG(一个大气段塞后设计一小段塞WAG型)和SWAG(水气同时注入型)等。

然而，与油藏不同，气藏主要采用衰竭式开采，储层压力下降快。要提高气藏采收率，一方面需提高储层压力，补给储层能量；另一方面，使储层中残留气体流动驱替出来。因此，气藏中注入CO₂主要面临的两个问题是提高压力及防止气窜。特别是生产井一旦CO₂气窜，一方面驱替效率会大幅度降低，另一方面，CO₂处理成本会显著上升。

因此，结合气藏开采特征，提高气藏采收率，同时降低注气成本的驱气方法是十分需要的。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种CO₂-水交替注入驱气的方法及其应用。通过CO₂-水交替注入，可提高气藏采收率并起到延缓CO₂突破的目的，同时降低注气成本。

本发明的第一个方面提供了一种CO₂-水交替注入驱气的方法，该方法包括：注气井注入CO₂，生产井关井，憋高储层压力；当生产井恢复到原始地层压力时，开井生产，通过CO₂-水交替注入驱气。

本发明的第二个方面提供了所述的CO₂-水交替注入驱气的方法在低渗致密气藏中的应用。

本发明的方法拓宽了天然气开发方法，特别是低渗致密气藏开发方法，提高采收率的同时实现有效封存。本发明的有益效果具体体现在以下几个方面：

(1)针对低渗气藏衰竭式开采造成的压力递减快，地层能量不足的特点，通过注入CO₂和水提供地层能量，减缓地层压力下降速度，以提高气藏采收率。

(2)低渗气藏注入水能起到憋高地层压力的目的，另外，CO₂溶解于水，能延缓CO₂锥进突破；图1-3为CO₂-水交替注入机理图，图1可以看出，注入的水密度大于天然气和超临界CO₂的密度，更易沉降在储层底部；比较图2和图3，由于注入的CO₂容易溶解于水中，注入的CO₂不容易突破锥进，注入相同量的CO₂时，CO₂-水交替注入的CO₂驱替范围越广，驱替效果越好，提高采收率越显著。

(3)由于目前CO₂售价较高，气藏持续注入CO₂成本较高，通过CO₂-水交替注入的方式可降低注气成本。按CO₂注入费用180元/吨计算，注气井4口，每日注入量180000方，注入方案设计为10年，可以节约成本约1个亿，对比仅持续注入CO₂，可以节约CO₂注入费用一半。另外，CO₂处理成本降低，且生产井产出气CO₂含量降低，使得添加缓蚀剂量及地面集输成本降低。

(4)溶于盐水中的部分CO₂与盐水形成比较稳定的共存状态-卤水，溶解于盐水中的CO₂部分发生地球化学反应，作为一种矿物沉积下来，腐蚀储层，用来沟通低渗孔吼。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1示出了CO₂-水交替注入驱气的水饱和度分布图。

图2示出了CO₂-水交替注入驱气的CO₂饱和度分布图。

图3示出了仅持续注入CO₂驱气的CO₂饱和度分布图。

图4示出了根据本发明一种实施方式的DND气田选区井网部署图。

图5示出了根据本发明一种实施方式的CO₂-水交替注入设计及效果图。

图6示出了根据本发明一种实施方式的CO₂-水交替注入设计图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。

在本发明中，在未作特殊说明的情况下，百分比均指摩尔百分比。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种CO₂-水交替注入驱气的方法，该方法包括：注气井注入CO₂，生产井关井，憋高储层压力；当生产井恢复到原始地层压力时，开井生产，通过CO₂-水交替注入驱气。

优选地，将生产井产出气CO₂含量作为确定每段塞CO₂与水的注入周期和CO₂与水注入的总周期的指标，每一周期结束时的生产井产出气CO₂含量为该周期设计值。

优选地，总周期的结束以生产井产出气CO₂含量达到8-16mol％为标志。进一步优选为10-12mol％。更优选为10mol％。

在满足上述总周期结束指标的前提下，可根据需要确定划分每一周期的指标。

优选地，相邻周期的设计值的差值为1-3mol％。

优选地，将CO₂与水的注入共划分为4-10个周期。进一步优选为5-8个周期。更优选为6个周期。

优选地，所述CO₂-水交替注入驱气的方法包括：

(1)绘制曲线：在仅持续注入CO₂的条件下，获得生产井产出气CO₂含量和CO₂累计注入量；并根据CO₂累计注入量与生产井产出气CO₂含量的关系绘制曲线；

(2)根据生产井产出气CO₂含量划分周期；

(3)进行CO₂-水交替注入，包括以下步骤：

首先注入CO₂；当CO₂累计注入量达到曲线中第一周期设计值对应的CO₂累计注入量后，开始注水；当注入水量与CO₂累计注入量之和达到曲线中第二周期设计值对应的CO₂累计注入量后，停止注水，继续注入CO₂；以此类推，按照设计的注入周期数交替注水及CO₂，直到整个设计注入周期结束。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了所述的CO₂-水交替注入驱气的方法在低渗致密气藏中的应用。

本发明通过CO₂-水交替注入，可提高气藏采收率并起到延缓CO₂突破的目的，解决了CO₂-水交替注入周期设计难的问题，同时降低了注气成本。

下面通过实施例详细说明本发明，但本发明不受实施例的限制。

实施例：

选择DND气田，在计算机上应用数值模拟进行CO₂-水交替注入驱气。

DND气田储层深度大于800米，砂体物性中低渗，渗透率级差小(0.58-1.96)，非均值不严重。目前，生产井进入递减阶段，同时该气藏周边存在煤化工厂，考虑地面改造及注采工艺，以提高DND气田采收率。目前井距600-800m，利用现有井网开展CO₂-水交替注入，如图4所示，四口井转注，保持2％的采气速度，井网为1注8采开采方式。

具体实施方法步骤如下：

(1)绘制曲线：在仅持续注入CO₂的条件下，获得生产井产出气CO₂含量和CO₂累计注入量；并根据CO₂累计注入量与生产井产出气CO₂含量的关系绘制曲线；如图5中“CO₂驱产出气CO₂含量”的曲线所示，其中，累计注入量用PV(孔隙体积)表示。

(2)在仅注入CO₂的条件下，以生产井产出气CO₂含量为1％、2％、3％、5％、7.5％及10％作为周期设计值，划分为6个周期。

(3)监测CO₂注入时间与生产井压力的变化，如图6所示，在衰竭式开采压力降低后的DND气田注气井注入CO₂，生产井关井，憋高储层压力；当生产井恢复到原始地层压力时，即25MPa，开井生产，进行CO₂-水交替注入：首先注入CO₂；当CO₂累计注入量达到图5曲线中CO₂驱生产井产出气CO₂含量1％对应的CO₂累计注入量后，开始注水；当注入水量与CO₂累计注入量之和达到图5曲线中CO₂驱生产井产出气CO₂含量2％对应的CO₂累计注入量后，停止注水，继续注入CO₂；以此类推，按照设计的注入周期交替注水及CO₂，直到整个设计注入周期结束。CO₂-水交替注入生产井产出气CO₂含量与CO₂累计注入量关系如图5中“CO₂WAG驱产出气CO₂含量”的曲线所示。

同时，将仅持续注入CO₂(CO₂驱)与CO₂-水交替注入(CO₂WAG)的压力与生产井产出气CO₂含量及CO₂累计注入量的关系绘制成曲线，如图5所示。

图5示出，CO₂-水交替驱气能降低生产井出口端CO₂摩尔百分含量。与仅持续注入CO₂相比，CO₂-水交替注入结束时，生产井出口端CO₂摩尔百分含量降低5.4％。CO₂-水交替注入还能提高储层压力，与仅持续注入CO₂的方案相比，当生产井CO₂含量达到10％时，压力提高1.6Mpa。

表1

表1示出衰竭式开采、仅持续注入CO₂和CO₂-水交替注入采收率的对比结果，结果显示CO₂-水交替注入采收率更高。当生产井CO₂含量达到10％时，相较衰竭式开采，CO₂-水交替注入能提高采收率10.98％。相较仅注入CO₂提高采收率1.52％，但是成本比仅持续注入CO₂能节约至少一半。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种CO₂-水交替注入驱气的方法，其特征在于，该方法包括：注气井注入CO₂，生产井关井，憋高储层压力；当生产井恢复到原始地层压力时，开井生产，通过CO₂-水交替注入驱气。

2.根据权利要求1所述的CO₂-水交替注入驱气的方法，其中，将生产井产出气CO₂含量作为确定每段塞CO₂与水的注入周期和CO₂与水注入的总周期的指标，每一周期结束时的生产井产出气CO₂含量为该周期设计值。

3.根据权利要求2所述的CO₂-水交替注入驱气的方法，其中，总周期的结束以生产井产出气CO₂含量达到8-16mol％为标志。

4.根据权利要求2所述的CO₂-水交替注入驱气的方法，其中，相邻周期的设计值的差值为1-3mol％。

5.根据权利要求2所述的CO₂-水交替注入驱气的方法，其中，将CO₂与水的注入共划分为4-10个周期。

6.根据权利要求5所述的CO₂-水交替注入驱气的方法，其中，将CO₂与水的注入共划分为5-8个周期。

7.根据权利要求2-5中任意一项所述的CO₂-水交替注入驱气的方法，其中，该方法包括：

(1)绘制曲线：在仅持续注入CO₂的条件下，获得生产井产出气CO₂含量和CO₂累计注入量；并根据CO₂累计注入量与生产井产出气CO₂含量的关系绘制曲线；

(2)根据生产井产出气CO₂含量划分周期；

(3)进行CO₂-水交替注入，包括以下步骤：

首先注入CO₂；当CO₂累计注入量达到曲线中第一周期设计值对应的CO₂累计注入量后，开始注水；当注入水量与CO₂累计注入量之和达到曲线中第二周期设计值对应的CO₂累计注入量后，停止注水，继续注入CO₂；以此类推，按照设计的注入周期数交替注水及CO₂，直到整个设计注入周期结束。

8.权利要求1-7中任意一项所述的CO₂-水交替注入驱气的方法在低渗致密气藏中的应用。