CN107965304A - 一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，首先划分开发层系，按照性质相近原则划分，但不遵循“相邻相近”的原则划分，使得所划分的层系能够相互层状交错，在第一层系的火驱注气井附近设置第二层系的生产井，在第一层系的火驱生产井附近设置第二层系的注气井同样，第二层系注气井附近设置第三层系的生产井，第二层系生产井附近设置第三层系的注气井，以此类推划分多套层系相对火驱；每层系的注气井点火点燃油层，并向注气井持续注入空气，保证油层持续燃烧，使得相邻开发层系的燃烧方向都是相对的，形成对向火驱，从而实现提高该类油藏的采收率的目的。
Description
【技术领域】
本发明涉及火烧油层采油方法技术领域，尤其涉及提高多层稠油油藏采出程度的开采方法，具体是一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法。
【背景技术】
火烧油层方法分为三类：正向燃烧、反向燃烧和气水联合热驱。正向燃烧操作相对简单，成功率高，是现场应用最多，最普遍的火驱方式。但正向火驱方法采出原油必须经过低温地区，可能形成原油堵塞，高黏油尤其明显，且热能利用率低。反向燃烧能够克服这个缺点，在生产井点火，注气井只负责注气，但会燃烧许多相对较轻的原油馏分，而不是正向燃烧中的重质组分，且较难控制。
传统的笼统注气火驱方法还存在一个问题，一般的火驱老井网中生产井附近有低温区，在高粘度油藏中更为明显，生产效果受到影响，燃烧前缘产生的热能利用率低。而且单向火驱的热量损耗较大，热能利用率低，在多层油层尤为明显。多层油藏的地质特征主要体现在层间差异大且层多。对于多层油藏，如果采用笼统注气方式火驱，火线优先向储层物性好的层位推进，纵向动用程度变低。采用分段注气的方式，能够避免火线超覆及层间物性差异导致的纵向动用不均。但多层火驱物性层段组合应保持渗透率级差在4之内，否则纵向上火线过早突破，波及体积变小。对于传统的笼统注气火驱方法，高渗层火线率先突破，整体采收程度低。
可见，多层油藏火驱面临的主要问题不仅仅是层间差异，还有一个严峻问题就是多层导致的大量热损失。基于热传导的油层散热理论认为，盖底层温度越低，热损失越多；油层的有效厚度越薄，散热平面接触面积就越大，热损失也就越多。
因此，针对现有技术中存在的问题，亟需一种能够提高热能利用率，减少热损失，提高采收率的火驱技术。
【发明内容】
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，该方法通过采用至少两套井网对多层稠油油藏进行开采，充分利用每层油层的火驱中产生的热量，能够提高多层稠油油藏采收率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将多层稠油油藏划分为至少两套层系；
步骤(2)，根据多层稠油油藏划分的层系的套数部署两套井网，每套井网均包括注气井和生产井，每套层系对应设置一套井网，井网之间的火驱注采方向相对，每套层系的油层由该套层系对应的井网开采；
步骤(3)，同时对每套层系对应井网的注气井进行点火，注气井点燃与之对应的油层，使每套层系对应的油层分别进行各自的燃烧，燃烧面运动方向是相对的，燃烧方向为90°以上夹角，而非同向；
步骤(4)，当各套层系的燃烧前缘推进到各套层系的生产井时，停止火驱。
所述步骤(1)中，对多层油藏划分为层系时，将相邻的两个油层划分至不同的层系。
两套层系时，将多层油藏自上而下化分为第一层系和第二层系，第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井相邻设置，第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井相邻设置。
第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井之间的距离，以及第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井之间的距离均不大于25m，该距离用以保证燃烧面温度能够波及到相邻层系的生产井，使该层系内原油粘度下降。
三套层系时，将多层油藏自上而下分别为第一层系、第二层系和第三层系，第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井相邻设置，第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井相邻设置，第二层系对应的注气井和第三层系对应的生产井相邻设置，第二层系对应的生产井和第三层系对应的注气井相邻设置。第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井之间的距离，第二层系对应的注气井和第三层系对应的生产井之间的距离，以及第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井之间的距离、第二层系对应的生产井和第三层系对应的注气井之间的距离均不大于25m，该距离用以保证燃烧面温度能够波及到相邻层系的生产井，使该层系内原油粘度下降。
注气过程中，注气井内的助燃气体为持续注入。
注气过程中，注入的助燃气体为空气或为含氧量高于21％的混合气体。
所述步骤(4)中，在油层燃烧过程中，判断燃烧程度，并调整注入气体的压力和注入量、采出气的压力和采出量等注采参数，使油层进行稳定地对向燃烧。
判断燃烧程度时，通过生产井底的温度是否高于200℃或气体组分中氧气含量是否高于5％来判断燃烧是否达到井底；当通过生产井底的温度高于200℃或气体组分中氧气含量高于5％，判断燃烧达到井底，否则燃烧达到井底。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明首先将多层油藏划分为至少两套层系，然后每套层系对应设置一套井网，且井网之间的火驱注采方向相对，即井网之间的火驱燃烧面运动方向是相对的，这样，对注气井进行点火后，每套层系对应的油层分别燃烧，油层在燃烧过程中能够充分利用相邻层系油层的燃烧热量，提高油层的流动性，因此能够提高采收率。
【附图说明】
图1是本发明对向火驱的示意图；
图2(a)是现有单向笼统火驱射孔示意图；
图2(b)是本发明的对向火驱第一层系射孔示意图；
图2(c)是本发明的对向火驱第二层系射孔示意图；
图3(a)是图2(a)所示单向笼统火驱中期时a层的原油黏度场分布图；
图3(b)是图2(b)和图2(c)所示的对向火驱中期时a层的原油黏度场分布图；
图4(a)是图2(a)所示单向笼统火驱结束后累产油和产量变化图；
图4(b)是图2(b)和图2(c)所示的对向火驱结束后累产油和产量变化图。
其中，1-第一注气井，2-第一生产井，3-第二生产井，4-第二注气井，5-注气井，6-生产井。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例来对本发明作进一步的说明。
本发明的对向火驱开采多层稠油油藏的方法的整体技术方案如下：
参照图1、图2(b)和图2(c)，对向火驱开采多层稠油油藏的方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将多层稠油油藏划分为至少两套层系，将相邻的两个油层划分至不同的层系；
步骤(2)，根据多层稠油油藏划分的层系的套数部署两套井网，每套井网均包括注气井和生产井，每套层系对应设置一套井网，井网之间的火驱注采方向相对，每套层系的油层由该套层系对应的井网开采；
步骤(3)，同时对每套层系对应井网的注气井进行点火，注气井点燃与之对应的油层，使每套层系对应的油层分别进行各自的燃烧，燃烧面运动方向是相对的，燃烧方向为90°以上夹角，而非同向；注气井注气过程中，注气井内的助燃气体为持续注入，注入的助燃气体为空气或含氧量高于21％的混合气体；
步骤(4)，当各套层系的燃烧前缘推进到各套层系的生产井时，停止火驱；在油层燃烧过程中，判断燃烧程度，并调整注入气体的压力和注入量、采出气的压力和采出量等注采参数，使油层进行稳定地对向燃烧；判断燃烧程度时，通过生产井底的温度是否高于200℃或气体组分中氧气含量是否高于5％来判断燃烧是否达到井底；当通过生产井底的温度高于200℃或气体组分中氧气含量高于5％，判断燃烧达到井底，否则燃烧达到井底。
步骤(2)中，当多层稠油油藏划分为两套层系时，将多层油藏自上而下化分为第一层系和第二层系，第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井相邻设置，第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井相邻设置。第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井之间的距离，以及第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井之间的距离均不大于25m，该距离用以保证燃烧面温度能够波及到相邻层系的生产井，使该层系内原油粘度下降；当多层稠油油藏划分为其它偶数数量的层系，井网部署的规则与划分为两套层系的规则相同；
当多层稠油油藏划分为三套层系时，将多层油藏自上而下分别为第一层系、第二层系和第三层系，第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井相邻设置，第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井相邻设置，第二层系对应的注气井和第三层系对应的生产井相邻设置，第二层系对应的生产井和第三层系对应的注气井相邻设置。第一层系对应的注气井和第二层系对应的生产井之间的距离，第二层系对应的注气井和第三层系对应的生产井之间的距离，以及第一层系对应的生产井和第二层系对应的注气井之间的距离、第二层系对应的生产井和第三层系对应的注气井之间的距离均不大于25m，该距离用以保证燃烧面温度能够波及到相邻层系的生产井，使该层系内原油粘度下降，当多层稠油油藏划分为其它奇数数量的层系，井网部署的规则与划分为三套层系的规则相同。
实施例
请参阅图1，本实施例的对向火驱开采多层稠油油藏的方法将油藏分为四层，分别为a层、b层、c层和d层。根据本发明的对向火驱设计原理，将a层和c层划分为第一层系，将b层和d层划分为第二层系。其中，对于第一层系，由第一注气井1注入助燃气体，第一生产井2采出油藏。对于第二层系，由第二注气井4注入助燃气体，第二生产井3采出油藏。
请参阅图2(a)，为现有的单向笼统火驱射孔示意图，火驱时，a层，b层，c层和d层四个层全部射开，由inj-1井即注气井5注入助燃气体，pro井即生产井6产出油藏。图2(b)为本发明的对向火驱第一层系射孔示意图，第一层系由第一注气井1注入助燃气体，第一生产井2采出油藏，第一注气井1和第一生产井2均仅射开a层和c层。图2(c)是对向火驱第二层系射孔示意图，第二层系由第二注气井4注入助燃气体，第二生产井3采出油藏，第二注气井4和第二生产井3均仅射开b层和d层。
本实施例通过对向火驱开采多层稠油油藏时，包括以下几个步骤：
步骤一：将多层油藏划分为两套层系时尽量使第一层和第二层系所包含的油层交错排列，以实现热量互馈。按照性质相近原则划分，但不遵循“相邻相近”的原则划分，使得所划分的两套层系能够相互层状交错，具体地说，划分层系时，尽可能将性质相近的油层划分为同一层系，但相邻的油层划分为不同的层系。
步骤二：部署井网，设置两套井网以开采多层油藏，其中，第一层系对应井网的第一注气井1的相邻部位设置第二层系的第二生产井3，同样第二层系对应井网的第二注气井4的相邻部位设置第一层系的第一生产井2，两套井网火驱注采方向是相反的。更具体地，第一井网的第一注气井1与第二井网的第二生产井3之间的平面距离为25m，同样，第二井网的第二注气井4与第一井网的第一生产井2之间的平面距离为25m。
步骤三：对第一层系和第二层系分别对应的第一注气井1和第二注气井4分别进行点火，点燃各个油层，从而实现每套层系之间分别进行各自的燃烧过程，第一注气井1和第二注气井4分别到第一生产井2和第二生产井3的燃烧方向是相反的。
步骤四：通过向第一注气井1和第二注气井4中持续注入空气等含氧气体，维持油层持续燃烧，油层燃烧沿火线方向持续推进，直至生产井产出。
步骤五：通过监测井监测温度及气体组分的变化，来判断燃烧进行程度，调整注采参数，实现稳定的对向燃烧，进而实现生产井顺利高产，直至各层系的燃烧前缘推进到各层系的生产井附近，停止火驱。
对本实施例方法的模拟验证：
利用CMG(Computer Modeling Group)油藏数值软件中STARS模块对本实施例的双向火驱方法进行模拟验证：
所建立的CMG数值模拟模型，是具有7层多层稠油油藏，其中有4层含油层，3层为不含油的夹层，岩石和流体的基本参数见表1，利用该模型分别模拟单向笼统火驱和双向火驱。
单向笼统火驱时设置注气井和生产井各一口，位于模型的两端如图2(a)所示。
模拟双向火驱时，将模型划分为两套相互交错的层系，距离第一层系注气井5米处布置第二层系的生产井，同样在距离第二层系的注气井5米处布置第一层系的生产井，如图2(b)和图2(c)所示。表1为单向笼统火驱与双向火驱机理研究数值模拟参数：
表1
利用表1的数据进行数值模拟。结果显示，火驱进行到中期时，双向火驱原油黏度(见图3(b))普遍小于单向笼统注气火驱的原油黏度(见图3(a))，尤其在生产井附近。具体请参阅图3所示，其中，图3(a)是图2(a)所示单向笼统火驱中期时a层的原油黏度场分布；图3(b)是图2(b)和图2(c)所示的双向火驱中期时a层的原油黏度场分布。双向火驱的累产油量(如图4(b))明显高于单向笼统火驱方式的累产油量(如图4(a))，6年内累产油量提高了将近3000m3，采出程度提高30％。数值模拟结果表明，双向火驱方法开采该类油藏非常适用。
综上，本发明提供的对向火驱开采多层稠油油藏的方法，根据多层火驱面临的效果主控因素，层系重组后的调控措施主要解决了多层油藏面临的两大问题：
1、划分为两套及以上层系能够解决层间非均质差异；
2、本发明的对向火驱能够解决隔夹层散热过多的问题，把散失的热量加以利用，变害为益。
Claims (8)
1.一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)，将多层稠油油藏划分为至少两套层系；
步骤(2)，根据多层稠油油藏划分的层系的套数部署井网，每套井网均包括注气井和生产井，每套层系对应设置一套井网，井网之间的火驱注采方向相对；
步骤(3)，同时对每套层系对应井网的注气井进行点火，注气井点燃与之对应的油层，使每套层系对应的油层分别进行各自的燃烧；
步骤(4)，当各套层系的燃烧前缘推进到各套层系的生产井时，停止火驱。
2.根据权利要求1所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对多层油藏划分层系时，将相邻的两个油层划分至不同的层系。
3.根据权利要求1所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：步骤(2)中，相邻两套层系对应的井网部署时，其中一套井网的注气井和另一套井网的生产井相邻设置，生产井和另一套井网的注气井相邻设置。
4.根据权利要求3所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：相邻两套层系对应的井网部署时，其中一套井网的注气井和另一套井网的生产井之间的距离，以及生产井和另一套井网的注气井之间的距离均不大于25m。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：将多层稠油油藏划分为两套至四套层系。
6.根据权利要求1所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：注气井在注气过程中，注气井内的助燃气体为持续注入。
7.根据权利要求1所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：注气井在注气过程中，注入的助燃气体的含氧量不低于21％。
8.根据权利要求1所述的一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法，其特征在于：步骤(4)中，在油层燃烧过程中，通过生产井底的温度是否高于200℃或气体组分中氧气含量是否高于5％来判断燃烧是否达到井底；当通过生产井底的温度高于200℃或气体组分中氧气含量高于5％，判断燃烧达到井底，否则燃烧达到井底。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180427 |
|
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