CN108397179A - 间歇裂缝驱油工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于从地下烃地层采收油的加压放空方法，包括以下步骤：将注入流体注入交替间隔的多个诱发裂缝中，所述多个诱发裂缝径向向外延伸并沿地层中的井眼的水平部分延伸；停止注入流体的注入；采收从多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝流入井眼的石油至地表；依次重复上述步骤一次或多次。气体优选首先被用作注入流体，接着在一次连续重复之后使用水。滑动套筒可以根据该方法在井眼内选择性地滑动打开和关闭，以便在该方法中的不同时段允许和防止与流体注入裂缝和采油裂缝的流体连通。

Description

间歇裂缝驱油工艺

技术领域

本发明涉及流体驱动式烃回收工艺，具体说涉及流体驱动式回收工艺，其在地下烃地层中产生的交替裂缝中间歇采用流体注入以将地层中的油驱动至其余相邻的交替裂缝，以便随后从这种采油裂缝收集并采收至地表。

背景技术

全文均被明确援引纳入本文的、于2015年1月4日公开的共同转让的加拿大专利CA2,855,417和WO2016/000068A1(对应于2016年1月2日公布的CA2,885,146)教导了在多裂缝水平井中利用诱发裂缝的各种方法，用于但不限于从致密储层或任何综合储层基质的改进的采油。

CA'417和'146教导了将裂缝用作连接至水平井的注入管道或采油管道，使得注入流体可以连续方式选择性地分布至交替裂缝，而其余裂缝用作采油裂缝。通过消除水平井眼内的注入裂缝和采油裂缝之间的连通，注入流体被迫从注入裂缝流过储层基质到采油裂缝。

在上述出版物中教导的一个实施例教导了从地表起延伸穿过隔离可致动封隔器的长管的使用，该封隔器位于最接近水平井的趾部的两个裂缝之间。可以是但不限于水、碳氢化合物气体、CO₂或其混合物的注入物沿该长管连续下送并从水平井的跟部(即在其趾部)进入最深处裂缝，穿透地层基质，朝向跟部推动油流向相邻的裂缝，因而进入水平井的环面中，从而将油送到地表。一旦注入物以足够的量出现在地表处，则封隔器被停用并更靠近水平井跟部地被移动一个裂缝，在此它被致动并继续进行连续注射。该作业过程继续，直到由裂缝圈定的整个储层体积已被注入物充满。该方法具有适度的成本，但遇到了一次只能有单个区段的储层被驱油的问题。

CA417'和'146也教导了使用安放在井眼衬管内的并具有独立流动区域的双通道管道或管子，例如具有内部分隔器的单管路或管子，其形成多个独立的内部通道，或者具有中心通道和环形通道的同心管路或管子。管路或管子包含接近每个裂缝的多个开孔和在每个裂缝之间围绕管路或管子的隔离封隔器，以防止井眼内的通道之间的连通。在连续作业过程中，注入物被输送入大致交替的裂缝中且石油从其它裂缝中被采出。由于是连续的，该作业过程产生较高的出油速率，但由于需要专用的管路或管子，因此也具有较高的投资成本。

考虑到当前极低的油价(<$30/桶)和钻设和压裂多个深长水平井的高昂成本(约$800万/井)，人们需要投资成本底的工艺，其可以恢复现有的多裂缝井。巴肯和伊格福特井等致密轻油储层的快速下降速度可能在第一年为70％，在第二年为50％，但考虑到足够的二次采油，公司可以停止钻探新井，而不会降低总体石油产量。这些现有的井远远超出其2年的主要黄金采油期，但地层油量的90％-95％仍然在那里。

除了上述文献所述的裂缝驱油(Fracture Flooding^tm)外，在致密轻油储层中的二次采油的前景是黯淡的。一些经营者已尝试从平行多裂缝井中水驱或气驱，但裂缝之间的连通使流动模式不起作用，破坏了储层扫掠效率。再压裂是昂贵的并产生了不一致的结果。本发明的方法有望解决关于致密轻油储层二次采油的所有主要经济问题和工程问题：低投资成本、更高的且持久的产油速度和更高的采油率。

发明内容

本发明的方法与现有技术的不同之处尤其在于，它是一种间歇工作过程，其需要周期性地对储层再加压，以利用在交替间隔的流体注入裂缝中的流体注入来恢复回收速度，采油从其余的交替(和紧邻)采油裂缝来产生，由此以这种方式最直接地向地层施加流体驱动以扫掠地层中的石油并将其引导至相邻的交替间隔的采油裂缝。这种工作过程在本文中被称为裂缝驱油(Fracture Flooding INT^tm)工艺或间歇裂缝驱油。

许多现有的多裂缝(即已建成的)井是加有衬管的且水泥固化的，并具有已位于井眼衬管中以便能隔断每个裂缝的滑动套筒。

当被用在现有的井中时，本方法允许利用这种现有设备的优点，且井下不需要其它设备。因此，本发明的方法可被用于已新钻探和建成的井，或者可替代地用于采油多年的井。

在本发明方法中，对于新井，可在沿井眼的该井眼与采油裂缝相连通的多个位置处设置滑动套筒，以允许这种套筒在本方法的流体注入阶段中隔断/关闭这种采油裂缝。

在一可选步骤中，在使用单个管道/井眼以注入流体并从井眼采油的情况下，可给该方法添加附加步骤，由此可在注入阶段之前先用注入物冲洗井眼，由此将井眼中的任何残余石油采收至地表，使得这种残余石油在流体注入阶段期间不会否则随后进入储层并不利影响到注入物的相对渗透率，更不必说没有机会将这种残余石油回收到地表。

作为该方法中的初始步骤/阶段，注入流体被输送到开放的井眼衬管中并进入交替间隔开放的裂缝(流体注入裂缝)，在此，这种流体用于对地层加压并驱动石油横向远离这种流体注入裂缝而朝向相邻并列的采油裂缝。短时间后，由于可能持续几个月的这种流体注入，储层将变为均匀再加压到本地储层压力或更高。此后，可关闭流体注入裂缝套筒，然后打开与采油裂缝相对的其余套筒。然后将从采油裂缝排入井眼中的流体输送到地表。采油期显著长于注入期，持续长达2年或更久。这完成间歇裂缝驱油过程的第一阶段。

本发明方法的连续反复/阶段可以根据需要进行，但优选地，在上述方法的初始反复之后，在重新开始注入所述注入物之后，通过短暂地将注入物裂缝采至地表来冲洗掉井眼中的石油。

因此，本方法明显不同于传统的循环或“呼吸吞吐”或加压-降压过程，其中近井区域变为交替饱含石油和注入物，油在注入阶段期间被驱离井眼。

相反且作为对比，注入物通过专用通道即流体注入裂缝进入基质/地层，且石油优选通过分开的专用通道即采油裂缝被采出(尽管石油可以通过与注入流体时相同的井眼采收至地表，但这对储层力学没有不利影响)。通过这种方式，由此消除当在储层基质中混合多相时由石油和水相对渗透率降低引起的对地层流体注入性和生产率的不利影响。

因此，本发明的方法和上述特别的优点在致密岩石中是特别优选的，在此，本文所述的相对于上述方法的优点尤其鲜明。

因此，为了实现上述优点并获得相对于上述方法的一些优点，在本发明方法的第一宽泛实施例中，这种方法涉及从其中设有加衬井眼的且具有沿加衬井眼的一部分长度间隔的并从此径向向外延伸的多个诱发裂缝的地下烃地层采油的方法，做法是将流体间歇注入到所述裂缝中的交替间隔的裂缝并从所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝采出包括石油的烃，包括以下步骤：

(i)将注入流体注入所述多个诱发裂缝中的交替间隔的诱发裂缝并继续这样做一段时间，以对地层加压；

(ii)停止注入所述注入流体；

(iii)将油采收至地表，该油在所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝与加衬井眼接触的位置从所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝流入加衬井眼；和

(iv)依次附加重复上述步骤一次或多次。

通常重复上述方法，直到步骤(iii)中的石油回收最终低于可接受的生产速度和产量。

在本文公开的方法中，井眼的一部分长度可以是垂直的、倾斜的或水平的，但在优选实施例中上述井眼长度部分是基本水平的。

在上述方法的这种改进中，该方法还包括以下步骤：从加衬井眼冲洗掉留在加衬井眼中的石油，其中该石油的冲洗通过在步骤(i)中将注入流体注入到交替间隔的流体注入裂缝之前短暂地将注入流体采到地表来实现。

具体说，这种上述方法可通过在步骤(vi)之后但在将流体注入交替的多个诱发裂缝(即步骤(i)中的流体注入裂缝)之前通过增加以下步骤来进一步修改：通过使残留在所述流体注入裂缝中的注入流体回流到井眼中并短暂使井眼内的注入流体和任何残余石油到达地表而从加衬井眼中冲洗掉残留在加衬井眼中的石油。

或者，这种方法还可包括以下步骤：通过经由在所述加衬井眼中延伸到其趾部的管道在井眼水平部分的趾部处注入所述注入流体，冲洗残留在所述加衬井眼中的石油并将其采收至地表。

为了命名的目的，注入有流体的沿该井眼长度部分的交替间隔的多个诱发裂缝被称为流体注入裂缝。

类似地，石油在所述多个诱发裂缝和加衬井眼的接触位置处从其流入加衬井眼的其余(交替间隔)的多个诱发裂缝在下文中被称为采油裂缝。

在上述方法的进一步改进中，滑动套筒可以设置在采油裂缝和加衬井眼的接触位置处，以在不同时间允许和防止采油裂缝与加衬井眼流体连通。因此，在本发明的这种进一步改进中，该方法包括间歇加压放空方法以从地下烃地层中回收油，所述烃地层具有沿位于所述烃地层中的加衬井眼的一部分长度间隔并与之接触的多个诱发裂缝，所述多个诱发裂缝从所述加衬井眼起基本径向向外延伸，该方法包括以下步骤：

(i)通过滑动套筒，在其与所述加衬井眼接触的位置关闭所述多个诱发裂缝中的交替间隔的诱发裂缝以在地层中形成多个采油裂缝，所述多个采油裂缝被从所述加衬井眼关闭；

(ii)将注入流体注入加衬井眼并使注入流体流入所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝一段时间，从而对地层加压；

(iii)随后在所述采油裂缝与加衬井眼流体连通的位置处打开所述滑动套筒，并允许所述采油裂缝与加衬井眼内部之间流体连通；

(iv)在所述加衬井眼与采油裂缝接触的位置处回收流入所述加衬井眼的石油至地表一段时间；和

(v)依次重复步骤(i)-(iv)中的每个步骤一次或多次。

此外，通常重复这种上述方法，直到步骤(iv)中的石油回收最终降至低于可接受的生产速率和产量。

另外在优选实施例中，在上述方法中的所述加衬井眼长度部分是基本水平的。

在本发明方法的上述改进的优选实施例中还包括以下另一步骤即进一步骤：从加衬井眼冲洗掉残留在加衬井眼中的石油，其中石油冲洗通过在步骤(ii)中将流体注入流体注入裂缝之前短暂地将注入流体采至地表来实现。

具体说，可以通过在步骤(v)之后但在步骤(ii)中注入所述注入流体之前增加以下步骤来进一步修改上述方法：通过使残留在所述流体注入裂缝中的注入流体回流到井眼中并短暂地使井眼中的注入流体和任何残余石油到达地表而从加衬井眼中冲洗掉残留在加衬井眼中的石油。

或者，上述这种方法可以在步骤(v)之后但再次在步骤(ii)中注入所述注入流体之前包括以下的进一步骤：通过经由在所述加衬井眼中延伸到其趾部的管道在井眼水平部分的趾部注入所述注入流体，冲洗残留在所述加衬井眼中的石油并将其采收至地表，由此避免这种残余石油否则被无意(不期望地)夹带在注入流体中且被重新注入地层。

在本发明方法的改进中，可以在流体产生裂缝和采油裂缝两者与加衬井眼的接触位置处设置滑动套筒，且这种套筒按以下方式操作。

具体说，在本发明方法的改进中，该方法包括间歇加压放空方法以从地下烃地层中回收油，该烃地层设有加衬井眼并具有从所述加衬井眼径向向外延伸且沿该井眼的一部分长度纵向间隔的多个诱发缝隙，包括以下步骤：

(i)通过滑动套筒，在其与所述加衬井眼接触的位置关闭所述多个诱发裂缝中的交替间隔的诱发裂缝以在地层中形成多个采油裂缝，所述多个采油裂缝被从所述加衬井眼关闭；

(ii)通过滑动套筒，在其与所述加衬井眼接触的位置打开所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝以形成多个流体注入裂缝；

(iii)将注入流体注入该加衬井眼，并使所述注入流体流入所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝一段时间，从而对地层加压；

(iv)在所述注入流体裂缝与加衬井眼接触的位置关闭所述滑动套筒，并防止所述流体注入裂缝与加衬井眼内部之间的流体连通；

(v)在所述采油裂缝与加衬井眼的接触位置打开所述滑动套筒，并允许所述采油裂缝与加衬井眼内部之间的流体连通；

(vi)在所述加衬井眼与采油裂缝接触的位置处回收流入所述加衬井眼的石油至地表一段时间；和

(vii)依次重复步骤(i)-(v)中的每个步骤一次或多次。

另外，通常重复上述方法，直到步骤(vi)中的石油回收最终降至低于可接受的生产速率和产量。

另外在优选实施例中，在根据上述方法中的所述加衬井眼的一部分长度是水平的。

在上述这种方法的改进中，这种方法包括进一步骤：从加衬井眼冲洗掉残留在所述加衬井眼中的石油，所述石油的冲洗通过在上述步骤(i)中的采油裂缝关闭之后和在上述步骤(iv)中的流体注入裂缝关闭之前短暂地将所述注入流体采到地表来实现。

具体说，可以通过在步骤(vi)之后但在步骤(iv)中的关闭流体注入裂缝之前增加以下步骤来进一步修改上述方法：通过使残留于所述流体注入裂缝中的注入流体回流到井眼中并暂时使井眼中的注入流体和任何残余石油到达地表而从加衬井眼中冲洗掉残留在加衬井眼中的石油。

或者，上述这种方法可在步骤(vi)后包括以下另一步骤：通过经由在加衬井眼中延伸到其趾部的管道在井眼的水平部分的趾部处注入所述注入流体以冲洗掉残留在所述加衬井眼中的石油，并简略地将其采收至地表。

在本发明方法中的注入流体的目的是作为驱动/放空流体以将地层内的石油和烃驱动至交替间隔的采油裂缝，因此进入加衬井眼以便回收到地表。注入流体不必混溶于石油中，但注入流体可混溶于石油中将有利地降低其黏度并提高其流动性，从而提高油层采油率，尽管使用可混溶于油中的流体的费用略微增加，该流体包括但不限于诸如石脑油、柴油、从通过本发明方法采出的石油中提取的气体、二氧化碳和其它稀释剂或溶剂。

在使用滑动套筒沿井眼打开和关闭采油裂缝和/或流体注入裂缝的情况下，打开(或关闭)滑动套筒的步骤可以通过多种方法进行，如：

(i)使用在盘管端部所插入的并通过经由盘管施加到工具的压力被致动的致动工具；

(ii)使用具有活塞的现有的流体致动套筒，活塞在加压流体被供应到套筒时迫使套筒移动；或者

(iii)使用如由加拿大阿尔伯塔省卡尔加里的Packers Plus公司销售的球致动套筒以及本领域已知的其它套筒，可用于打开或关闭滑动套筒。

关于例如在加拿大专利CA2,412,072中描述的球致动套筒，可以使用注入流体压力将球沿井眼向下泵送，该球接合相应套筒并使其滑动到新的(打开或关闭)位置，然后与之脱离，然后沿井眼下行以类似地打开/关闭其它井下套筒。通过从井眼中抽出带有或不带有球的泵送流体，球可被溶解且套筒被关闭。此后，为了依次随后再关闭(或再打开)所选套筒，这例如可以通过在盘管远端将致动工具插入井眼来执行。致动工具通常被插入到井眼远端(趾部)，通常通过向盘管和位于盘管端部的工具供应加压流体来致动在盘管端部的工具，该工具被致动，随后能可分离地接合选定套筒，且盘管和装接的致动工具的移动导致所选定的套筒移动到一位置以便再打开(或再关闭)套筒。

本领域技术人员现在会想到选择性地致动滑动套筒以便依次打开或关闭所述套筒的其它已知的常用方法。用于致动滑动套筒的这种替代方法同样预期用于本发明的方法。

根据本文的方法，注入流体可以是气体。

替代地或补充地，注入流体可以是选自包括以下气体组合的气体：天然气、所采石油所包含的气体和从采收石油获得的气体、CO₂及其混合物。

在另一实施例中，在注入流体是气体情况下，这种气体可混溶在油中。

此外，在注入流体是气体情况下，注入流体可从由所采石油中回收的气体馏分获得，并且可在本发明方法中被再循环/再使用以帮助提高石油在地层中的运动性。

在一个优选实施方式中，从采出石油获得的气体馏分是通过使采出石油在采收至地表时处于升高温度和/或降低压力来获得的，由此闪蒸所述采出石油中的一小部分挥发性气体组分，用于随后用作本发明的一种或多种方法中的注入流体。

在另一个或可选的实施方式中，注入流体是夹带在采出石油中或从采出石油产生的气体并富含C2-C5组分。当作为注入流体被注入地层时，这种高碳气态组分/化合物有助于增加地层中的石油的运动性，从而更好地将这种石油扫掠到采油裂缝中以便随后收集和采收至地表。

在另一个实施方式中，根据本文公开的一种或多种方法采出的石油被加热并被用于为注入流体提供额外的气体组分。

注入流体可以是水，含或不含添加剂，和/或可以包括水和气体。

上述方法可被用于之前未开采的烃地层或已开采但以前从未被压裂以沿其井眼长度产生多个诱发裂缝的烃地层。

或者，本发明的方法可被用于之前已开采和压裂的烃地层，但先前没有将本发明方法应用于它们。换句话说，本文的方法可以在烃类地层的开采首先开始时或在烃类储层的开采和完结的生命周期中的任何时间来应用。

对于任何上述方法，用于所述注入流体的注入和加压所述地层的时间段通常将需要在从1天延长到1年的时间段内进行，这取决于地层孔隙率、渗透率和在地层中产生的裂缝的一般长度。

同样，对于任何上述方法，考虑到通常遇到的典型的地层孔隙度、渗透率和地层温度和压力，用于回收采出流体(石油)的时间段通常需要在从1个月至10年的时间段内进行，在本说明书中稍后具体描述其例子。

在本发明方法的所有实施例中，当从加衬井眼注入时的注入流体的流体压力优选在其长度范围是均等的，从而在加衬井眼的水平部分的长度范围以基本恒定的压力均匀注入所述注入流体。

实现注入/驱动流体向流体注入裂缝的均等压力施加的一种方式是为井眼衬管提供插入在所述井眼部分的水平长度内且基本在该部分的水平长度上延伸的穿孔管，并且其穿孔图形或尺寸被构造成使沿所述加衬井眼的一部分长度施加到所述流体注入裂缝的流体压力平衡。具体说，例如可以相比于在跟部处或更接近地表处使在所述井眼内的所述穿孔管中的孔的横截面积或在井眼衬管内的孔的横截面积(该孔分别与流体注入裂缝流体连通)在井眼的远(趾)端处变大，以负责注入流体的在井眼趾部处而不是在跟部处的流体压力减小，因此由注入流体施加的合成压力差将被平衡。

类似地，实现沿井眼长度从各采油裂缝回收石油的等压下降的一种方式是为井眼衬管提供插入在加衬井眼的一部分水平长度内且基本延伸穿过该部分水平长度的穿孔管，并且其穿孔图形和/或尺寸被构造成平衡在所述加衬井眼的长度上排放到井眼中的流体的流体压力，由此允许来自各采油裂缝的均匀流动(恢复)速率。具体说，例如可以使在所述井眼内的所述穿孔管中的孔的横截面面积或在所述井眼衬管中的孔的横截面面积(该孔分别与所述采油裂缝流体连通)在井眼的远(趾)端处相比于在跟部处或更接近地表处变大，以便负责在该位置处与井眼跟部(此时石油通常在负(抽吸)压下被抽至地表，因此造成采油裂缝在跟部所承受的增大压差)相比更小的压差，使得在趾部和跟部处在每个采油裂缝处施加的合成压差更近似相等。

本发明的以上概述未必描述本发明的所有特征。对于本发明的完整描述，进一步参考与权利要求书一起阅读的附图和对一些优选实施例的详述。

附图说明

本发明的其它优点和其它实施例现将从以上连同以下对本发明各特定实施例的详述一起出现，连同附图，其中每幅附图旨在是非限制性的，其中：

图1是示出在本发明的间歇裂缝驱油过程的一个实施例中的初始步骤的示意图，其中井眼和交替间隔的多个诱发流体注入裂缝之间的流体连通最初已经建立，交替间隔的流体产生裂缝和井眼之间的流体连通已被井眼内的相应滑动套筒的运动阻止/关闭；

图2是描绘图1的间歇裂缝驱油过程中的后续步骤的示意图，在此建立了井眼与交替间隔的多个诱发采油裂缝之间的连通，且再次通过在井眼内的滑动套筒移动来阻止/关闭交替间隔的流体注入裂缝与井眼之间的流体连通；

图3是示出本发明的间歇裂缝驱油过程的第二实施例中的初始步骤的示意图，在此建立了井眼与交替间隔的多个诱发流体注入裂缝之间的连通，通过位于所有交替间隔的流体注入裂缝和采油裂缝的各自接触位置处的单个滑动套筒沿井眼的滑动运动来阻止采油裂缝与井眼之间的流体连通；

图4是描述图3的间歇裂缝驱油过程中的后续步骤的示意图，在此建立了井眼与交替间隔的多个诱发采油裂缝之间的连通，且再次通过单滑动套筒在井眼内的移动阻止/关闭在交替间隔的流体注入裂缝与井眼之间的流体连通；

图5是描绘本发明的任何前述方法中的另一可选步骤的示意图，在此在从交替间隔的采油裂缝中采油一定时间后可将盘管插入井眼的趾部，并在将注入/驱动流体注入井眼中以注入到交替间隔的流体注入裂缝之前，将通过所述盘管所注入的冲洗流体注入井眼趾部，从而冲洗井眼内的石油并将其回收到地表；

图6是示出本发明方法的另一实施例中的初始步骤的示意图，该方法采用一组滑动套筒调整仅在井眼和采油裂缝之间的流体连通，其中滑动套筒最初处于关闭位置，防止注入流体被注入所述采油裂缝，且被供应给井眼的注入流体流入所述流体注入裂缝；

图7是图10所示方法的实施例的示意图，其中已停止向井眼供应注入流体，且滑动套筒现已被移动到打开位置，并且石油从采油裂缝流入井眼并被采收至地表；

图8是在套管内的滑动套筒的一个例子，用于当分别处于打开位置和关闭位置时允许和阻止石油从地层内的采油裂缝流入井眼，该图示出这种滑动套筒处于关闭位置；

图9是如图8所示的滑动套筒的视图，但处于打开位置，露出井眼衬管中的端口；

图10是描述本发明方法的另一实施例中的初始步骤的示意图，其采用一组封隔器和两个单独且不同的盘管，其中注入流体通过第一管道被供应至交替间隔的且与其余交替间隔裂缝分隔开的多个诱发注入裂缝；

图11是描述图10的间歇裂缝驱油过程中的后续步骤的示意图，其中停止经由第一管道供应注入流体，且允许石油从其余交替裂缝流入到盘管中的第二管道中，并且被采收至地表；

图12是本发明方法的另一实施例中的初始流体注入步骤的示意图，其采用一组封隔器和单盘管，其中注入流体通过盘管被供应到由一组封隔器限定的区域，因此进入流体注入裂缝，且关闭/隔离采油裂缝；

图13是图12的方法中的随后的采油步骤的示意图，其中盘管和封隔器稍微升井移动(或下井移动)，由此使盘管中的孔(和封隔器的中间)与采油裂缝对准并关闭流体注入裂缝；和

图14是比较烃地层的采油率与时间的函数的单组组合曲线图，其中：

a)连续水裂缝驱油(现有技术)；

b)连续气体裂缝驱油(现有技术)

c)原油回收(现有技术)；

d)根据本发明方法的间歇裂缝驱油，仅使用气体为注入流体；

e)第一阶段间歇裂缝驱油，随后间歇水裂缝驱油；和

f)间歇裂缝驱油，仅使用水作为注入流体。

在获得每个上述结果a)-e)时，进行两(2)年的初级生产，随后[除了曲线(c)]视情况注入气体或水4个月时间，连续或间歇，视属何情况而定。

具体实施方式

图1示出初始步骤的示意图，图2示出用于从设有加衬井眼9的地下烃地层1采油的本发明的间歇加压放空方法100的一个实施例中的后续步骤。

图3是类似示出初始步骤的示意图，图4示出本发明的间歇加压放空方法100的另一实施例的后续步骤。

在所有实施例中，本发明的方法100适于在烃地层1中工作，即通常位于上部非含烃层3和通常由盖岩组成的下部非含烃层5之间的含烃沉积物1。烃地层1可具有预设的井眼9或新钻出的加衬井眼9并且具有沿井眼9的一部分(优选但不必是水平部分)已压裂的裂缝，裂缝由任何已知的液压压裂法形成以产生沿其中设有衬管10的井眼9的一部分长度间隔的多个诱发裂缝40a、40b。多个诱发裂缝40a、40b从这种加衬井眼9起径向向外延伸。

在图1和图2所示的方法的实施例中提供沿加衬井眼9的一部分长度即沿井眼套管安装的一组滑动套筒30a、30b。

如本领域公知的致动工具(未示出)可以在盘管(未示出)的端部沿井眼9被向下插入，以便最初致动/移动滑动套筒30a至打开位置。或者，当这种井眼套管被插入井中时，滑动套筒30a可以沿加衬井眼9被最初安装在打开位置，以便最初允许井眼9和流体注入裂缝40a之间流体连通。

类似地，关于调整井眼9和采油裂缝40b之间流体连通的滑动套筒30b，当这种井眼套管被插入井中时，这种滑动套筒30b可以沿加衬井眼9被最初安装在关闭位置，以便最初防止井眼9和采油裂缝40b之间流体连通，且可以在需要时通过如上所述的致动工具的下井插入被打开。

或者，滑动套筒30b可以是图8和9所示的类型，其中，加衬井眼9内的高压流体被供应入端口20和腔18，导致腔14内的弹簧15压缩和滑动套筒30b运动以遮盖端口8，从而关闭采油裂缝40b以免流体连通，如图8和图1所示。

然后，可以在相对压力ΔP下将注入流体70供应给流体注入裂缝40a足够长时间，足以通过注入流体70使地层1加压，注入流体将地层1中的石油和相关的烃驱向交替间隔的采油裂缝40b。

此后，当地层1已充分加压时，停止向井眼9和流体注入裂缝40a供应注入流体。如果滑动套筒30b是图9所示的类型，则通过操作腔15内的弹簧14使井眼9内的流体压力停止，使得滑动套筒随后被移动而露出相应的端口8，由此允许石油通过采油裂缝40b从烃地层1流入井眼9，从而随后能通过井眼9流到地表4。或者，滑动套筒30b如果不是图8和图9所示的类型且需要物理操纵，则同样可被下插入井眼9中的相同致动工具移动至打开位置以关闭滑动套筒30a，然后允许井眼9接收来自采油裂缝40b的石油。

此后，在采油时，当石油72从井眼9回收的速度下降时可重复上述方法以重新加压地层1，并再次将额外的石油和烃驱向产油裂缝以便随后回收。

图3和图4示出上述方法的另一实施例，其中如图3所示，允许将注入流体供应至流体注入裂缝40a并允许采油裂缝40b初始关闭的端口7初始打开通过将其中具有端口30a'和30b'的滑动套筒30初始定位在第一位置来完成，允许井眼9和流体注入裂缝40a之间经其中端口30a'流体连通，同时通过关闭端口30b'防止流体连通来隔离采油端口40b，从而防止与井眼9流体连通。

为了转换至本发明的间歇回收过程的油回收阶段，套筒30可滑动移动(通过如上所述的被下井插入的致动工具)到第二位置，如图4所示，在此，滑动套筒30随后防止通过其中端口30a'与流体产生通道40a流体连通，但允许采油通道40b经其中端口30b'与井眼9流体连通。

图5示出本发明方法中的可选的附加步骤，其中在完成采油阶段(图2、图4、图7、图11和图13)之后但在注入流体的再注入阶段之前(图1、图3、图6、图10和图12)，通过将注入流体70经延伸至趾部80的盘管82注入井眼9的趾部80来冲洗掉残留于井眼9中的残余油，并将这样的注入流体重新采回至地表4。通过这种方式，残余油被采收至地表4，而不是与注入流体70混合，并在随后的流体注入阶段被重新注入到地层1。

图1和图2所示的实施例及图3和图4所示的实施例均采用关闭装置，例如图1和图2所示的滑动套筒30a、30b或如图3和图4所示的其上具有端口30'的单个滑动套筒30，用于分别关闭(当需要时)相应的流体注入裂缝40a和采油裂缝40b中的每一个，且防止其每一个与井眼9流体连通。

然而，为了实施本发明方法，没有必要安装滑动套筒30a、30b或单个滑动套筒30以调整流体注入裂缝40a和采油裂缝30b两者之间的流体连通。

相反，在本发明方法的另一实施例中，如图6(流体注入)和图7(采油)所示，可简单地提供滑动套筒30b或滑动套筒30以仅调整流经加衬井眼9中的端口8的流体流动，从而仅调节采油裂缝40b与井眼9的流体连通。

因而，在该特定方法中，无需调整井眼流体与流体注入裂缝40a的流体连通。

在这样的实施例/方法中，滑动套筒30b或滑动套筒30可以是由致动工具(未示出)打开/关闭的类型。

或者，滑动套筒30b可以是如图8和图9所示的类型，其中，当在流体压力P下将注入流体供应入井眼9时，使得相应的滑动套筒30b以上述方式移动而遮盖端口8，由此防止注入流体被注入采油裂缝40b中。通过这种方式，在该方法的加压阶段期间，注入流体仅经由井眼衬管9内的开口7被供应至流体注入裂缝40a。

在停止该精炼方法的第一加压阶段并向停止供应加压注入流体70的第二放空阶段转变时，这种压力缺失导致弹簧14(参见图9)使滑动套筒回到打开位置，露出井眼衬管9内的端口8，从而允许石油72经由采油裂缝40b流入井眼9并被采收至地表4。

仅调节与采油裂缝40b的流体连通的多个滑动套筒30a、30b(图1、图2)和图3、图4的单个滑动套筒30及图6和图7的另一单组滑动套筒30b都是简单的一种模式，即当注入流体70注入时至少分别将采油裂缝40b与井眼9隔离。

本发明进一步体现和包括以本文所述的方式间歇重复地加压和放空储层而不使用滑动套筒的方法。

在这方面，图10-图11和图12-图13分别示出本发明方法100的另两个替代实施例，在此未使用滑动套筒，而是使用一组封隔器25实现将采油裂缝40b与流体注入裂缝40a隔离。

图10和图11示出使用一组(优选可扩胀的)封隔器件25的方法，单独的双管，即流体注入盘管43和单独的采油盘管44穿过该封隔器件。如图10所示(该方法的初始流体注入阶段)，封隔器件25和盘管43、44放置在加衬井眼9中的井下，封隔器件25沿井眼衬管9在端口7、8的相对侧上。注入流体首先被注入盘管43并流出孔口63，因此经由井眼衬管9内的端口7流入流体注入裂缝40a。

在对地层加压时，停止注入流体70的注入(图11)。此后，如图11所示(即方法的第二采收阶段)，采出石油72通过加衬井眼9中的端口8流入盘管44中的端口68并被采收至地表4。当来自地层1的石油72的速率或产量下降低于预定值时，再次重复上述步骤。

图12和图13类似地示出使用一组(优选可扩胀的)封隔器件25的另一方法，单盘管45穿过该封隔器件，单盘管45首先用作流体注入器管道且随后用作采油管道而交替使用。在该实施例中不需要滑动套筒。

如图12所示(该方法的初始流体注入阶段)，封隔器件25和单盘管45最初在加衬井眼9中沿井下运行，封隔器件25沿加衬井眼9定位于沿井眼衬管9的端口7和8的相对侧。

如图12所示，注入流体首先被注入盘管45并流出其中的孔65，因此通过井眼衬管9内的端口7进入流体注入裂缝40a。

在一段时间后且对地层1加压时，停止注入流体70的注入。

一组封隔器件25和盘管45一起被稍微上提，以使盘管45中的孔65与加衬井眼9中的端口8对准，从而允许石油72流入盘管45中的孔65，然后被采收至地表4。

例子

例1

气体用作所有四个阶段的注入流体，如下所述。

第一阶段包括2年的初级采竭阶段和4个月的气体注入地层时期。

具体说，在2年的初级采竭期后，参考图1和图2，关闭滑动套筒30b，将相应的采油裂缝40b与水平井眼9隔离。然后打开滑动套筒30a并从地表4将气体(甲烷)注入井眼9中，该气体进入由此打开的流体注入裂缝40a并穿透相邻的储层基质5，由此使石油前移并将储层5加压至限定的目标最大值，以便不使岩石进一步压裂。在注入4个月后，当气体注入速率已下降到预定最小值时，认为注入完成，并通过关闭相应的滑动套筒30a关闭流体注入裂缝40a，同时通过将滑动套筒30b移动到打开位置而打开采油裂缝40b与井眼9的流体连通，持续2年时间。

通过关闭套筒30b以隔断采油裂缝40b和打开滑动套筒30a以允许井眼9与流体注入裂缝之间的流体连通，开始第二阶段(阶段2)。短时间内，流体注入裂缝40a通过套筒30a被启动，进入井眼9并到达地表4，以便冲洗出井眼9的生产流体。此后，将气体通过井眼9注入流体注入裂缝40a中4个月时间。随后关闭滑动套筒30a，由此隔断相应的流体注入裂缝40a，随后打开套筒30b以允许石油通过现被打开而与井眼9流体连通的采油裂缝40b流入井眼9，以允许井眼采油并使其流动至地表4。

对于另两个阶段(阶段3和4)，重复阶段2的上述程序，阶段3和4各自是阶段2之前的连续重复。

例2

例2的过程与例1相同，不同的是第一阶段的注入流体为气体，后面三个阶段的注入流体为水。

例3

例3的过程与例1相同，不同的是所有阶段的注入物均为水。

例1-3和用于比较目的的其它例子的数值模拟

为了证明本发明的间歇注入方法相对于现有技术的功效，使用计算机建模集团(Computer Modelling Group)的STARS储库建模软件开始六(6)个数值模拟的情况，从修改的标准CMG模型开始，各项参数见表1。

使用上述计算机建模软件模拟上述例1-3及三(3)个现有技术的情况：初次回收、连续注气和连续注水，使用下表1所列的软件参数输入和条件：

表1-数值模拟参数

假定一个具有轻油(油密度为45°API)的通用“致密”储层，该模型采用对称元素，代表受影响储层的1/4。

对于所有模拟，储层首先在初级采油条件下采油2年。然后进行4阶段的注入和采油。注入期为4个月，采油期为2年。这未限制可能的注入或采油间隔，这将取决于注入流体可用性、裂缝间隔、流体注入速率、储层渗透率和本领域技术人员所熟悉的其它因素。本间歇性压裂驱油过程可以在井寿命期间的任何时间应用，包括在启动时。

上述模拟情景的结果以图形方式被显示在图6中。

在本发明方法的一优选实施例中，参考图6中的线e)，进行第一阶段的气体注入，因为这提供油速率和油回收系数相对于初始回收系数的最大增加。

然而如图6所示，在随后的阶段中，注气相对于注水的优点仅是轻微的(线'a'分别与线'b'相比)，事实上在稍后阶段注水具有较高的油采收率。因此，由于气体压缩成本比使用泵的注水明显更高，故在第一阶段之后切换到注水是更经济的。

在更优选的实施例中可以进行用于所有阶段的可混溶气体注入的选项。这可以用采收流体以至少两种方式实现。首先，采收气体可以再循环以建立多次接触混溶性，其次，采收轻油(例如巴肯(Bakken)油：42度，7.2％C2-C5)可被加热至适当温度，和/或降压以向再注入气体提供轻质烃，使得可以更快或甚至立即建立混溶注入气体。

尽管故意闪蒸掉一些石油产品可能看起来是轻率的，但应该记住，从运输安全角度来看，来自巴肯和伊格福特地层的轻质油是有问题的，如至少两个最近的毁灭性轨道车爆炸所证明，其归咎于来自那些地层的石油的高的里德(Reid)蒸气压。从销售石油中去除轻组分将降低石油蒸气压力并提高运输安全性。在另一实施例中还可以通过在水平井压力均衡设备、例如穿孔注入和采收管道中包括策略性地设计成补偿环形空间内的压力的孔来增强间歇裂缝驱油过程。

提供对本发明的一些实施例的以上描述是为了使本领域任何技术人员能够实施或使用本发明。

对于本发明的完整定义及其预期范围，应参考本发明的发明内容和结合本文详述和附图所一起阅读并基于其有意解读来考虑的所附的权利要求书。

Claims (42)

1.一种使用间歇加压放空过程并使用单个可滑动移动的套筒件从具有多个裂缝的烃地层中扫掠石油的方法，所述烃地层从其中的井眼起径向向外延伸，所述方法包括以下步骤：

(i)在所述烃地层内提供基本水平的井眼，该井眼中有中空圆柱形衬管；

(ii)提供从所述水平井眼起基本径向向外延伸的多个多诱发裂缝，所述多个诱发裂缝在多个间隔的接触点处并在所述衬管中的相应间隔的穿孔处接触所述井眼和衬管；

(iii)提供在所述衬管内可纵向滑动运动的单个细长的中空套筒件，该套筒件在外周具有至少一个与该套筒件的中空内部连通的孔；

(iv)在所述加衬井眼内滑动移动所述中空套筒件，以使其中的所述至少一个孔与所述多个诱发裂缝中的交替诱发裂缝对准以允许与所述井眼流体连通并通过阻塞其余的多个诱发裂缝同时防止所述井眼与所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝流体连通；

(v)将注入流体注入所述中空套筒件并使所述注入流体流入所述多个诱发裂缝中的交替诱发裂缝一段时间，由此将所述地层加压；

(vi)在加衬井眼内滑动移动所述中空套筒件和所述至少一个孔，以便随后使所述至少一个孔与所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝再对准；

(vii)在所述可滑动套筒件内收集从所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝向下排出到所述井眼中的石油并将所述石油回收到地表；

(viii)依次附加重复步骤(iv)-(vii)中的每个步骤一次或多次。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

步骤(ii)包括在与所述井眼和衬管均匀间隔的多个接触点处沿所述井眼提供所述多个诱发裂缝；

步骤(iii)包括提供具有多个均匀间隔的孔的单个细长的中空套筒件，所述孔纵向间隔的距离对应于所述多个诱发性裂缝的交替间距；

步骤(iv)包括在所述衬管内滑动移动所述中空套筒件，以使其中的多个均匀间隔的孔与所述多个诱发裂缝中的交替诱发裂缝对准；

步骤(v)包括将注入流体注入加衬井眼和中空套筒件并使所述注入流体流入所述多个诱发裂缝中的交替诱发裂缝一段时间，由此对地层加压，在注入所述流体时的所述多个诱发裂缝中的交替诱发裂缝包括流体注入裂缝；

步骤(vi)包括在加衬井眼内滑动移动所述中空套筒件及其中的孔，以便随后将所述可滑动套筒件上的所述间隔的孔与所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝再对准，以形成现在与所述中空套筒件上的所述间隔的孔对准的采油裂缝；

步骤(vii)包括在所述可滑动套筒件内收集从所述采油裂缝向下排出到所述井眼中的油并将所述油回收到地表。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述可滑动套筒定位在盘管的远端或被连接到盘管的远端。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，最初以气体为注入流体进行所述步骤(v)-(vii)，并且以水为注入流体进行步骤(v)-(vii)的连续重复。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在加衬井眼的部分长度上进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(vi)中的再对准所述中空套筒件的步骤通过在盘管远端向下插入工具来实施，所述工具在致动时允许所述滑动套筒件移位。

7.根据权利要求1所述的方法，包括在步骤(vii)之后但在开始或重新开始步骤(v)之前的另一步骤：通过将在所述多个诱发裂缝中的交替诱发裂缝内的注入流体排至井眼中而从加衬井眼冲刷掉残留于加衬井眼中的石油，并将井眼中的该流体和任何残余石油采收至地表。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，包括在开始或重新开始步骤(v)之前的另一步骤：通过经由管道在所述水平部分的趾部处注入该注入流体而从所述加衬井眼冲洗掉残留于加衬井眼中的石油并将其采收至地表，所述管道在所述加衬井眼内延伸至其趾部。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，该注入流体是气体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述气体可混溶在石油中。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，该注入流体是从采收石油中获得的气体馏分。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过使所述采收石油经受升高温度和/或减压来获得所述气体馏分，由此使所述采收石油中的挥发性气体组分闪蒸以便利用所述挥发性气体组分作为注入流体。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，该气体馏分富含C2-C5组分。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，该注入流体包括选自以下气体组合的气体：天然气、包含在所述采收石油中的气体和从所述采收石油中获得的气体、CO₂及其混合物。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，根据一种或多种这样的方法所采收的石油的一部分被加热并被用于使其中的挥发性气体组分闪蒸，由此为所述注入流体提供额外的气体组分。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注入流体是具有或不具有化学添加剂的水。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，该注入流体包含水和气体两者。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，该井眼是垂直的、倾斜的或水平的井眼。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，所述方法首先在结束的烃储层的生命周期中的任何时间开始。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，执行步骤(v)中的所述注入流体注入和地层加压的时间从1天到1年。

21.根据前述权利要求1至20中任一项所述的方法，其中，在用于回收采出流体的步骤(vii)中的时间段在从1个月至10年的期间内进行。

22.根据前述权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，在加衬井眼内的流体压力在其长度范围内是均等的。

23.根据权利要求2所述的方法，其中，在与所述流体注入裂缝和所述采油裂缝接触的接触点处在所述衬管中的所述穿孔在所述井眼的趾部附近具有与靠近井眼跟部的衬管中的穿孔横截面积相比更大的横截面积。

24.根据权利要求1所述的方法，其中，流体注入和石油采收通过其流经插入在所述井眼的部分水平长度内并基本上在所述井眼的部分水平长度上延伸的穿孔衬实现，所述穿孔衬的穿孔图案被设计成平衡在井眼长度上施加到所述多个诱发裂缝的流体压力差。

25.一种使用单个细长的中空滑动套筒件从设有井眼并具有多个诱发裂缝的地下烃地层回收油的间歇加压放空方法，所述多个诱发裂缝从所述井眼径向向外延伸并沿加衬井眼的部分长度纵向间隔，该套筒件具有沿所述中空套筒件的长度纵向间隔的多个孔，所述方法包括以下步骤：

(i)在所述井眼内提供具有穿孔的衬管，所述穿孔沿所述井眼与所述多个诱发裂缝对准；

(ii)在加衬井眼内纵向滑动移动所述细长的中空套筒件以将所述套筒件中的所述孔与相应交替间隔的多个诱发裂缝对准，以形成与所述井眼流体连通的多个流体注入裂缝，且同时阻塞所述衬管中的与沿所述井眼间隔的所述多个诱发裂缝中的其余诱发裂缝对准的穿孔以形成多个采油裂缝，所述多个产油裂缝被暂时阻止与所述井眼流体连通；

(iii)将注入流体注入加衬井眼中并使所述注入流体流入所述流体注入裂缝一段时间，由此对地层加压；

(iv)重新滑动定位所述中空套筒件以防止所述流体注入裂缝与加衬井眼内部之间的流体连通，同时通过所述滑动运动允许所述采油裂缝与加衬井眼内部之间的流体连通；

(v)收集从所述采油裂缝流入加衬井眼的石油并将其采收至地表；和

(vi)依次附加重复步骤(i)-(iv)中的每个步骤一次或多次。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述套筒件还在所述多个孔中每一个的相应相对两侧上配设有至少一对封隔器或密封件。

27.根据权利要求26所述的方法，在步骤(iv)之后但在开始或重新开始步骤(ii)之前具有另一步骤：通过经由在所述加衬井眼中延伸至其趾部的管道在水平部分的趾部处注入所述注入流体以清洗掉残留在加衬井眼中的石油，并将其采收至地表。

28.一种从地下烃地层扫掠石油并将其回收至地表的加压放空方法，所述烃地层具有至少四个均匀间隔的诱发裂缝，所述诱发裂缝沿位于所述烃地层中的加衬的或无衬的水平井眼的部分长度间隔并与之接触，所述诱发裂缝基本上从井眼起径向向外和向上延伸，包括以下步骤：

(i)提供盘管，所述盘管靠近其远端具有至少两个孔，所述孔根据所述所述诱发裂缝沿水平井眼的交替间隔而沿盘管的纵向长度间隔；

(ii)提供多对可致动封隔器构件，每对可致动封隔器构件中的每一个定位在所述盘管上以界定在其相应的相对两侧上的每个孔；

(iii)定位所述盘管、其中的孔和沿所述水平井眼界定所述孔的成对的封隔器构件，从而使所述盘管中的孔均同时与交替间隔的诱发裂缝对准，且还被同时定位以防止所述诱发裂缝中的其余诱发裂缝通过其中的所述孔与盘管内部流体连通；

(iv)在所述水平井眼内启用所述封隔器以阻止沿所述井眼在所述诱发裂缝中的其余诱发裂缝之间的未通过所述盘管的流体连通；

(v)在所述盘管内注入流体并允许流体流入交替间隔的所述诱发裂缝中以加压所述烃地层；

(vi)停用所述封隔器；

(vii)使该盘管和由所述成对的封隔器界定的孔升井移动或下井移动，以便同时沿该水平井眼使该盘管中的这些孔与所述诱发裂缝中的其余诱发裂缝再对准；

(viii)收集从其余的诱导裂缝向下排出的石油并通过其中的所述至少两个孔进入所述盘管，并将石油采收至地表。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括以下步骤：在步骤(viii)之后依次附加重复步骤(iii)-(vii)中的每个步骤一次或多次。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，最初以气体为注入流体进行所述步骤(v)-(viii)，并以水作为注入流体进行步骤(v)-(viii)。

31.根据权利要求28、29或30所述的方法，其中，注入流体为气体。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述气体能混溶在石油中。

33.根据权利要求28所述的方法，其中，所述注入流体是从所述采收石油获得的气体馏分。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，通过使所述采收石油经受升高温度和/或减压来获得所述气体馏分，由此使所述采收石油中的挥发性气体组分闪蒸以采用所述挥发性气体组分作为注入流体。

35.根据权利要求33或34所述的方法，其中，所述气体馏分富含C2-C5组分。

36.根据权利要求31所述的方法，其中，该注入流体包括选自以下气体组的气体：天然气、包含在所述采收石油中的气体和从所述采收石油中获得的气体、CO₂及其混合物。

37.根据权利要求28至36中任一项所述的方法，其中，根据一种或多种这样的方法采收的石油的一部分被加热并被用于使其中的挥发性气体组分闪蒸，由此为所述注入流体提供额外的气体组分。

38.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注入流体是具有或不具有化学添加剂的水。

39.根据权利要求1所述的方法，其中，该注入流体包括水和气体两者。

40.根据权利要求28至39中任一项所述的方法，其中，所述方法首先在结束的烃储层的生命周期中的任何时间开始。

41.根据权利要求28至40中任一项所述的方法，其中，执行步骤(v)中的所述注入流体注入和地层加压的时间从1天到1年。

42.根据权利要求28至41中任一项所述的方法，其中，在用于回收采出流体的步骤(vii)中的时间段在从1个月至10年的期间内进行。