CN110318716A - 提高采收率的co2注入方法及系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种提高采收率的CO2注入方法及系统。该方法可以包括：针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；根据优化水气交替注采参数、优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。本发明通过将水气交替注气方式与目前低频脉冲解堵方法相结合，充分发挥两者的优势，即水气交替改善波及系数，提高CO2的波及体积；低频脉冲注入改善近井渗透率，提高水相驱替效率，拓宽油水渗流通道；达到不损失注入能力，并在水气交替基础上进一步提高采收率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，更具体地，涉及一种提高采收率的CO2注入方法及系统。
背景技术
目前国外CO2驱油提高原油采收率技术已经成熟，并得到了广泛应用，比如近年来美国年产量一直保持在1300万吨/年以上，实施项目数一直保持在100个以上。
目前世界上注CO2驱油主要采用连续注气、水气交替注入、重力排驱、循环注气和吞吐采油等方式。连续注气往往气体波及系数较小，特别是对于非均质严重的储层，突破很早；水气交替注入能提高注入气的波及系数，但是对部分油藏存在注入能力降低问题，水气交替比太高时也可能导致注入能力损失，注入能力是保证CO2驱油项目成功的一个重要因素，潜在注入能力的损失和相应地层压力损失(可能引起混相程度的损失，会降低原油的产量)对CO2驱油项目的经济效益有明显的影响；重力排驱对油藏倾角有明确的要求；循环注气是注气突破后为了节约成本而采取的一种采出气回注的一种方式；吞吐采油方式一般适用于规模较小的开采方式，且其采收率较低。
很多专家和学者也探索了其他注气方式，比如专利ZL01110123871.9给出了气水异井注入的方式，尽管该方式能提高油藏采收率，但该方式需要两口注入井，存在注入成本升高的问题。
低频压力脉冲技术是近期发展起来的新技术，研究开始于20世纪80年代中期。1985-1995年，在加拿大Alberta大学进行理论研究。1996-2001年，发展了多孔介质力学，压力脉冲技术便很快成为一种石油增产手段。期间，室内实验开始于1997年，在1998年的12月进行第一次油田试验。截止到2004年12月，压力脉冲技术在加拿大已经进行过100多口稠油井修井作业和四次小规模的油藏作业。目前在北美地区主要将压力脉冲技术应用稠油油藏开发和注入井解堵。
目前认为低频压力脉冲具有改善储层渗透率(特别是近井渗透率)，降低残余油饱和度，拓宽油水渗流通道，提高油水流动能力，改善驱替效率的作用。
我国压力脉冲技术起步较晚，直到2001年，在孤岛采油厂现场试验两口井解堵并取得初步效果之后才逐步得到认可。目前，低频压力脉冲技术被认为是一种最简洁、方便的解堵工艺技术，但应用推广较慢，而在驱替方面国内尚无应用。
针对低频压力脉冲注气的驱替机理还没见报道，可查的几篇关于脉冲注气的文章，比如《芳48断块CO2驱油试验区脉冲注气数值模拟研究》等，实际为周期注气，其优化方案结果为注4个月停注1个月；关于矿场应用也未见关于脉冲注气的报道。因此，有必要开发一种提高采收率的CO2注入方法及系统。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种提高采收率的CO2注入方法及系统，其能够通过将水气交替注气方式与目前低频脉冲解堵方法相结合，充分发挥两者的优势，即水气交替改善波及系数，提高CO2的波及体积；低频脉冲注入改善近井渗透率，提高水相驱替效率，拓宽油水渗流通道；达到不损失注入能力，并在水气交替基础上进一步提高采收率的目的。
根据本发明的一方面，提出了一种提高采收率的CO2注入方法。所述方法可以包括：针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。
优选地，所述优化水气交替注采参数包括水气交替比、水段塞尺寸、气段塞尺寸、水注入速度、气注入速度。
优选地，所述通过数值模拟方法或室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数包括：根据工区地质研究结果，确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；根据工区渗透率分布，选择多个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。
优选地，所述优化脉冲注水注入参数包括脉冲注水的振幅与频率。
优选地，所述优化脉冲注气注入参数包括脉冲注气的振幅与频率。
优选地，所述根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息包括：根据所述优化水气交替注采参数，将各个注水周期替换为脉冲注水方式，各个注气周期替换为脉冲注气方式，通过波动-渗流耦合数值模拟方法，优选出采收率最高的优化注入脉冲信息。
优选地，所述优化注入脉冲信息包括：注水时间、注气时间、注水速度、注气速度、脉冲注水的振幅与频率、脉冲注气的振幅与频率。
优选地，还包括根据所述优化注入脉冲信息注入CO2。
根据本发明的另一方面，提出了一种提高采收率的CO2注入系统，可以包括：优化水气交替注采参数单元，用于针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；优化脉冲单元，用于通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；优化注入脉冲信息单元，用于根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。
优选地，所述优化水气交替注采参数包括水气交替比、水段塞尺寸、气段塞尺寸、水注入速度、气注入速度。
优选地，所述通过数值模拟方法或室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数包括：根据工区地质研究结果，确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；根据工区渗透率分布，选择多个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。
优选地，所述优化脉冲注水注入参数包括脉冲注水的振幅与频率。
优选地，所述优化脉冲注气注入参数包括脉冲注气的振幅与频率。
优选地，所述根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息包括：根据所述优化水气交替注采参数，将各个注水周期替换为脉冲注水方式，各个注气周期替换为脉冲注气方式，通过波动-渗流耦合数值模拟方法，优选出采收率最高的优化注入脉冲信息。
优选地，所述优化注入脉冲信息包括：注水时间、注气时间、注水速度、注气速度、脉冲注水的振幅与频率、脉冲注气的振幅与频率。
优选地，还包括根据所述优化注入脉冲信息注入CO2。
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的提高采收率的CO2注入方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的工区渗透率分布的示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的脉冲注水振幅随波传播距离的变化示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的脉冲注气不同频率下提高的采收率幅度的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的不同注入方式提高采收率幅度的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的提高采收率的CO2注入方法的步骤的流程图。
在该实施例中，根据本发明的提高采收率的CO2注入方法可以包括：步骤101，针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；步骤102，通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；步骤103，根据优化水气交替注采参数、优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。
在一个示例中，优化水气交替注采参数包括水气交替比、水段塞尺寸、气段塞尺寸、水注入速度、气注入速度。
在一个示例中，通过数值模拟方法或室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数包括：根据工区地质研究结果，确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；根据工区渗透率分布，选择多个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。
在一个示例中，优化脉冲注水注入参数包括脉冲注水的振幅与频率。
在一个示例中，优化脉冲注气注入参数包括脉冲注气的振幅与频率。
在一个示例中，根据优化水气交替注采参数、优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息包括：根据优化水气交替注采参数，将各个注水周期替换为脉冲注水方式，各个注气周期替换为脉冲注气方式，通过波动-渗流耦合数值模拟方法，优选出采收率最高的优化注入脉冲信息。
在一个示例中，优化注入脉冲信息包括：注水时间、注气时间、注水速度、注气速度、脉冲注水的振幅与频率、脉冲注气的振幅与频率。
在一个示例中，还包括根据优化注入脉冲信息注入CO2。
具体地，针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；其中，优化水气交替注采参数包括水气交替比、水段塞尺寸、气段塞尺寸、水注入速度、气注入速度。
通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数：根据工区地质研究结果，确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；根据工区渗透率分布，选择2-3个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。其中，优化脉冲注水注入参数包括脉冲注水的振幅与频率，优化脉冲注气注入参数包括脉冲注气的振幅与频率。
根据优化水气交替注采参数、优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息：采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据优化水气交替注采参数，将各个注水周期替换为脉冲注水方式，计算不同注水速度、注水时间、注水振幅和注水频率下的采收率，将各个注气周期替换为脉冲注气方式，计算不同注气速度、注气时间、注气振幅和注气频率下的采收率，优选出采收率最高的优化注入脉冲信息，包括：注水时间、注气时间、注水速度、注气速度、脉冲注水的振幅与频率、脉冲注气的振幅与频率。根据优化注入脉冲信息注入CO2与水。
本发明通过将水气交替注气方式与目前低频脉冲解堵方法相结合，充分发挥两者的优势，即水气交替改善波及系数，提高CO2的波及体积；低频脉冲注入改善近井渗透率，提高水相驱替效率，拓宽油水渗流通道；达到不损失注入能力，并在水气交替基础上进一步提高采收率的目的。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
以F油田B工区为例，该工区储层渗透率30mD，共射开2个层位，五点法井网。方案优化实施过程如下。
利用数值模拟方法，以工区采收率和换油率为指标，开展水气交替模拟计算，确定水气交替最佳参数为为水气交替比为1：1，水气段塞大小为注3个月水，注3个月CO2，每个段塞的气注入速度为50t/d，水注入速度为60t/d。
图2示出了根据本发明的一个实施例的工区渗透率分布的示意图。
工区平均渗透率30mD，渗透率分布如图2所示，本次模拟计算只有一口注入井，其两个层位的渗透率分别为42mD和24mD。
选择10mD、30mD、40mD三块岩心开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定的最佳脉冲注水频率分别为20Hz、12Hz和10Hz；最佳注气频率分别为25Hz、15Hz和12Hz。
图3示出了根据本发明的一个实施例的脉冲注水振幅随波传播距离的变化示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的脉冲注气不同频率下提高的采收率幅度的示意图。
根据物理实验数据，利用波动-渗流耦合数值模拟方法，以工区采收率和波传播距离为指标，确定优化脉冲注水的振幅和频率为8MPa和15Hz，见图3所示；以工区采收率、CO2换油率和波传播距离为指标，确定优化脉冲注气的佳振幅和频率为9MPa和20Hz，见图4所示。
利用波动-渗流耦合数值模拟方法，以工区采收率、CO2换油率和波传播距离优化确定第一注气周期和第一注水周期的优化注入脉冲信息。其中第一注气周期为注气速度为50t/d，注气时间2.5个月，脉冲注气振幅为9MPa，脉冲注气频率20Hz；第一注水周期为注水速度为55t/d，注水时间为3个月，脉冲注水振幅为8MPa，脉冲注水频率为15Hz。
图5示出了根据本发明的一个实施例的不同注入方式提高采收率幅度的示意图。
在第一注入周期优化的基础上，利用波动-渗流耦合数值模拟方法，以工区采收率、CO2换油率和波传播距离为优化目标，确定优化注入脉冲信息为：每个注气周期的注气速度为50t/d，注气时间为3个月，脉冲注气振幅为9MPa，脉冲注气频率为15Hz；每个注水周期的注水速度为60t/d，注水时间为3个月，脉冲注水振幅为8MPa，脉冲注水频率为10Hz。根据优化注入脉冲信息注入CO2与水，对比常规水气交替、脉冲注水、脉冲注气和水气交替脉冲注入结果可见水气交替脉冲注入效果较好，采收率可提高12.5％，如图5所示。
综上所述，本发明通过将水气交替注气方式与目前低频脉冲解堵方法相结合，充分发挥两者的优势，即水气交替改善波及系数，提高CO2的波及体积；低频脉冲注入改善近井渗透率，提高水相驱替效率，拓宽油水渗流通道；达到不损失注入能力，并在水气交替基础上进一步提高采收率的目的。
根据本发明的提高采收率的CO2注入系统，可以包括：优化水气交替注采参数单元，用于针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；优化脉冲单元，用于通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；优化注入脉冲信息单元，用于根据优化水气交替注采参数、优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。
在一个示例中，优化水气交替注采参数包括水气交替比、水段塞尺寸、气段塞尺寸、水注入速度、气注入速度。
在一个示例中，通过数值模拟方法或室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数包括：根据工区地质研究结果，确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；根据工区渗透率分布，选择多个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。
在一个示例中，优化脉冲注水注入参数包括脉冲注水的振幅与频率。
在一个示例中，优化脉冲注气注入参数包括脉冲注气的振幅与频率。
在一个示例中，根据优化水气交替注采参数、优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息包括：根据优化水气交替注采参数，将各个注水周期替换为脉冲注水方式，各个注气周期替换为脉冲注气方式，通过波动-渗流耦合数值模拟方法，优选出采收率最高的优化注入脉冲信息。
在一个示例中，优化注入脉冲信息包括：注水时间、注气时间、注水速度、注气速度、脉冲注水的振幅与频率、脉冲注气的振幅与频率。
在一个示例中，还包括根据优化注入脉冲信息注入CO2。
本系统通过将水气交替注气方式与目前低频脉冲解堵方法相结合，充分发挥两者的优势，即水气交替改善波及系数，提高CO2的波及体积；低频脉冲注入改善近井渗透率，提高水相驱替效率，拓宽油水渗流通道；达到不损失注入能力，并在水气交替基础上进一步提高采收率的目的。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
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 (10)
1.一种提高采收率的CO2注入方法，包括：
针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；
通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；
根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。
2.根据权利要求1所述的提高采收率的CO2注入方法，其中，所述优化水气交替注采参数包括水气交替比、水段塞尺寸、气段塞尺寸、水注入速度、气注入速度。
3.根据权利要求1所述的提高采收率的CO2注入方法，其中，所述通过数值模拟方法或室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数包括：
确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；
根据工区渗透率分布，选择多个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；
采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。
4.根据权利要求3所述的提高采收率的CO2注入方法，其中，所述优化脉冲注水注入参数包括脉冲注水的振幅与频率。
5.根据权利要求3所述的提高采收率的CO2注入方法，其中，所述优化脉冲注气注入参数包括脉冲注气的振幅与频率。
6.根据权利要求1所述的提高采收率的CO2注入方法，其中，所述根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息包括：
根据所述优化水气交替注采参数，将各个注水周期替换为脉冲注水方式，各个注气周期替换为脉冲注气方式，通过波动-渗流耦合数值模拟方法，优选出采收率最高的优化注入脉冲信息。
7.根据权利要求6所述的提高采收率的CO2注入方法，其中，所述优化注入脉冲信息包括：注水时间、注气时间、注水速度、注气速度、脉冲注水的振幅与频率、脉冲注气的振幅与频率。
8.根据权利要求1所述的提高采收率的CO2注入方法，还包括根据所述优化注入脉冲信息注入CO2。
9.一种提高采收率的CO2注入系统，包括：
优化水气交替注采参数单元，用于针对研究工区，通过数值模拟和油藏工程方法，获得优化水气交替注采参数；
优化脉冲单元，用于通过数值模拟方法与室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数；
优化注入脉冲信息单元，用于根据所述优化水气交替注采参数、所述优化脉冲注水注入参数与所述优化脉冲注气注入参数，获得优化注入脉冲信息。
10.根据权利要求9所述的提高采收率的CO2注入系统，其中，所述通过数值模拟方法或室内物理模拟方法，获得优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数包括：
根据工区地质研究结果，确定工区渗透率分布和各注入井注入层位的渗透率；
根据工区渗透率分布，选择多个不同渗透率的岩心，开展室内岩心驱替物理模拟实验，确定不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围；
采用波动-渗流耦合数值模拟方法，根据不同渗透率岩心的脉冲注水最佳频率范围和脉冲注气最佳频率范围，优选出油藏采收率和CO2换油率最高的优化脉冲注水注入参数与优化脉冲注气注入参数。
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