CN112377161A - 一种低渗透层状稠油油藏火驱方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低渗透层状稠油油藏火驱方法，其包括：确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，并根据原油的燃烧门槛温度确定火驱点火温度，根据空气耗量和油藏厚度确定火驱空气注入参数；开展该油藏构造特征描述，确定断层发育特征和地层倾角，并根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网；开展该油藏储层沉积相和油层分布研究，确定沉积微相特征和油水分布规律，并根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层；开展该油藏有效储层分类评价，并根据所得评价结果确定火驱开发层段。本发明所提供的方法可提高该类油藏火驱开采效果和采出程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种低渗透层状稠油油藏火驱方法，属于油气地质技术领域。
背景技术
低渗透层状稠油油藏具有储层物性差、原油粘度高等特点，水驱、压裂、注蒸汽开发等方式的开采效果差、采出程度(油田在某段时间的累计采油量与地质储量的比值)低。火驱是一种在油层内部产生热量的热力采油方法，该技术通过原位就地燃烧的方式，可明显降低原油粘度，改善稠油流动性；且该技术受油藏埋深影响较小，对开发深层稠油油藏具有明显优势。国内外现场试验表明，火驱对于开采深层低渗透稠油油藏具有显著效果。火驱又称火烧采油技术，是一种把空气或氧气注入油层，通过人工点火方法将油层温度升高到原油燃点，使注入空气或者氧气与油层中的有机燃料发生氧化反应，降低原油粘度，将原油驱替至生产井采出的技术。
低渗透层状稠油油藏储层渗透率低、非均质性较强。储层非均质性对火驱影响较大，过高的渗透率级差会导致注气井段吸气不均，厚度薄、渗透率低的层易发生吸气差，甚至不吸气，降低火驱开采效果。储层地层倾角过大，易引起火线超覆，降低火驱纵向波及体积。
目前对于常规层状稠油油藏有成熟的开采技术，而对于低渗透稠油油藏火驱尚无针对性技术。因此，提供一种新型的低渗透层状稠油油藏火驱方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种低渗透层状稠油油藏火驱方法。
为了实现以上目的，本发明提供了一种低渗透层状稠油油藏火驱方法，其中，所述低渗透层状稠油油藏火驱方法包括：
确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，并根据原油的燃烧门槛温度确定火驱点火温度，根据空气耗量和油藏厚度确定火驱空气注入参数；
开展低渗透层状稠油油藏构造特征描述，确定断层发育特征和地层倾角，并根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网；
开展低渗透层状稠油油藏储层沉积相和油层分布研究，确定沉积微相特征和油水分布规律，并根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层；
开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，并根据所得评价结果确定火驱开发层段。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，在确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量前，所述方法还包括：
对低渗透层状稠油油藏储层吸气能力进行评价，并根据所得评价结果初步确定低渗透层状稠油油藏火驱开发空气注入量，以为火驱空气注入参数优化设计提供参考。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，对于已利用包括蒸汽驱、氮气驱或二氧化碳驱在内的驱替方法开采的油藏，通过开发效果评价确定油藏储层吸气能力；对于已采用包括水驱、化学驱在内的驱替方法开采的油藏，在火驱前向储层试注非烃类气体，确定油藏储层吸气能力。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述非烃类气体包括空气、氮气及二氧化碳。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，包括：
根据火驱开采区块的储层岩性、物性和含油性特征，利用所述火驱开采区块的岩心和原油，制作与实际储层物性和含油性相似的油砂；或者在无岩心条件下，利用石英砂与所述火驱开采区块产出原油、地层水，制作与实际储层条件相似的油砂；
利用火驱物理模拟装置对所述油砂进行岩心高温驱替试验；
根据岩心高温驱替试验过程中的测温曲线和注气数据，确定原油的燃烧门槛温度和空气耗量。
其中，岩心高温驱替试验为本领域常规试验，所用火驱物理模拟装置也为本领域常规装置，如在本发明具体实施方式中，所述火驱物理模拟装置可以为一维、二维或者三维火驱物理模拟装置。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，根据原油的燃烧门槛温度和空气耗量确定火驱注气量，包括：
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网，包括：
地层倾角大小决定井网形式选择，对于地层倾角小于等于5°的区域，部署面积井网进行火驱，对于地层倾角大于5°的区域，部署线性井网并由高部位向低部位进行火驱，可抑制火线超覆，提高火线纵向波及面积，且同一个井组的注气井和采油井位于断层同盘，以保证注采井连通性。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层，包括：
将同一个井组的注气井和采油井的生产井段部署于同一微相以进一步保证注采井间的连通性，同时选择油层厚度大于5m、连通系数大于0.8的油层进行火驱开发。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，包括：
综合分析低渗透层状稠油油藏试油试采数据，确定有效油层(具有工业产油能力的油层)的岩性、物性、电性和含油性标准，并根据有效油层的岩性、物性、电性和含油性标准对有效油层进行分类。
其中，本领域技术人员公知如何根据有效油层的岩性、物性、电性和含油性标准对有效油层进行分类并确定有效油层的优劣。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，根据所得评价结果确定火驱开发层段，包括：
根据低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价所得到的油层分类结果，按照有效油层的优劣顺序依次对有效油层进行火驱。
在本发明具体实施方式中，开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，并根据所得评价结果确定火驱开发层段，包括：
综合分析低渗透层状稠油油藏试油试采数据，确定有效油层的岩性、电性和含油性标准，并根据有效油层的岩性、电性和含油性标准对有效油层进行分类，以将所述有效油层按照优劣程度划分为不同的类别，如可将较优的有效油层记为Ⅰ类油层，将较劣的有效油层记为Ⅱ类油层；
根据低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价所得到的油层分类结果，按照有效油层的优劣顺序依次对有效油层进行火驱；
在本发明较为优选的实施方式中，例如：为保证火驱效果，在油层分类基础上，可考虑分类别、分批次开展火驱，首选I类油层进行火驱开采，然后再对Ⅱ类油层进行火驱开采。
作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述低渗透层状稠油油藏为平均渗透率低于50mD，单砂层厚度小于10m，原油粘度在50-50000mPa·s的砂泥岩互层油藏。
本发明在分析火驱技术储层影响因素的基础上，综合应用室内物理模拟试验和油藏描述成果，提供了一种低渗透层状稠油油藏火驱方法，本发明所提供的低渗透层状稠油油藏火驱方法是一种针对低渗透层状稠油油藏的火驱储层评价、井网设计、注采井段的组合方法，可为该类油藏火驱开发方案部署提供依据，解决火驱开发过程中存在的纵向动用不均、燃烧效果差等问题，进一步可以提高该类油藏火驱开采效果和采出程度，对于低渗透稠油油藏开发具有重要意义，并可为类似油藏开发提供借鉴。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的低渗透层状稠油油藏火驱方法的工艺流程图。
图2为本发明具体实施例中M5块原油燃烧温度曲线。
图3为本发明具体实施例中M5块九佛堂组上段有效油层分类图版。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
针对低渗透层状稠油油藏储层渗透率低、非均质性较强。储层非均质性对火驱影响较大，过高的渗透率级差会导致注气井段吸气不均，厚度薄、渗透率低的层易发生吸气差，甚至不吸气，降低火驱开采效果。储层地层倾角过大，易引起火线超覆，降低火驱纵向波及体积；并且目前本领域尚未有针对低渗透层状稠油油藏进行火驱开采的技术的问题，本发明在分析火驱技术储层影响因素的基础上，综合应用室内物理模拟试验和油藏描述成果，提供了一种低渗透层状稠油油藏火驱方法，本发明所提供的低渗透层状稠油油藏火驱方法是一种针对低渗透层状稠油油藏的火驱储层评价、井网设计、注采井段的组合方法，可为该类油藏火驱开发方案部署提供依据，解决火驱开发过程中存在的纵向动用不均、燃烧效果差等问题，进一步可以提高该类油藏火驱开采效果和采出程度，对于低渗透稠油油藏开发具有重要意义，并可为类似油藏开发提供借鉴。
图1为本发明实施例中低渗透层状稠油油藏火驱方法的工艺流程图，如图1所示，该方法包括：
S101：确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，并根据原油的燃烧门槛温度确定火驱点火温度，根据空气耗量和油藏厚度确定火驱空气注入参数；
S102：开展低渗透层状稠油油藏构造特征描述，确定断层发育特征和地层倾角，并根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网；
S103：开展低渗透层状稠油油藏储层沉积相和油层分布研究，确定沉积微相特征和油水分布规律，并根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层；
S104：开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，并根据所得评价结果确定火驱开发层段。
在一实施例中，在确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量前，所述方法还包括：
对低渗透层状稠油油藏储层吸气能力进行评价，并根据所得评价结果初步确定低渗透层状稠油油藏火驱开发空气注入量，以为火驱空气注入参数优化设计提供参考。
在一实施例中，对于已利用包括蒸汽驱、氮气驱或二氧化碳驱在内的驱替方法开采的油藏，通过开发效果评价确定油藏储层吸气能力；对于已采用包括水驱、化学驱在内的驱替方法开采的油藏，在火驱前向储层试注非烃类气体，确定油藏储层吸气能力。
在一实施例中，所述非烃类气体包括空气、氮气及二氧化碳。
在一实施例中，所述确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，包括：
根据火驱开采区块的储层岩性、物性和含油性特征，利用所述火驱开采区块的岩心和原油，制作与实际储层物性和含油性相似的油砂；或者利用石英砂与所述火驱开采区块产出原油、地层水，制作与实际储层条件相似的油砂；
利用火驱物理模拟装置对所述油砂进行岩心高温驱替试验；
根据岩心高温驱替试验过程中的测温曲线和注气数据，确定原油的燃烧门槛温度和空气耗量。
在一实施例中，根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网，包括：
对于地层倾角小于等于5°的区域，部署面积井网进行火驱，对于地层倾角大于5°的区域，部署线性井网并由高部位向低部位进行火驱，且同一个井组的注气井和采油井位于断层同盘，以保证注采井连通性。
在一实施例中，根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层，包括：
将同一个井组的注气井和采油井的生产井段部署于同一微相，同时选择油层厚度大(油层厚度大于5m)、连续性好(连通系数大于0.8)的油层进行火驱开发。
在一实施例中，开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，包括：
综合分析低渗透层状稠油油藏试油试采数据，确定有效油层的岩性、物性、电性和含油性标准，并根据有效油层的岩性、物性、电性和含油性标准对有效油层进行分类。
在一实施例中，根据所得评价结果确定火驱开发层段，包括：
根据低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价所得到的油层分类结果，按照有效油层的优劣顺序依次对有效油层进行火驱。
在一实施例中，所述低渗透层状稠油油藏为平均渗透率低于50mD，单砂层厚度小于10m，原油粘度在50-50000mPa·s的砂泥岩互层油藏。
下面将以辽河油田M5块为例，详细地说明本发明所提供的低渗透层状稠油油藏火驱方法。M5块九佛堂组上段为近岸水下扇前端亚相沉积，储层孔隙度为17.6％-34.0％，平均为23.0％；渗透率为1-350mD，平均为2.2mD；50℃时，各小层油层厚度为0.2-8.7m，平均为4.5m；50℃地面脱气原油的粘度平均为785.5mPa·s，属于中孔低渗层状普通稠油油藏。1993-1997年，M5块九佛堂组上段油藏先后采用天然能量、压裂、蒸汽吞吐、蒸汽驱等方式开采，累产液22.15×104m3，累产油9.45×104t，采出程度为1.2％。
所述低渗透层状稠油油藏火驱方法的具体工作流程如下：
步骤一：储层吸气能力评价
M5块注蒸汽开发阶段累积注入蒸汽5×104m3，说明M5块九上段油藏具有吸气能力，具备火驱注气条件，能够进行火驱开采。
步骤二：确定原油燃烧门槛温度和空气耗量
在步骤一基础上，采用M5块原油和水，利用石英砂作为基质，制作得到含油饱和度60％的油砂，利用一维燃烧管开展室内一维火驱物理模拟实验。实验过程中测得M5块原油高温燃烧的门槛温度为330-350℃，稳定燃烧温度达到450-500℃(如图2所示)。燃料生成量为19.27kg/m3，燃料消耗量10.86％，空气耗量为207Nm3/m3，燃料消耗量相对低，火驱经济性好。同时根据原油的燃烧门槛温度确定火驱点火温度；根据空气耗量和油藏厚度确定火驱空气注入参数，如火驱现场注气速度等参数。
步骤三：储层构造特征评价
在步骤一、步骤二基础上，利用完钻井资料和三维地震资料，对M5块九佛堂组上段构造特征进行解释。其中M5块九佛堂组上段构造形态为受北东向断层夹持形成的北东走向的单斜构造，地层倾向南东，地层倾角东部较陡，为2-14°，主体部位地层倾角较缓，为2-5°。对于倾角小于等于5°的区域，部署面积井网，且同一个井组的注气井和采油井位于断层同盘，保证注采井连通性。对于倾角大于5°的区域，部署线性井网，由高部位向低部位火驱，抑制火线超覆。
步骤四：油层分布特征研究
在步骤一、步骤二、步骤三基础上，分析确定M5块沉积微相和油层分布特征。M5块九佛堂组上段为近岸水下扇前端亚相沉积，由分流沟道、沟道侧缘和沟道间3个微相构成，以沟道沉积为主，沟道侧缘次之。九上段油层分布构造和岩性控制，F3断层两盘油层发育集中，厚度相对较大。油层平面上连片分布，北东部庙74-46至庙90-36井区油层厚度大，厚度一般为20-25m，向西部和南部厚度逐渐减薄，厚度一般为5-15m。选择厚度大于10m区域部署火驱井网，火驱井段选择厚度大、连续性好的II2、III1砂岩组作为火驱开发层段，并将注气井分为II2和III1两段，分段注气、点火，以降低火驱段渗透率级差，提高火驱纵向吸气效果。采油井II2和III1合并为一段采油。
步骤五：有效油层分类评价
根据油井产能情况和油层参数，建立M5块油层分类标准，将M5块有效油层划分为两类，如图3及表1所示。
表1 M5块九佛堂组上段有效油层分类参数表
从表1可以看出，I类油层岩性下限为细砂岩，电阻率下限为25Ω·m，声波时差下限为310μs/m，孔隙度下限为20％，渗透率下限为5mD，含油性下限为油浸。以I类油层为主的油井，含油性好，油井产量高，初期平均日产油2.4t/d，累产油6525.2t。II类油层岩性下限为细砂岩，电阻率下限为20Ω·m，声波时差下限为290μs/m，孔隙度下限为18％，渗透率下限为5mD，含油性下限为油浸。以II类油层为主的油井，含油性相对较差，油井产量低，初期日产油0.6t/d，累产油181.6t/d。依据油层分类结果，优选I类油层优先开展火驱。
步骤六：火驱开发方案部署
在步骤一、步骤二、步骤三、步骤四、步骤五的基础上，编制了M5块火驱开发方案，辽河油田M5块九佛堂组九上段共部署火驱井组116个，其中面积井网火驱井组112个，线性井网火驱井组4个。预计火驱开发20年，采出程度可达到44.7％，采收率为45.9％。
综上，本发明实施例所提供的低渗透层状稠油油藏火驱方法是一种针对低渗透层状稠油油藏的火驱储层评价、井网设计、注采井段的组合方法，可为该类油藏火驱开发方案部署提供依据，解决火驱开发过程中存在的纵向动用不均、燃烧效果差等问题，进一步可以提高该类油藏火驱开采效果和采出程度，对于低渗透稠油油藏开发具有重要意义，并可为类似油藏开发提供借鉴。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种低渗透层状稠油油藏火驱方法，其特征在于，所述低渗透层状稠油油藏火驱方法包括：
确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，并根据原油的燃烧门槛温度确定火驱点火温度，根据空气耗量和油藏厚度确定火驱空气注入参数；
开展低渗透层状稠油油藏构造特征描述，确定断层发育特征和地层倾角，并根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网；
开展低渗透层状稠油油藏储层沉积相和油层分布研究，确定沉积微相特征和油水分布规律，并根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层；
开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，并根据所得评价结果确定火驱开发层段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量前，所述方法还包括：
对低渗透层状稠油油藏储层吸气能力进行评价，并根据所得评价结果初步确定低渗透层状稠油油藏火驱开发空气注入量，以为火驱空气注入参数优化设计提供参考。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于已利用包括蒸汽驱、氮气驱或二氧化碳驱在内的驱替方法开采的油藏，通过开发效果评价确定油藏储层吸气能力；对于已采用包括水驱、化学驱在内的驱替方法开采的油藏，在火驱前向储层试注非烃类气体，确定油藏储层吸气能力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述非烃类气体包括空气、氮气及二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定低渗透层状稠油油藏火驱开采区块原油的燃烧门槛温度和空气耗量，包括：
根据火驱开采区块的储层岩性、物性和含油性特征，利用所述火驱开采区块的岩心和原油，制作与实际储层物性和含油性相似的油砂；或者利用石英砂与所述火驱开采区块产出原油、地层水，制作与实际储层条件相似的油砂；
利用火驱物理模拟装置对所述油砂进行岩心高温驱替试验；
根据岩心高温驱替试验过程中的测温曲线和注气数据，确定原油的燃烧门槛温度和空气耗量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据断层发育特征和地层倾角大小部署井网，包括：
对于地层倾角小于等于5°的区域，部署面积井网进行火驱，对于地层倾角大于5°的区域，部署线性井网并由高部位向低部位进行火驱，且同一个井组的注气井和采油井位于断层同盘，以保证注采井连通性。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据沉积微相特征进一步优化井网部署，同时根据油水分布规律确定火驱开发油层，包括：
将同一个井组的注气井和采油井的生产井段部署于同一微相，同时选择油层厚度大于5m、连通系数大于0.8的油层进行火驱开发。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，开展低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价，包括：
综合分析低渗透层状稠油油藏试油试采数据，确定有效油层的岩性、物性、电性和含油性标准，并根据有效油层的岩性、物性、电性和含油性标准对有效油层进行分类。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，根据所得评价结果确定火驱开发层段，包括：
根据低渗透层状稠油油藏有效储层分类评价所得到的油层分类结果，按照有效油层的优劣顺序依次对有效油层进行火驱。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述低渗透层状稠油油藏为平均渗透率低于50mD，单砂层厚度小于10m，原油粘度在50-50000mPa·s的砂泥岩互层油藏。
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