CN1991127A - 在有两个人工裂缝面的水平井之间通过三维注水提高原油采收率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从主岩岩层地下回收烃类的提高原油采收率体系，所述的体系包括在一个或多个水平钻井的井眼中有至少一个或多个通过水力压裂形成的和用支撑剂撑开的裂缝表面，在一个优选的方案中，将流体在高压下注入一个井的裂缝表面，并驱动油在另一有裂缝表面或没有裂缝表面的抽油井产生的压力梯度下水平向前移动以提高原油采收率。

Description

在有两个人工裂缝面的水平井之间通过三维注水提高原油采收率的方法

技术领域

本发明涉及一种通过对现有地下储油层注水提高原油采收率(EOR)方法的改进，将二维产油区的方法变成三维方法。

背景技术

从上个世纪中期以来，已实施通过将水注入注水井并将油驱入生产井来提高原油采收率。原理是达西定律的应用

流体流的数量＝渗透因子×压力梯度×截面积

注水法使注水井和生产井之间的压力梯度增加，使储存在井之间的滞留油流动。钻两个竖直向下的井。井之间的生产带为薄的竖直区，因此基本上为二维特性。井之间的截面积很小，很多的油仍储存在井之间。最近，开发了将水注入水平井的技术。在两个水平井之间的生产区(在注水井和生产井之间的近似水平的层)仍然有二维特性。井之间的截面积仍然很小，很多油储存在水平生产层之间。

需要在注水井和生产井之间开发一种三维注水区。

发明内容

可通过传统的水力压裂的石油技术使含油岩层跨井眼形成垂直裂缝面。可通过注入商业可购的塑性球作为“支撑剂”使在很高的流体压力下形成的竖直裂缝面保持开放。

水通过注水井注入裂缝面，并将油驱入产油井的裂缝中。通过水注入井的水力压裂来提高原油采收率是一种传统的技术，已采用很长时间。但是，裂缝面仅从井眼向外延伸数米。从未使压力增高到足以使可渗透的储油层在两个常规的钻井之间形成长的连续裂缝面。垂直流体流动的截面很小，在水力压裂的油井之间留下大量的油。

本发明公开了一种在水平钻井中产生竖直裂缝面的方法。横过每两个水平钻井之间，形成用支撑剂填满的竖直裂缝。在井的一段形成裂缝以后在另一段形成裂缝。与每一段相关的裂缝的尺寸为约20×50米。如果两井之间的距离为440米(常规的就是这样)，那么两个水平钻井之间每50米段约20％孔隙度的多孔砂岩中的油量应为约88000米³。将水注入注水井的头50米段，油被驱出生产井的头50米段。计算机模拟研究表明波及效率为60-90％。它为传统的从竖直井中一次采油效率的四倍，为传统的注水法的波及效率的约两倍。

由于对地下裂缝起源的了解使本发明成为可能。深岩层中的裂缝通常为紧密剪切裂缝。竖直裂缝在浅岩层中是常见的，通常在小于2000米深度。它们是外延性裂缝。当岩层经受外延应力超过岩石强度时形成竖直裂缝。如果高压流体注入岩石孔中，岩石被削弱，其强度可下降；如果流体压力等于岩石上覆岩层的压力，岩石的强度下降到几乎为零。通常，浅层深度的储油砂岩，流体的压力不能增加到足以形成长裂缝那么高。无疑在两个按常规间隔440米的竖直钻井之间不可能形成长的连续裂缝。但是，产生足够高的流体压力使竖直裂缝延伸到10米或超过注水井眼是可能的。如果注水引起裂缝限于水平井的短段也就是说20米或50米，那么将支撑剂注入有可能产生20米×20米或20米×50米裂缝。高压下水进入注水井的裂缝，将从裂缝水平流到生产井的裂缝，在那里油被抽吸出，使两个裂缝表面之间的压力梯度增加。因为注水段相对较短，由于储油层的岩性不均匀性，我们不预期太多的指进问题。另一方面，裂缝可能引起注入的水进入短路；这些短路必需用塑性“密封剂”封闭，并且封闭裂缝的技术已由巴黎的斯伦贝谢公司开发。

玉门油田的提高采收率法采油实例

玉门的老君庙油田提供了一个很好的例子，如果使用本发明的三维注水的EOR法，最终产量可为两倍以上。该油田于1937年发现。储油结构为背斜的储油砂岩岩层是浅区第三纪和深区白恶纪。含油K、L、M区有17.1公里²水平延伸，估计55百万吨。已开采20百万吨，表示波及效率为35％。K区含油岩层的深度为320-450米，L区含油岩层的深度为790米，而M区油岩层的深度区为810米。K区的初岩层压力大于或小于3.86兆帕，L区的初岩层压力为9.27兆帕，而M区的初岩层压力为9.31兆帕。K区储油层的平均渗透率为220×10^-3mM2，L区储油层的平均渗透率为620×10^-3mM2，M区储油层的平均渗透率为24×10^-3mM2。K区储油层的平均孔隙度为21％，L区储油层的平均孔隙度为23％，而M区储油层的平均孔隙度为18％。K区油饱和度为70％，L层油饱和度为77％，而M区油饱和度为54％。第一个玉门产油井于1939年钻成。在抗日战争期间，产量占中国产量的97％，在发现大庆油田以前占87％。1997年以后产量迅速下降，现在浅层已枯竭并于2001年废弃。传统的注水于1954年开始，注水100百万吨以后，生产了约20百万吨油。近年来，生产速率下降到1吨/天。钻成一水平井，在M区钻穿120米进入25米厚储油层。初期产量为10吨/天，但在几个月内下降到稳定的3吨/天。为了应用本发明的法，我们需要通过以下步骤：

(1)选择一个含油储油层，例如L区或M区中相对厚的砂岩层。

(2)通过四维地震分析可提供的数据确定残油在含油层中的分布。

(3)根据区域地质构造估计应力取向。其中构造走向为东-西或东南东-西西北，最小主应力应垂直于北-南或北东北-南西南。

(4)选择井位，刚好超出某一油走向范围并钻入300米深。

(5)通过应力测量来确定最小主应力的方向。

(6)水平钻取向到大约垂直主应力的方向，开始偏离竖直方向，以致井身在790米深处水平进入含油岩层。

(7)沿储油层水平或接近水平钻500米。

(8)水泥加固井口，下套管，下填充料，以便缩小间隔，也就是说20米或50米长，在井端可提供高注水压力。

(9)水力压裂在间隔中产生竖直裂缝。

(10)注入支撑剂使裂缝撑开。

(11-17)钻平行于第一个水平井的另一个水平井，并达到相同的含油砂岩中，平行井的间隔为440米或更小。

(18)同时开始在第一个井注水，并将油驱出第二个井。

(19)监测油的油饱和度，以便确定注水可能的短路。用密封剂封闭短路。

(20)继续生产一直到朝向注水和产油的裂缝面段之间所有可回收的油被回收为止。

(21)水泥加固第一个间隔，并打开另一个短间隔20-50米长，用于水力压裂、注水和产油。

(22)重复上述步骤，一直到从含油间隔中生产所有可回收的油。

三维注水的EOR法的费用比现在的采油法高得多，当石油价格为15-25美元/桶时，它在经济上是不可行。当每桶的价格超过50美元时，它现在在经济上是有吸引力的。我们在玉门的试验分析提出，由于中国的廉价劳动力，这一方法有特别好的效益。

Claims (3)

1.一种用于从主岩岩层地下回收烃类的提高原油采收率体系，所述的体系包括在一个或多个水平钻井的井眼中有至少一个或多个通过水力压裂形成的和用支撑剂撑开的裂缝表面。

2.根据权利要求1的地下体系，其中将流体在高压下注入一个井的裂缝表面，并驱动油在另一有裂缝表面或没有裂缝表面的抽油井产生的压力梯度下水平向前移动。

3.一种用于从地下岩层开采烃类的地下体系，所述的体系包括

沿所述岩层的第一部分形成一个水平钻井，并确定第一系列产油间隔；

沿所述岩层的第二部分形成第二水平钻井，并确定第二系列产油间隔；

在所述的第一和第二井的所述的第一和第二产油间隔之间的并通过所述岩层的一系列产油间隔；和

每一个所述产油区的流体移动，包括流体移动的注水源和流体移动的产油接收带。