CN101484662B - 用水平井开采烃 - Google Patents
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Abstract
一种用于从地下油藏开采烃的钻井眼方法，该地下油藏被一口或多口以前注入过蒸汽的井眼穿透，该方法包括钻出具有基本水平的生产部分的井眼，该基本水平的生产部分位于所述地下油藏中。
Description
相关申请的交叉参考
根据U.S.C35-119，本申请要求2006年5月16日提出的美国临时专利申请No.60/801016的优先权，该美国临时专利申请的全部内容在此并入作为参考。
技术领域
本发明涉及开采地下地层中的烃的方法，特别是从已经进行了蒸汽压裂操作的油藏中开采稠油的方法。
背景技术
非常规的稠油油藏，例如中新世硅藻土(Opal A)，可以通过“蒸汽压裂”开采。蒸汽压裂通过周期性循环过程发生，其特征包括注入压力为大约1000psi，温度为±500-550°F。共同转让的美国专利No.5,085,276和No.5,305,829公开了适用于硅藻土地层的周期性注蒸汽过程。这种处理通常包括：
注蒸汽：注入进行2-3天(大约1000-1500桶蒸汽/天或BSPD)，直到达到目标量的蒸汽(例如3000-5000桶蒸汽)。蒸汽在大约1000psi下注入，这一压力通常用于超过地下岩石的破裂梯度，压裂低渗透性的油藏(5毫达西或mD)，并且形成次生裂缝渗透性。
吞吐阶段：在井内注入蒸汽后，关井并“吞吐”大约2天。高温为13°API的油提供了必要的粘度降低，并允许油更容易地流动。另外，发生了通常所说的“渗吸”过程，其中冷凝的蒸汽优先被(亲水性的)硅藻土岩石吸收，并且油被驱替到裂缝和井筒中。
生产：在井进行“吞吐”之后，井生产大约20天或更多天。生产导致压力降低，这促使热水“闪蒸”为蒸汽，为流体柱提供了举升能量。因此，只要后续对井注蒸汽，井就自流并且不需要人工举升。通常，自流井口构造用于在稠油油田进行周期性注蒸汽。在一口井停止运转之后，准备对该井进行下一次的注蒸汽工作。
发明内容
在一实施例中，提供了一种用于从地下油藏开采烃的钻井眼方法，所述方法包括钻出具有基本水平的生产部分的井眼，该基本水平的生产部分位于地下油藏中。该地下油藏被一口或多口在先注入蒸汽的井眼穿透。
在一实施例中，提供了一种用于从地下油藏开采烃的钻井眼方法，该方法包括钻出具有基本水平的生产部分的井眼，该基本水平的生产部分位于地下油藏中；钻出一口或多口基本竖直的井眼；根据所述井眼的基本水平的生产部分的深度，对所述一口或多口基本竖直的井眼进行射孔。
附图说明
附图图示了典型的实施例，并且不应被认为是对范围的限制。
图1显示了例子中第一水平井的横截面。例子中第一水平井的生产层段(割缝衬管)横断竖直井的顶部射孔以上的层段。在竖直井的顶部射孔以上的层段被认为是由于竖直井注蒸汽(在报废之前)而被加热的并高度压裂。
图2显示了含油饱和度模型的横截面，描绘了例子中第一水平井的横向部分。该视图在地层陡倾处面向北-西北方向，并且示意图中显示重力泄油是例子中第一水平井生产机理的一个重要部分。
具体实施方式
尽管稠油油藏可以通过已知的“蒸汽压裂”工艺开采，但是已经发现，如通过使用地面测斜仪获得的数据显示的，在某些蒸汽循环期间，在上覆岩层(即油藏上方)中会发生逃逸蒸汽运移。逃逸蒸汽运移被认为由浅层套管损伤或“区外”压裂引起，并导致上覆岩层中压力高于正常压力。高于正常压力的压力被认为导致地表挤出、钻井问题、修井困难和地表***。在本文中，“地表挤出”是指大量高压蒸汽和油突破地表并导致可记录的溢出。可记录的溢出不仅从HES(健康-环境-安全)的观点来说损失很大，而且如果注蒸汽因此被缩减，还会导致产量/收益的大量损失。特别是，地表挤出会导致损害(或假定损害)的井眼报废。
地表挤出会导致在地表挤出的区域内新替换井或加密井的钻井/注蒸汽延期，而且会导致通过传统的周期性注蒸汽方式来对地表挤出处周围剩余井的操作延期，以免扰动地表挤出。令人惊奇地发现，当转变为人工举升(杆式泵)而没有主动蒸汽注入时，以便有助于减少地表膨胀并在非常靠近地表挤出处继续开采油藏，这样的剩余井以超出预期的生产率生产。
因此，不采用直接周期性注入蒸汽，注蒸汽后的人工举升(杆式泵)的井的高产油量引起了关于利用水平井是否能使杆式泵井的性能翻倍的探索。已经发现，水平井可以横断报废竖直井的周期性注蒸汽诱发裂缝并且不注蒸汽仍能产油。不希望被任何理论约束，据信油藏中的人工举升井生产机理有三重。第一，在陡倾层区域，重力泄流可能起辅助作用，并且因此油能以单一模式运移。第二、建立的开放裂缝(蒸汽诱发的和天然的)在为低渗透性基质岩中的油提供运移通道方面起到主要作用。第三、来自在先周期性注蒸汽以及该区域***注蒸汽的剩余热在油的加热和粘度降低中都起到重要作用。
靠近地表挤出的区域的特征在于既存在蒸汽诱发裂缝又存在已有天然裂缝。通过详细的FMI/EMI(电磁干扰)研究，可以靠近地表挤出记录天然裂缝的高频。不希望被任何理论束缚，据信天然裂缝和蒸汽诱发裂缝可能形成能用蒸汽供应并能成为“加压的”和进一步被加热的网络，这允许通过人工举升机理来产油并且不是一定需要对生产井眼进行主动注入。尽管不清楚在靠近地表挤出的油田区域内蒸汽和压力通过已有的裂缝能传播多远，但杆式泵对于强烈注蒸汽的反应表明本申请公开的方法是用于持续再生生产的可行机理。
在本文中，术语“基本上竖直”是指与竖直线成大约30°或更少的定向，而术语“基本上水平”是指与水平线成大约30°或更少的定向。
从严格的地下角度而言，设计水平井的轨迹时有几个基本准则要遵循。这些准则用于为井的横向部分创造“最适合”路线。示例性的准则包括：
1)轨迹应当在目标报废井的大约50英尺范围内。
2)轨迹应当在报废井的顶部射孔上方高度不大于大约160英尺(TVDSS)处经过报废井。
3)轨迹应当在不低于报废井底部射孔的TVDSS高度处经过报废井。
4)报废井的所谓裂缝网络的目标定为累积注入大于150,000桶(CWE)的蒸汽。
如这里公开的，通过利用蒸汽诱发裂缝和天然裂缝以及热的流动油的重力泄油的组合，水平的杆式泵井对于热成熟区域的周期性注蒸汽是可行的选择。示例性的应用包括：
1)当竖直井先前已注入了累积大于50,000桶的蒸汽(冷水当量或CWE)并且水平井的横向(生产)部分(当经过这些竖直井时)大体在偏移竖直井的顶部射孔深度和底部射孔深度(总的海底竖直深度或TVDSS)之间时，钻水平井以补充现有的竖直井或替换报废的竖直井。在一个实施例中，深度范围是离竖直井的顶部射孔大约200英尺TVDSS(高度)的距离以内或在竖直井的底部射孔以下大约50英尺TVDSS(深度)的距离以内。
2)根据上述的相对于偏移竖直井射孔而言的深度的参数，在热硅藻土油田钻水平井，以使水平井的生产部分位于离所有先前已注入了大于50,000桶蒸汽(CWE)的现有井或报废井大约100英尺的距离以内。在一实施例中，水平井的生产部分可以限定为在90°或更大角度的任意完井方式(射孔或割缝衬管)，并且用于油和水的流入。
3)根据上述的关于水平井的生产部分而言的射孔深度的参数，在热硅藻土区域钻水平井，随后进行竖直井的钻进和完井。
实质上，这里公开的水平井使用“压裂/热回收”方法来在稠油油田进行生产，例如热硅藻土环境。
例子
下列说明性的例子并非试图限制。
地表挤出导致地表挤出周围半径500英尺内的新替换井或加密井的钻进/注蒸汽延期。大量(即22个)报废井和受限制的注蒸汽策略导致地表挤出区域的产量大量损失(大约1000桶/天或BPD)。
尽管地表挤出周围的数***井报废，但还有数口剩余井。这数口剩余井不通过传统的周期性注蒸汽方式操作，以免扰动地表挤出。因此，一口井转换为人工举升(杆式泵)，以增加Antelope开采，帮助减少地面膨胀，并且继续在非常接近地表挤出处开采油藏。令人惊奇的是，没有主动蒸汽注入，井以超出预期的产率生产(大概数百BPD)，直到套管损伤迫使转换井报废。在转换为杆式泵之后不久，四口其他生产井也被安装了杆式泵。这四口附加的转换井的响应也是积极的。
当设计第一水平井时，这里公开的示例性的井设计准则专注于保证井的轨迹与报废井足够接近，以利用蒸汽诱发的压裂和加热(参见图1)。特别地，第一水平井的生产部分或生产层段(割缝衬管)横断竖直井顶部射孔上方的层段。由于竖直井注蒸汽(在报废之前)，顶部射孔上方的横断层段被认为受热并高度压裂。
第一水平井的轨迹以地表挤出区域内的四口以前的报废井为目标。第一水平井的钻进和完井用了一个星期多一点的时间。井投产初期产量(IP)超过1000桶油/天(BOPD)。第一水平井的产量持续超过该油田中井的平均产量十倍。
在钻第一水平井之前，假设的生产机理是：水平井会通过横断蒸汽诱发裂缝和天然裂缝而利用该地区的历史蒸汽注入年数，并受益于油藏和井眼中的重力泄油(根端到趾端的高度变化升高12°)。第一水平井的表现证实了假设并表明了来自横向部分大部分的贡献。
除第一水平井之外，确定并利用了油田中两口附加水平井的机会。这两口附加水平井被设计并钻成与第一水平井平行，第二和第三附加水平井轨迹的目标分别是地表挤出区域内的六口和五口以前的报废井。
图2是穿过发生地表挤出的油田的含油饱和度模型的横截面，显示了地层的陡倾处。不希望被任何理论束缚，相信发生地表挤出的油田中的地层陡倾以及天然裂缝和蒸汽诱发裂缝允许这样的可能性，即重力泄油是油田中一些水平井的生产机理的重要组成部分。在油田中钻有三口水平井的部分，层倾可以超过45°，并且热的流动油可以顺着陡倾层下泄。如果重力泄油机理发生，那么这三口水平井的横向部分位于捕获热的流动油的有利位置。
以前的近井眼体积计算表明，第一水平井轨迹中相当大部分的油排出在报废井25英尺的范围内。然而，同样的研究对于上述的竖直杆式泵生产井也得到相似的结论。第一水平井的实际表现(如下所述)以及杆式泵生产对于补偿注蒸汽的响应表明产油可以来自25英尺以外(从井底位置)的贡献，这说明裂缝网络存在于地表挤出的成熟区域，并且裂缝网络可能允许蒸汽和油的运移。
这里公开的示例性实施例的许多修改都是本领域技术人员容易想到的。现在公开的只是试图为了说明的目的，并且不应被看作是限制意义的。因此，现在公开的将被看作是包括落入所附权利要求范围内的所有结构和方法。权利要求中的术语“包括”意在表示“至少包括”，因此权利要求中的要素的列举是开集或开放的组。同样地，术语“包含”、“具有”和“包括”都意在表示要素的开集或开放的组。除非明确地排除，“一”及其他单数术语意在包括其复数形式。
Claims (19)
1.一种用于从地下油藏开采烃的方法，所述方法包括：
使所述地下油藏被一口或多口以前注入蒸汽的基本竖直井眼穿透；
把以前注入蒸汽的基本竖直井眼转变为杆式泵的人工举升，而不进行主动蒸汽注入；
钻出包括基本水平的生产部分的井眼，该基本水平的生产部分位于所述地下油藏中。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述包括基本水平的生产部分的井眼中生产烃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，由于以前注入的蒸汽，所述地下油藏已经达到临界热成熟度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地下油藏被一口或多口以前累积注入至少50,000桶蒸汽的基本竖直井眼穿透。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地下油藏被一口或多口以前累积注入至少150,000桶蒸汽的基本竖直井眼穿透。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分定位于一口或多口所述基本竖直井眼的大约100英尺的横向范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分定位于由一口或多口所述基本竖直井眼的最顶部射孔和最底部射孔限定的深度处。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分定位于由一口或多口所述基本竖直井眼的最顶部射孔上方大约200英尺总的海底竖直深度作为深度上限和一口或多口所述基本竖直井眼的最底部射孔下方大约50英尺总的海底竖直深度作为深度下限限定的深度范围内。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分定位于由一口或多口所述基本竖直井眼的最顶部射孔上方大约160英尺总的海底竖直深度作为深度上限和不低于一口或多口所述基本竖直井眼的最底部射孔的深度作为深度下限限定的深度范围内。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地下油藏是稠油油藏。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述地下油藏是硅藻土油藏。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括把所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分的轨迹设计成在所述一口或多口以前注入过蒸汽的基本竖直井眼的大约100英尺的横向范围内。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括把所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分的轨迹设计成在所述一口或多口以前注入过蒸汽的基本竖直井眼的大约50英尺的横向范围内。
14.一种钻出的井眼，包括：
位于地下油藏中的基本上水平的生产部分，所述基本上水平的生产部分在地表挤出的区域中横断一口或多口基本竖直井眼的蒸汽诱发裂缝，所述基本竖直井眼穿透地下油藏，所述基本上水平的生产部分位于：
由一口或多口所述基本竖直的井眼的最顶部射孔上方大约200英尺总的海底竖直深度作为深度上限和一口或多口所述基本竖直的井眼的最底部射孔下方大约50英尺总的海底竖直深度作为深度下限限定的深度范围内；和
以前注过蒸汽的所述一口或多口基本竖直井眼的大约100英尺的横向范围以内。
15.一种用于从地下油藏开采烃的方法，所述方法包括：
钻一口或多口基本上竖直的井眼；
把所述基本上竖直的井眼转变为杆式泵的人工举升，而不进行主动蒸汽注入；
钻出包括基本水平的生产部分的井眼，所述基本水平的生产部分位于所述地下油藏中；
根据所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本水平的生产部分的深度，对所述一口或多口基本竖直的井眼进行射孔。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括从所述包括基本水平的生产部分的井眼中生产烃。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，使所述一口或多口基本竖直的井眼的最顶部射孔不低于所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本上水平的生产部分下方大约200英尺总的海底竖直深度，并且使所述一口或多口基本竖直的井眼的最底部射孔不高于所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本上水平的生产部分上方大约50英尺总的海底竖直深度。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述地下油藏被一口或多口以前累积注入至少50,000桶蒸汽的基本竖直井眼穿透。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括把所述包括基本水平的生产部分的井眼的基本上水平的生产部分的轨迹设计成在一口或多口以前注过蒸汽的基本竖直井眼的大约100英尺的横向范围内。
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