CN103174403A - 厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其包括以下步骤：1)确定油藏区块地质参数及流体特性满足开采条件；2)在隔夹层稠油油藏区块中，采用直井与水平井组合布井方式，在靠近油层下部钻水平生产井，使注汽直井位于水平生产井斜上方，并依据隔夹层发育情况在注汽直井同层位区域部署生产直井；3)水平生产井与注汽直井同时进行吞吐，以使注汽直井与水平生产井形成热连通，且油藏压力降到3-4MPa，之后转为注汽直井注汽，水平生产井生产开采；4)在隔夹层下部油层得到基本动用后，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔，并间歇性增加注汽井点及提高注汽量，水平生产井与生产直井同时生产开采。

Description

厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术，特别涉及一种厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法。

背景技术

蒸汽吞吐是稠油开采的主要开采方式，随着开采技术的进步，开采的范围和手段也在不断更新。目前，对于超稠油油藏的开采采用蒸汽降粘辅助下的重力泄油(SAGD-Steam Assisted Gravity Drainage)的方法，这种方法主要是针对沥青砂地质条件，而沥青砂中原油的的特点是粘度高(粘度大于50,000mPa.s)、密度大(密度大于0.98g/cm³)，与水的密度接近，在原始地层温度下很难流动或不能流动。注入蒸汽的目的，主要是加热油藏，降低原油粘度，使原先很难流动或不能流动的超稠油可以流动起来。但是，由于是超稠油，其不能形成有效的平面动用，主要依靠重力作用。其机理是在高温条件下，由于蒸汽的密度＜高温下水的密度＜经过高温整流后的超稠油的密度，在重力作用下，蒸汽向上流动，凝结的高温热水和高温蒸馏后的超稠油向下流动，形成垂向分流，超稠油的重力是SAGD开采的主要驱动力，因此，SAGD是针对高温下的原油密度大于水的超稠油的一项开采技术。

普通稠油，也称“重油”，是油层温度下脱气原油粘度大于100mPa.s，且小于10，000mPa.s的原油，其相对密度大于0.92、小于0.95。目前，我国的稠油年产量超过1300万吨以上，其中厚层稠油油藏是稠油的主力油藏，如辽河高升油藏、胜利单家寺油田等，地质储量超过3亿吨，这种油藏油层厚度大，一般在30-1000米，而采用蒸汽吞吐的采收率只有20％左右，通常的油藏注蒸汽开采效果不好。并且，由于SAGD方法中大多数生产井与注汽井位于同一垂直面上，蒸汽辅助重力泄油在同一对上下水平井间的垂向上动用效果较好，但在水平方向上，注采井间不能有较大距离。

针对上述问题，已知有一种针对厚层普通稠油油藏的重力辅助蒸汽驱方法(专利号：ZL200610089238.1)。其采用直井与水平组合布井方式或双水平井组合布井方式，直井与水平井组合布井方式是在油藏下部钻生产水平井，注汽直井位于水平生产井的斜上方；双水平井方式是在生产水平井上方钻注汽水平井。通过注汽直井注汽，生产井生产来进行开发。

由于重力辅助蒸汽驱方法泄油是由注汽直井注汽，生产井生产，因此泄油空间及注采井间泄油通道将决定生产效果。在厚层普通稠油油藏中，在油层连续发育，泄油通道及泄油空间发育时无阻碍的情况下，可以取得良好的开发效果。但是，若油藏区块中存在大面积非连续性非物性隔夹层时，泄油空间及泄油通道都将受到影响。由于隔夹层导热性能差，蒸汽无法有效加热隔夹层以上油层，同时隔夹层的存在致使注采井间形成泄油通道几率变小，由此产生了油层无法得到有效动用，影响重力辅助蒸汽驱方法开发效果及最终原油采收率的问题。

发明内容

本发明是为了解决在对于厚层含隔夹层普通稠油油藏使用直平井组合重力辅助蒸汽驱方法进行开采生产时，隔夹层上部油层无法动用的难题而完成的。本发明的目的在于提供一种厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其能够以较低的注汽成本实现厚层含隔夹层普通稠油油藏的整体动用开发，使油层得到有效动用，提高最终原油采收率，改善开发效果。

本发明采用如下技术方案：

1)确定已知油藏区块地质参数及普通稠油流体特性满足普通稠油的重力与蒸汽驱动力联合驱动开采条件；

2)在隔夹层稠油油藏区块中，采用直井与水平井组合布井方式，在靠近油层下部钻水平生产井，使注汽直井位于水平生产井斜上方，并依据隔夹层发育情况在注汽直井同层位区域部署生产直井；

3)水平生产井与注汽直井同时进行吞吐，以使注汽直井与水平生产井形成热连通，且油藏压力降到3-4MPa，之后转为注汽直井注汽，水平生产井生产开采；

4)在隔夹层下部油层得到基本动用后，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔，并间歇性增加注汽井点及提高注汽量，水平生产井与生产直井同时生产开采。

本发明还采用如下技术方案：

在所述步骤3)中，水平生产井与注汽直井同时进行吞吐1-5个周期，优选为2-4个周期。

在所述步骤4)中，射孔长度为8m，注汽直井与生产直井射孔垂向距离为0m，孔眼以垂直于各井筒轴线的方式相对于各井筒螺旋分布，并且在对注汽直井的射孔中，在与生产直井对应方向的射孔密度大于在非对应方向的射孔密度。

在所述步骤1)中，确定已知油藏区块地质参数为：连续油层参数大于10m，并存在大面积非连续性隔夹层，隔夹层厚度小于10m，为泥质、粉砂质隔夹层，油层孔隙度大于20％，渗透率大于500md，垂向渗透率与水平渗透率的比值大于0.2。

在所述步骤1)中，确定已知油藏区块普通稠油流体特性为：油层温度下脱气原油粘度大于100mPa.s且小于10，000mPa.s，相对密度大于0.92、小于0.95的原油；当油层高孔高渗时，还可以扩展到介于普通稠油和超稠油之间的特稠油，所述特稠油是油层温度下脱气原油粘度大于10，000mPa.s且小于50,000mPa.s，相对密度大于0.95、小于0.98的原油。

在所述步骤2)中，注汽直井与水平生产井之间的垂向距离为5m-30m，水平距离为30m-100m，且注汽直井与生产直井之间的垂向距离为0m，水平距离为35-70m。

在所述步骤2)中，注汽直井及生产直井为新钻或已有直井。

在所述步骤3)中，注汽直井的注汽速率为1.5-1.8t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，综合采注比保持在1.2以上。

在所述步骤4)中，注汽直井的注汽速率为1.5-1.8t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，综合采注比保持在1.2以上。

由上述技术方案不难看出，本发明在对于厚层含隔夹层普通稠油油藏的开采中，首先对注汽直井注汽以对隔夹层下部的原油进行驱替，使原油在重力辅助蒸汽驱原理下被水平生产井开采出，由此实现了对隔夹层下部油层的动用。在隔夹层下部油层得到基本动用后，通过在注汽直井上部射孔并注汽，来对隔夹层上部的原油进行驱替，使一部分原油在重力辅助蒸汽驱原理下通过渗流通道泄入隔夹层下方而被水平生产井采出，另一部分原油在蒸汽驱原理作用下在隔夹层上部通过生产直井的射孔井段采出，从而解决了隔夹层上部油层无法动用的难题。由此，通过以上方法，能够以较低的注汽成本实现厚层含隔夹层普通稠油油藏的整体动用开发，使油层得到有效动用，提高最终原油采收率，改善开发效果。

附图说明

图1为本发明的直井与水平井布局的示意图。

图2为本发明的驱动力分析示意图。

图3为本发明的射孔方式及开发方式的示意图。

具体实施方式

直井与水平井组合开采油藏，仅仅是一种布井方式，有了直井与水平井的钻井技术，就有了直井和水平井各种组合开发油田的选择。本发明的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，在厚层含隔夹层普通稠油油藏中，采用直井与水平井组合布井方法，在隔夹层下部油层基本动用后，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔，然后注汽直井注汽，增加注汽井点并提高注汽量，并在达到注汽设计要求后恢复正常注汽，以使水平生产井与生产直井连续生产开采。

图1为本发明的直井与水平井布局的示意图，图2为本发明的驱动力分析示意图。如图1所示，本发明在厚层含隔夹层普通稠油油藏中，采用注汽直井注汽，水平井与生产直井生产的方式，来实现对隔夹层上下部油层的有效动用。此外，如图2所示，由于普通稠油的可流动性，在开采过程中，水平生产井开采的主要动力为汽驱压力，辅助驱动力为重力；生产直井开采的主要动力为汽驱压力。

具体采用如下步骤：

1)根据已知油藏地质参数及普通稠油流体特性确定含隔夹层普通稠油油藏重力与蒸汽驱动力联合开采方式的可行性；

2)在油藏区块中，采用直井与水平组合布井方式。如图1所示，在靠近油层下部钻水平生产井，在水平井斜上方、与水平井的垂向距离10m左右、水平距离50m左右处钻注汽直井；在与注汽直井相当层位，即与注汽直井的垂向距离约为0m，水平距离70m处钻生产直井；

3)水平生产井与注汽直井同时吞吐2-4周期，使注汽直井与水平生产井形成热连通，且油藏压力降到3-4MPa，之后注汽直井连续注汽，水平生产井连续生产，注汽速率为1.5-1.8t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，综合采注比保持在1.2以上；

4)在隔夹层下部油层得到基本动用后，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔，并间歇性增加注汽井点及提高注汽量，之后恢复正常注汽量，水平生产井与生产直井同时生产开采，注汽速率为1.5-1.8t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，综合采注比保持在1.2以上。

本发明所述的油藏地质参数为，连续油层参数大于10m，存在连续隔夹层，隔夹层厚度小于10m，为泥质、粉砂质隔夹层，油层孔隙度大于20％，渗透率大于500md，垂向渗透率与水平渗透率的比值大于0.2。

所述的普通稠油流体特征为，油层温度下脱气原油粘度大于100mPa.s且小于10,000mPa.s，相对密度大于0.92、小于0.95的原油。当油层高孔高渗时，还可以扩展到介于普通稠油和超稠油之间的特稠油，所述特稠油是油层温度下脱气原油粘度大于10,000mPa.s且小于50,000mPa.s，相对密度大于0.95、小于0.98的原油。

此外，图3示出了所述步骤4)中的射孔方式及开发方式的示意图。其中，射孔方式为孔眼以垂直于井筒轴线的方式相对于各井筒螺旋分布。并且，在对注汽直井的射孔中，在与生产直井对应方向的射孔密度大于在非对应方向的射孔密度，由此使隔夹层上部的原油更容易在注汽直井的蒸汽驱作用下被生产直井的射孔井段采出。此外，注汽直井与生产直井射孔垂向距离为0m，即生产直井的射孔顶底位置与注汽直井射孔顶底位置基本相同。

此外，步骤4)中的“间歇性增加注汽井点及提高注汽量”是指当生产直井生产效果变差时组织注汽直井与生产直井同时注汽，注汽直井的日注汽量较正常注汽时要高，且周期性实施；间歇性所指的间隔时间具体由直井生产周期决定，而与射孔之间无明显关联，当生产直井生产效果变差时组织注汽，通常进行3-4个月；增加注汽井点及注汽量主要是为了提高油层整体温度场、提高注汽直井与生产直井间有效热联通程度，以改善开发效果。间歇性提高注汽量的方法有两个：一是增加注汽井点，二是利用现有的专门设备提高注汽直井的注汽排量。并且，在所述步骤4)中，正常注汽量是值指到泄油空间未到达隔夹层下部油层的顶部时的注汽直井注汽量。

此外，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔并不限定于在步骤4)中进行，例如也可以在步骤4)之前，例如在对注汽直井位于隔夹层下部的部分射孔的同时进行对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔。但采用此种方法在对开采进度的控制上较为繁琐，因此优选为在步骤4)中进行对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔。

由上述技术方案不难看出，本发明在对于厚层含隔夹层普通稠油油藏的开采中，首先对注汽直井注汽以对隔夹层下部的原油进行驱替，使原油在重力辅助蒸汽驱原理下被水平生产井开采出，由此实现了对隔夹层下部油层的动用。在隔夹层下部油层得到基本动用后，通过在注汽直井上部射孔并注汽，来对隔夹层上部的原油进行驱替，使一部分原油在重力辅助蒸汽驱原理下通过渗流通道泄入隔夹层下方而被水平生产井采出，另一部分原油在蒸汽驱原理作用下在隔夹层上部通过生产直井的射孔井段采出，从而解决了隔夹层上部油层无法动用的难题。由此，通过以上方法，能够以较低的注汽成本实现厚层含隔夹层普通稠油油藏的整体动用开发，使油层得到有效动用，提高最终原油采收率，改善开发效果。

下面给出应用了本发明的两个实例。

实例1：某油田油层VI砂体为厚层状普通稠油油藏，50℃下脱气原油粘度为2284.2mPa.s，油层平均厚度38.89m，在油层里普遍发育隔夹层，平均厚度2.4m，主要成分为泥质粉砂岩。该油藏采用直井蒸汽吞吐平均已达到7个周期，地层压力已从原始值16.1MPa下降到1.0MPa，周期产油量和油汽比已降低。针对该油藏的地质特征、原油性质与开发现状，采用直井与水平井组合布井方式按下述步骤进行开发：

(1)根据油藏地质参数及流体特征进行粗筛选；

(2)由于连续油层厚度大于10m，孔隙度大于20％，渗透率大于500md，垂向渗透率与水平渗透率的比值大于0.2，油层内成片发育泥质、粉砂质隔夹层，因此确定采用重力与蒸汽驱联合驱动方法；

(3)由于本油田为已利用直井进行了开发的油藏，因此采用直井与水平井组合方式布井，在靠近油层下部打入水平生产井，在水平井的斜上方，与水平井垂向距离15m、水平距离70m处钻注汽直井；在注汽直井层位钻入生产直井，生产直井与注汽直井垂向距离0m、水平距离70m；

(4)在经过预热后对注汽直井注汽，水平生产井连续生产，注汽速率为1.5t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，采注比保持在1.2以上；

(5)在连续生产200天后，监测资料显示泄油空间已达到隔夹层下部油层的顶部时，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔，射孔长度为8m，注汽直井与生产直井射孔垂向距离为0m；

(6)单水平生产井所对应的注汽直井增加至6口井，注汽量上升80％，在以此状态连续注汽60天后恢复正常注汽量，水平生产井与生产直井同时生产开采。

通过使该油藏砂体VI油层在蒸汽吞吐后转变为重力与蒸汽驱联合驱动生产，开采后直井与水平井组合SAGD能够提高原油采油率30％，累计油汽比可达到0.26，加上吞吐期间的采出程度(30.5％)，总的采油率可达61％。

实例2：某油田油层砂体为厚层状普通稠油油藏，油藏埋深750-800m，50℃下脱气原油粘度为1680mPa.s，油层平均厚度31m，在油层里普遍发育隔夹层，平均厚度1.7m，主要为泥质粉砂岩。该油藏采用直井蒸汽吞吐平均已达到7个周期，地层压力已从原始值7.35MPa下降到1.5MPa，周期产油量和油汽比已降低。针对该油藏的地质特征、原油性质与开发现状，采用直井与水平井组合布井方式按以下步骤进行开发。

(1)根据油藏地质参数及流体特征进行粗筛选；

(2)由于连续油层厚度大于10m，孔隙度大于20％，渗透率大于500md，垂向渗透率与水平渗透率的比值大于0.2，油层内成片发育泥质、粉砂质隔夹层，因此确定采用重力与蒸汽驱联合驱动方法；

(3)由于本油田为已利用直井进行了开发的油藏，因此采用直井与水平井组合方式布井，在靠近油层下部打入水平生产井，在水平井的斜上方，与水平井垂向距离9m、水平距离35m处钻注汽直井；在注汽直井层位钻入生产直井，生产直井与注汽直井水平距离70m、垂向距离平均0.3m；

(4)在经过预热后对直井注汽，水平生产井连续生产，注汽速率为1.5t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，采注比保持在1.2以上；

(5)在连续生产100天后，监测资料显示部分泄油空间已达到隔夹层下部油层的顶部时，在汽腔发育区域内对注汽直井隔夹层上方补射孔，射孔长度8m，对生产直井采用同样射孔方式在隔夹层上部射孔，射孔长度8m，注汽直井与生产直井射孔垂向距离为0m；

(6)单水平生产井所对应的注汽直井增加至6口井，注汽量上升65％，在以此状态连续注汽50天后恢复正常注汽量，水平生产井与生产直井同时生产开采。

实施后观察井温度剖面，可以看到隔夹层上方油层温度明显上升，油层得到有效动用，较实施前单井组日产油增加11吨。

通过使该油藏油层在蒸汽吞吐后转变为重力与蒸汽驱联合驱动生产，开采后直井与水平井组合SAGD能够提高原油采油率35％，累计油汽比可达到0.25，加上吞吐期间的采出程度(25％)，总的采油率可达60％。

Claims (9)

1.一种厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，其包括以下步骤：

1)确定已知油藏区块地质参数及普通稠油流体特性满足普通稠油的重力与蒸汽驱动力联合驱动开采条件；

2)在隔夹层稠油油藏区块中，采用直井与水平井组合布井方式，在靠近油层下部钻水平生产井，使注汽直井位于水平生产井斜上方，并依据隔夹层发育情况在注汽直井同层位区域部署生产直井；

3)水平生产井与注汽直井同时进行吞吐，以使注汽直井与水平生产井形成热连通，且油藏压力降到3-4MPa，之后转为注汽直井注汽，水平生产井生产开采；

4)在隔夹层下部油层得到基本动用后，对注汽直井和生产直井的位于隔夹层上部的部分射孔，并间歇性增加注汽井点及提高注汽量，水平生产井与生产直井同时生产开采。

2.根据权利要求1所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤3)中，水平生产井与注汽直井同时吞吐1-5个周期，优选为2-4个周期。

3.根据权利要求1所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤4)中，射孔长度为8m，注汽直井与生产直井射孔垂向距离为0m，孔眼以垂直于各井筒轴线的方式相对于各井筒螺旋分布，并且在对注汽直井的射孔中，在与生产直井对应方向的射孔密度大于在非对应方向的射孔密度。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤1)中，确定已知油藏区块地质参数为：连续油层参数大于10m，并存在大面积非连续性隔夹层，隔夹层厚度小于10m，为泥质、粉砂质隔夹层，油层孔隙度大于20％，渗透率大于500md，垂向渗透率与水平渗透率的比值大于0.2。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤1)中，确定已知油藏区块普通稠油流体特性为：油层温度下脱气原油粘度大于100mPa.s且小于10,000mPa.s，相对密度大于0.92、小于0.95的原油；当油层高孔高渗时，还可以扩展到介于普通稠油和超稠油之间的特稠油，所述特稠油是油层温度下脱气原油粘度大于10,000mPa.s且小于50,000mPa.s，相对密度大于0.95、小于0.98的原油。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤2)中，注汽直井与水平生产井之间的垂向距离为5m-30m，水平距离为30m-100m，且注汽直井与生产直井之间的垂向距离为0m，水平距离为35-70m。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤2)中，注汽直井及生产直井为新钻或已有直井。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤3)中，注汽直井的注汽速率为1.5-1.8t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，综合采注比保持在1.2以上。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的厚层含隔夹层普通稠油油藏的重力与蒸汽驱联合开采方法，其特征在于，

在所述步骤4)中，注汽直井的注汽速率为1.5-1.8t/ha.m.d，井底蒸汽干度大于50％，综合采注比保持在1.2以上。

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