專利名稱：在有兩個(gè)人工裂縫面的水平井之間通過三維注水提高原油采收率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過對(duì)現(xiàn)有地下儲(chǔ)油層注水提高原油采收率(EOR)方法的改進(jìn)，將二維產(chǎn)油區(qū)的方法變成三維方法。
背景技術(shù)：
從上個(gè)世紀(jì)中期以來，已實(shí)施通過將水注入注水井并將油驅(qū)入生產(chǎn)井來提高原油采收率。原理是達(dá)西定律的應(yīng)用流體流的數(shù)量＝滲透因子×壓力梯度×截面積注水法使注水井和生產(chǎn)井之間的壓力梯度增加，使儲(chǔ)存在井之間的滯留油流動(dòng)。鉆兩個(gè)豎直向下的井。井之間的生產(chǎn)帶為薄的豎直區(qū)，因此基本上為二維特性。井之間的截面積很小，很多的油仍儲(chǔ)存在井之間。最近，開發(fā)了將水注入水平井的技術(shù)。在兩個(gè)水平井之間的生產(chǎn)區(qū)(在注水井和生產(chǎn)井之間的近似水平的層)仍然有二維特性。井之間的截面積仍然很小，很多油儲(chǔ)存在水平生產(chǎn)層之間。
需要在注水井和生產(chǎn)井之間開發(fā)一種三維注水區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
可通過傳統(tǒng)的水力壓裂的石油技術(shù)使含油巖層跨井眼形成垂直裂縫面。可通過注入商業(yè)可購(gòu)的塑性球作為“支撐劑”使在很高的流體壓力下形成的豎直裂縫面保持開放。
水通過注水井注入裂縫面，并將油驅(qū)入產(chǎn)油井的裂縫中。通過水注入井的水力壓裂來提高原油采收率是一種傳統(tǒng)的技術(shù)，已采用很長(zhǎng)時(shí)間。但是，裂縫面僅從井眼向外延伸數(shù)米。從未使壓力增高到足以使可滲透的儲(chǔ)油層在兩個(gè)常規(guī)的鉆井之間形成長(zhǎng)的連續(xù)裂縫面。垂直流體流動(dòng)的截面很小，在水力壓裂的油井之間留下大量的油。
本發(fā)明公開了一種在水平鉆井中產(chǎn)生豎直裂縫面的方法。橫過每?jī)蓚€(gè)水平鉆井之間，形成用支撐劑填滿的豎直裂縫。在井的一段形成裂縫以后在另一段形成裂縫。與每一段相關(guān)的裂縫的尺寸為約20×50米。如果兩井之間的距離為440米(常規(guī)的就是這樣)，那么兩個(gè)水平鉆井之間每50米段約20％孔隙度的多孔砂巖中的油量應(yīng)為約88000米3。將水注入注水井的頭50米段，油被驅(qū)出生產(chǎn)井的頭50米段。計(jì)算機(jī)模擬研究表明波及效率為60-90％。它為傳統(tǒng)的從豎直井中一次采油效率的四倍，為傳統(tǒng)的注水法的波及效率的約兩倍。
由于對(duì)地下裂縫起源的了解使本發(fā)明成為可能。深巖層中的裂縫通常為緊密剪切裂縫。豎直裂縫在淺巖層中是常見的，通常在小于2000米深度。它們是外延性裂縫。當(dāng)巖層經(jīng)受外延應(yīng)力超過巖石強(qiáng)度時(shí)形成豎直裂縫。如果高壓流體注入巖石孔中，巖石被削弱，其強(qiáng)度可下降；如果流體壓力等于巖石上覆巖層的壓力，巖石的強(qiáng)度下降到幾乎為零。通常，淺層深度的儲(chǔ)油砂巖，流體的壓力不能增加到足以形成長(zhǎng)裂縫那么高。無疑在兩個(gè)按常規(guī)間隔440米的豎直鉆井之間不可能形成長(zhǎng)的連續(xù)裂縫。但是，產(chǎn)生足夠高的流體壓力使豎直裂縫延伸到10米或超過注水井眼是可能的。如果注水引起裂縫限于水平井的短段也就是說20米或50米，那么將支撐劑注入有可能產(chǎn)生20米×20米或20米×50米裂縫。高壓下水進(jìn)入注水井的裂縫，將從裂縫水平流到生產(chǎn)井的裂縫，在那里油被抽吸出，使兩個(gè)裂縫表面之間的壓力梯度增加。因?yàn)樽⑺蜗鄬?duì)較短，由于儲(chǔ)油層的巖性不均勻性，我們不預(yù)期太多的指進(jìn)問題。另一方面，裂縫可能引起注入的水進(jìn)入短路；這些短路必需用塑性“密封劑”封閉，并且封閉裂縫的技術(shù)已由巴黎的斯倫貝謝公司開發(fā)。
玉門油田的提高采收率法采油實(shí)例玉門的老君廟油田提供了一個(gè)很好的例子，如果使用本發(fā)明的三維注水的EOR法，最終產(chǎn)量可為兩倍以上。該油田于1937年發(fā)現(xiàn)。儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)為背斜的儲(chǔ)油砂巖巖層是淺區(qū)第三紀(jì)和深區(qū)白惡紀(jì)。含油K、L、M區(qū)有17.1公里2水平延伸，估計(jì)55百萬(wàn)噸。已開采20百萬(wàn)噸，表示波及效率為35％。K區(qū)含油巖層的深度為320-450米，L區(qū)含油巖層的深度為790米，而M區(qū)油巖層的深度區(qū)為810米。K區(qū)的初巖層壓力大于或小于3.86兆帕，L區(qū)的初巖層壓力為9.27兆帕，而M區(qū)的初巖層壓力為9.31兆帕。K區(qū)儲(chǔ)油層的平均滲透率為220×10-3mM2，L區(qū)儲(chǔ)油層的平均滲透率為620×10-3mM2，M區(qū)儲(chǔ)油層的平均滲透率為24×10-3mM2。K區(qū)儲(chǔ)油層的平均孔隙度為21％，L區(qū)儲(chǔ)油層的平均孔隙度為23％，而M區(qū)儲(chǔ)油層的平均孔隙度為18％。K區(qū)油飽和度為70％，L層油飽和度為77％，而M區(qū)油飽和度為54％。第一個(gè)玉門產(chǎn)油井于1939年鉆成。在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)期間，產(chǎn)量占中國(guó)產(chǎn)量的97％，在發(fā)現(xiàn)大慶油田以前占87％。1997年以后產(chǎn)量迅速下降，現(xiàn)在淺層已枯竭并于2001年廢棄。傳統(tǒng)的注水于1954年開始，注水100百萬(wàn)噸以后，生產(chǎn)了約20百萬(wàn)噸油。近年來，生產(chǎn)速率下降到1噸/天。鉆成一水平井，在M區(qū)鉆穿120米進(jìn)入25米厚儲(chǔ)油層。初期產(chǎn)量為10噸/天，但在幾個(gè)月內(nèi)下降到穩(wěn)定的3噸/天。為了應(yīng)用本發(fā)明的法，我們需要通過以下步驟(1)選擇一個(gè)含油儲(chǔ)油層，例如L區(qū)或M區(qū)中相對(duì)厚的砂巖層。
(2)通過四維地震分析可提供的數(shù)據(jù)確定殘油在含油層中的分布。
(3)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造估計(jì)應(yīng)力取向。其中構(gòu)造走向?yàn)闁|-西或東南東-西西北，最小主應(yīng)力應(yīng)垂直于北-南或北東北-南西南。
(4)選擇井位，剛好超出某一油走向范圍并鉆入300米深。
(5)通過應(yīng)力測(cè)量來確定最小主應(yīng)力的方向。
(6)水平鉆取向到大約垂直主應(yīng)力的方向，開始偏離豎直方向，以致井身在790米深處水平進(jìn)入含油巖層。
(7)沿儲(chǔ)油層水平或接近水平鉆500米。
(8)水泥加固井口，下套管，下填充料，以便縮小間隔，也就是說20米或50米長(zhǎng)，在井端可提供高注水壓力。
(9)水力壓裂在間隔中產(chǎn)生豎直裂縫。
(10)注入支撐劑使裂縫撐開。
(11-17)鉆平行于第一個(gè)水平井的另一個(gè)水平井，并達(dá)到相同的含油砂巖中，平行井的間隔為440米或更小。
(18)同時(shí)開始在第一個(gè)井注水，并將油驅(qū)出第二個(gè)井。
(19)監(jiān)測(cè)油的油飽和度，以便確定注水可能的短路。用密封劑封閉短路。
(20)繼續(xù)生產(chǎn)一直到朝向注水和產(chǎn)油的裂縫面段之間所有可回收的油被回收為止。
(21)水泥加固第一個(gè)間隔，并打開另一個(gè)短間隔20-50米長(zhǎng)，用于水力壓裂、注水和產(chǎn)油。
(22)重復(fù)上述步驟，一直到從含油間隔中生產(chǎn)所有可回收的油。
三維注水的EOR法的費(fèi)用比現(xiàn)在的采油法高得多，當(dāng)石油價(jià)格為15-25美元/桶時(shí)，它在經(jīng)濟(jì)上是不可行。當(dāng)每桶的價(jià)格超過50美元時(shí)，它現(xiàn)在在經(jīng)濟(jì)上是有吸引力的。我們?cè)谟耖T的試驗(yàn)分析提出，由于中國(guó)的廉價(jià)勞動(dòng)力，這一方法有特別好的效益。
權(quán)利要求
1.一種用于從主巖巖層地下回收烴類的提高原油采收率體系，所述的體系包括在一個(gè)或多個(gè)水平鉆井的井眼中有至少一個(gè)或多個(gè)通過水力壓裂形成的和用支撐劑撐開的裂縫表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的地下體系，其中將流體在高壓下注入一個(gè)井的裂縫表面，并驅(qū)動(dòng)油在另一有裂縫表面或沒有裂縫表面的抽油井產(chǎn)生的壓力梯度下水平向前移動(dòng)。
3.一種用于從地下巖層開采烴類的地下體系，所述的體系包括沿所述巖層的第一部分形成一個(gè)水平鉆井，并確定第一系列產(chǎn)油間隔；沿所述巖層的第二部分形成第二水平鉆井，并確定第二系列產(chǎn)油間隔；在所述的第一和第二井的所述的第一和第二產(chǎn)油間隔之間的并通過所述巖層的一系列產(chǎn)油間隔；和每一個(gè)所述產(chǎn)油區(qū)的流體移動(dòng)，包括流體移動(dòng)的注水源和流體移動(dòng)的產(chǎn)油接收帶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從主巖巖層地下回收烴類的提高原油采收率體系，所述的體系包括在一個(gè)或多個(gè)水平鉆井的井眼中有至少一個(gè)或多個(gè)通過水力壓裂形成的和用支撐劑撐開的裂縫表面，在一個(gè)優(yōu)選的方案中，將流體在高壓下注入一個(gè)井的裂縫表面，并驅(qū)動(dòng)油在另一有裂縫表面或沒有裂縫表面的抽油井產(chǎn)生的壓力梯度下水平向前移動(dòng)以提高原油采收率。
文檔編號(hào)E21B43/30GK1991127SQ20051009705
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者許靖華 申請(qǐng)人:許靖華