水平井行列式石油采收過程的制作方法
【專利摘要】一種導(dǎo)致同時(shí)生產(chǎn)液體和燃燒氣體的原位燃燒過程，該原位燃燒過程結(jié)合流體驅(qū)動(dòng)、重力相分離和重力排水從地下含油地層生產(chǎn)烴類，包括首先通過位于地層高處的水平井將氣體注入以及通過位于地層低處的平行且側(cè)向偏移的水平井生產(chǎn)燃燒氣體和石油。其中，隨后在操作的行列模式中將生產(chǎn)井轉(zhuǎn)換為注入井繼續(xù)進(jìn)行油藏開采。還可以在不使用原位燃燒，而使用氣態(tài)溶劑或蒸汽注入來使用該過程。
【專利說明】水平井行列式石油采收過程
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采過程，更具體地，涉及使用水平井從地下烴沉積開采石油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于蒸汽的石油采收過程通常用于采收重油和浙青。例如，采用蒸汽輔助重力泄油(SAGD)和周期蒸汽注入來采收重油和冷浙青。當(dāng)石油作為天然油流動(dòng)或通過一些原地預(yù)處理呈現(xiàn)為流動(dòng)時(shí)，也可使用蒸汽驅(qū)動(dòng)過程。蒸汽過程的重大缺點(diǎn)是在地表生成蒸汽的低效率性，因?yàn)閾p耗了大量由燃料產(chǎn)生的熱量而沒有在儲(chǔ)層提供有用的熱量。Roger Butler在其《石油和浙青的熱采收》("Thermal Recovery of oil and Bitumen’) 一書中的第415、416頁(yè)中，估計(jì)了在蒸汽注入過程的各階段的熱效率如下:蒸汽發(fā)生器:75-85% ;傳輸至井:75-95% ;從井向下流向儲(chǔ)層:80-95% ;在儲(chǔ)層中流向凝結(jié)前緣:25-75%。有必要將在注入器和前進(jìn)凝結(jié)前緣之間的儲(chǔ)層保持在蒸汽溫度，以使得可從在石油表面的蒸汽凝結(jié)進(jìn)行主要能量傳遞。總之，在熱量到達(dá)油表面之前可丟失50%或更多的燃料能量。與蒸汽注入相比，空氣注入在儲(chǔ)層中基于BTU的能量消耗低2.6-4.4倍。隨著基于蒸汽的石油采收過程出現(xiàn)了幾個(gè)其他缺點(diǎn):可能無(wú)法用天然氣點(diǎn)燃蒸汽鍋爐，可能缺乏淡水，并且將凈化所產(chǎn)生的水用于再循環(huán)至鍋爐的成本很高?？傊?，基于蒸汽的石油采收過程熱效率低下、成本聞且對(duì)環(huán)境不利。
[0003]有許多井模式可用于從地下儲(chǔ)層生產(chǎn)石油。這些井模式中的一些使用垂直井或?qū)⒋怪本c水平井相結(jié)合。模式過程的示例為:已經(jīng)采用的、使用垂直井的蒸汽、溶劑和基于燃燒的過程的反向7點(diǎn)井模式；已經(jīng)采用的、美國(guó)專利5，273，111的交錯(cuò)水平井模式(僅限于使用蒸汽注入的過程)。
[0004]美國(guó)專利5，626，191公開了重復(fù)性的方法，該方法被稱作“水平段注(toe-to-heel) ”空氣注入(THAI?)，由此，水平井隨后轉(zhuǎn)換為空氣注入井以協(xié)助通過相鄰的水平井采收流動(dòng)的石油，隨后將相鄰的水平井同樣轉(zhuǎn)換為空氣注入井，并重復(fù)該過程。
[0005]美國(guó)專利6，167，966采用了使用垂直井和水平井的組合的注水過程。
[0006]美國(guó)專利4，598，770 (Shu等人，1986)公開了蒸汽驅(qū)動(dòng)模式過程，其中，交替的水平注入井和水平生產(chǎn)井都置于儲(chǔ)層的低處。未考慮原位燃燒過程。
[0007]Joshi in Joshi, S.D., “采用水平井的石油熱采收綜述(A Review of Thermal oilRecovery Using Horizontal wells) ” 在 In Situll (2&3)，211-259 (1987)中公開了使用交錯(cuò)的和垂直移位的水平注入井和生產(chǎn)井模式的、基于蒸汽的石油采收過程。關(guān)注的重點(diǎn)是當(dāng)在儲(chǔ)層頂部注入蒸汽時(shí)，至蓋層的熱損耗很高。
[0008]美國(guó)專利5，273，111 (Brannan等人，1993)教導(dǎo)了用于在石油儲(chǔ)層中采收流動(dòng)石油的、基于蒸汽的模式過程。平行偏移水平井的模式采用蒸汽注入裝置。注入井的水平部分置于儲(chǔ)層中生產(chǎn)井的水平部分之上，并且生產(chǎn)井的水平部分在儲(chǔ)層的基底和儲(chǔ)層的中點(diǎn)之間的點(diǎn)處鉆入儲(chǔ)層中。蒸汽通過上注入井連續(xù)注入，同時(shí)，通過下注入井生產(chǎn)石油。未提及原位燃燒過程。
[0009]美國(guó)專利5，803，171 (McCaffery等人，1998)教導(dǎo)了對(duì)Brennan專利的改進(jìn)，其中，使用周期蒸汽吞吐，以在應(yīng)用連續(xù)蒸汽注入之前實(shí)現(xiàn)在注入井和生產(chǎn)井之間的連通。未提及原位燃燒過程。
[0010]美國(guó)專利7,717, 175 (Chung等人，2010)公開了利用水平井模式的、基于溶劑的過程，其中水平井交替地置于儲(chǔ)層的較高處和較低處，并且上井用于生產(chǎn)溶劑稀釋的石油，下井用于溶劑注入。油與溶劑的逆流流動(dòng)引起重力引起的油-溶劑混合。井設(shè)有流控制裝置來實(shí)現(xiàn)沿井孔的均勻注入和生產(chǎn)剖面。流控制裝置補(bǔ)償了沿井孔的壓降，該壓降可引起井孔中流體的不均勻分布并降低儲(chǔ)層波及效率。未提及原位燃燒過程。
[0011]W0/2009/090477(Xiai和Mauduit，2009)公開了一種原位燃燒模式過程，其中，將在頂部完成的一系列垂直井置于具體在儲(chǔ)水層之上的水平生產(chǎn)井之間。聲稱井的這種排列在存在含水層時(shí)可用于石油生產(chǎn)。
[0012]美國(guó)專利申請(qǐng)2010/0326656 (Menard，2010)公開了導(dǎo)致使用交替的水平注入井和水平生產(chǎn)井的蒸汽模式過程，其中，沿流體出口和入口的各自的井孔創(chuàng)建流體出口和入口的隔離區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)均勻的儲(chǔ)層波及。交替的井孔可處于同一垂直平面或在儲(chǔ)層中的低處與高處之間交替，如美國(guó)專利5，803，171中所述。熱汽注入上井中(例如，蒸汽)。
[0013]在不同程度上提高效率、縮短的初始投資回報(bào)(即，更高的初始石油采收率，以使得投資回報(bào)率更直接)的時(shí)間以及減少初期資金成本是上述方法中可進(jìn)行改善的各個(gè)方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]用于從地下儲(chǔ)層采收石油的理想石油采收過程具有高波及效率，使用免費(fèi)(無(wú)成本)且可無(wú)限利用的注入物，無(wú)需購(gòu)買燃料，精確地在需要熱量的地方(在石油面)產(chǎn)生熱量，并且在使用儲(chǔ)層加熱的情況下從儲(chǔ)層排出熱量。另外，高產(chǎn)油率(尤其是在開采的初始階段)對(duì)石油采收過程的可行性和收益能力很關(guān)鍵。
[0015]本發(fā)明-用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的水平井行列式過程相對(duì)于“交錯(cuò)井”模式結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，“交錯(cuò)井”模式結(jié)構(gòu)是由
【發(fā)明者】在本文構(gòu)思的、非公開的石油采收方法，并在將下文進(jìn)行更充分的公開，其中，在某些方面以及不同程度上，“交錯(cuò)井”方法在許多方面本身就是相對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)方法和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
[0016]具體地，對(duì)關(guān)于含烴地下儲(chǔ)層(地層)的可比較的體積波及面積和相同的總累積采油量，如本文所討論的、以實(shí)驗(yàn)的方式示出本發(fā)明的水平井行列式(在下文中稱為“HWLD”)過程，以提供比本文討論的“交錯(cuò)井”方法更高的初始石油采收率。因而，可為在開發(fā)地下儲(chǔ)層中承擔(dān)高支出的石油公司實(shí)現(xiàn)更高且更快的初始投資回報(bào)。這是很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谟蛢?chǔ)層開發(fā)中的投資是非常高的，并且可實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)的時(shí)間對(duì)于是否首先在該資本項(xiàng)目中進(jìn)行投資往往是非常真實(shí)和實(shí)質(zhì)性的考慮。
[0017]另外，對(duì)于可比較的體積波及面積和幾乎相同的總采油量，已經(jīng)以實(shí)驗(yàn)的方式示出本發(fā)明的水平井行列式需要的井比“交錯(cuò)井”結(jié)構(gòu)更少，因而，大大降低了石油公司開發(fā)地下含烴地層并從地下含烴地層并生產(chǎn)石油的資本成本。
[0018]因此，通過概括總結(jié)，在本發(fā)明的HWLD石油采收過程的概括實(shí)施方式中，在地下含烴儲(chǔ)層的高處鉆第一水平井，并且將諸如氣體的介質(zhì)經(jīng)由這種第一水平井中的井襯管中的穿孔注入儲(chǔ)層中。通過置于儲(chǔ)層的低處的第二平行側(cè)向偏移的水平井同時(shí)生產(chǎn)石油、水和氣體。當(dāng)?shù)诙?生產(chǎn))井的石油產(chǎn)率降至經(jīng)濟(jì)限制之下時(shí)，在儲(chǔ)層的低處鉆從第二水平井側(cè)向隔開的、用于生產(chǎn)石油的第三平行水平井，同時(shí)，將第二水平井(最初的生產(chǎn)井)轉(zhuǎn)換為注入井，并且同樣通過該第二水平井將這種氣體注入地層中，以便允許繼續(xù)向燃燒前緣提供氧化氣體，從而允許燃燒前緣繼續(xù)前進(jìn)，因而，允許在前進(jìn)的燃燒前緣之前繼續(xù)加熱石油，石油向下排出并通過在地層的低處、前進(jìn)的燃燒前緣之前(或至少之下)鉆的水平井進(jìn)行收集。沿儲(chǔ)層在大體上線性的方向繼續(xù)在地層的低處鉆其他水平的、平行的、側(cè)向隔開的井以及依次將“耗盡的”生產(chǎn)井轉(zhuǎn)換為注入井以進(jìn)一步從剩余的生產(chǎn)井采收油的步驟，以便作為實(shí)現(xiàn)高儲(chǔ)層波及效率的‘行列式過程’在單一方向上開采儲(chǔ)層。如果注入物為氣體，那么可以是溶劑氣體，諸如CO2或輕烴或其混合物、蒸汽或氧化氣體(諸如氧氣)、空氣或其混合物?？商娲?，注入物可以是溶劑、蒸汽或氧化氣體的任何混合物。優(yōu)先實(shí)施方式利用蒸汽注入物作為注入介質(zhì)，最優(yōu)選實(shí)施方式利用氧化氣體作為注入介質(zhì)。
[0019]當(dāng)利用氧化氣體注入物和原位燃燒時(shí)，該過程通過提供新穎且有效的方法從含流動(dòng)石油的地下地層采收烴，從而滿足相對(duì)低的能源成本和運(yùn)營(yíng)成本的商業(yè)需求。
[0020]平行且偏移的水平井生產(chǎn)裝置之間的距離以及井長(zhǎng)度將取決于具體的儲(chǔ)層屬性，并可通過有能力的儲(chǔ)層工程師進(jìn)行充分優(yōu)化。水平井的側(cè)向間隔可為25-200米，優(yōu)選為50-150米，并且最優(yōu)選為75-125米。水平井段的長(zhǎng)度可為50-2000米，優(yōu)選為200-1000米，并且最優(yōu)選為400-800米。
[0021]在均勻儲(chǔ)層中使用本發(fā)明的方法對(duì)高儲(chǔ)層波及效率是有利的，從而將注入物均等地傳輸至注入井襯管中的每個(gè)穿孔，并迫使在生產(chǎn)井襯管中的每個(gè)穿孔上流體進(jìn)入率相等?？紤]到水平井通常在水平段的端部具有‘趾部’，并且在水平段與垂直段連接處具有‘跟部’，在本發(fā)明的改進(jìn)中，優(yōu)選將水平井這樣進(jìn)行放置，以使得注入裝置(注入)井的跟部與側(cè)向間隔開的、鄰近的生產(chǎn)裝置(生產(chǎn))井的趾部相對(duì)，從而將注入器與生產(chǎn)器之間的氣體的“短路”降至最低。否則，由于隨著在壓力之下泵入注入物并沿著水平腿從跟部向趾部流動(dòng)通常會(huì)引起壓降，所以注入井中的最高壓力點(diǎn)位于跟部，所以會(huì)發(fā)生短路。相反地，由于氣體和石油通常從跟部抽出，所以生產(chǎn)裝置(生產(chǎn))井中的最高壓力點(diǎn)位于趾部。因此，優(yōu)選使注入井的跟部與相鄰的生產(chǎn)井的趾部相對(duì)，以使得迫使高壓(通常為加熱的)氣體通過地層向鄰近的生產(chǎn)井的趾部的低壓部分移動(dòng)較大的距離。
[0022]可替代地，注入井和生產(chǎn)井二者都可以進(jìn)行放置，并且各自的跟部和趾部在相互并列的位置。那么，在這種情況下，優(yōu)選使用內(nèi)部管道在注入井的趾部注入氣體，從而將高壓源從注入井的跟部移動(dòng)至其趾部。在這種方式中，高壓源將位于與生產(chǎn)井的低壓跟部相對(duì)的、儲(chǔ)層的端部，從而迫使氣體通過地層移動(dòng)更長(zhǎng)的距離，從而更有效地釋放限制在地層中的石油，以便于氣體隨后移動(dòng)并通過生產(chǎn)井的跟部的低壓區(qū)域進(jìn)行收集。該配置具有僅需位于儲(chǔ)層的同一側(cè)的單個(gè)鉆探墊的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樽⑷刖蜕a(chǎn)井的垂直部分都將位于儲(chǔ)層的同一側(cè)。
[0023]除了采用轉(zhuǎn)置(倒轉(zhuǎn))相鄰水平井各自的跟部和趾部或可替代地在注入井中使用內(nèi)部管道的配置之外，還可通過改變沿注入裝置井中的井襯管的穿孔的數(shù)量和尺寸來獲得或進(jìn)一步加強(qiáng)氣體沿注入井的長(zhǎng)度的、氣體的均勻輸送以及沿著生產(chǎn)井的、石油的均勻收集，從而平衡沿井的壓降?？蓪航敌拚┛坠艿乐糜谧⑷胙b置井的主要襯管內(nèi)部。這具有利用環(huán)形空間中的氣流以進(jìn)一步協(xié)助氣體的均勻輸送的優(yōu)點(diǎn)。可替代地或另外地，可將類似的方法論應(yīng)用于生產(chǎn)井，以便基本上沿生產(chǎn)井的全部長(zhǎng)度更均勻地收集流動(dòng)的石油，并且有助于防止將注入氣體直接“導(dǎo)向(fingering) ”生產(chǎn)井中。
[0024]水平井襯管段的外直徑可為4英寸到12英寸，但優(yōu)選為5-10英寸，并且最優(yōu)選為7-9英寸。水平段中的穿孔可以是槽、繞線濾網(wǎng)、為Facsrite?.濾網(wǎng)塞或提供期望的防沙等級(jí)的其他技術(shù)。
[0025]Facsrite?'是Absolute Completion Technologies公司用于其中具有防沙網(wǎng)的井襯管的未注冊(cè)的商標(biāo)。
[0026]注入的氣體可以是任何氧化氣體，包括但不限于空氣、氧氣或其混合物。
[0027]期望實(shí)現(xiàn)沿注入井的相等的氣體注入率以及沿著水平生產(chǎn)井的相等的流體生產(chǎn)率，從而獲得最大的儲(chǔ)層波及效率和均勻的采收。最高的氣體注入率將受到最高的注入壓力的限制，并將受到水平井的長(zhǎng)度、儲(chǔ)層巖石滲透性、流體飽和度以及其他因素的影響，必須維持最高的注入壓力低于巖石破裂壓力。
[0028]使用如下文中的示例所使用的數(shù)值模擬裝置有利于確認(rèn)本發(fā)明的設(shè)計(jì)對(duì)于具體的儲(chǔ)層的可操作性和可行性，并且可由本領(lǐng)域的儲(chǔ)層工程師很容易地實(shí)施。
[0029]因此，更具體地，在本發(fā)明的方法的第一廣義方面，該方法是關(guān)于用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，該方法包括以下步驟:
[0030](i)鉆第一水平井，第一水平井位于所述儲(chǔ)層中的相對(duì)高處；
[0031](ii)鉆第二水平井，第二水平井位于所述儲(chǔ)層中的相對(duì)低處，并對(duì)齊為基本上平行于第一水平井；
[0032](iii)將包括氣體、蒸汽或液體的介質(zhì)通過所述第一水平井中的孔注入所述儲(chǔ)層中；
[0033](iv)從所述第二水平井抽取在所述地下儲(chǔ)層中向下移動(dòng)并流入所述第二水平井中的油；
[0034](V)鉆第三水平井，第三水平井位于所述儲(chǔ)層的相對(duì)低處，并基本上平行于所述第一水平井和所述第二水平井，然而與所述第二水平井側(cè)向隔開，并且與所述第一水平井比與所述第二水平井更遠(yuǎn)地側(cè)向隔開；
[0035](vi)臨時(shí)或永久地停止從所述第二水平井提取烴類，并且繼續(xù)將包括氣體、蒸汽或液體的介質(zhì)注入所述第二水平井；以及
[0036](vii)從所述第三水平井提取在所述地下儲(chǔ)層中向下移動(dòng)進(jìn)入所述第三水平井中的油。
[0037]第二水平井、第三水平井和隨后進(jìn)一步鉆的水平井中每個(gè)都優(yōu)選為彼此共面，但不與所述第一水平井共面，并且彼此側(cè)向隔開。
[0038]為了使用本發(fā)明的“行列式”方面，并允許從基本確定尺寸的含烴儲(chǔ)層中波及有效體積的油，該方法還包括附加的重復(fù)步驟，以允許在大致線性方向上沿所述地層進(jìn)行漸進(jìn)“波及”，還包括以下步驟:
[0039]在所述儲(chǔ)層的低處接連鉆附加水平井，附加水平井基本上平行于第三水平井，并基本上與第三水平井共面，但與第三水平井側(cè)向間隔開，并彼此側(cè)向間隔開；以及[0040]接連將所述附加水平井的倒數(shù)第二個(gè)井從生產(chǎn)井轉(zhuǎn)換為用于注入所述氣體、蒸汽或液體的注入井，以便使在所述儲(chǔ)層中的石油從所述儲(chǔ)層中向下移入所述附加水平井的最后一個(gè)井中。
[0041]在優(yōu)選實(shí)施方式中,第一介質(zhì)和第二介質(zhì)為同一介質(zhì)。在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，該介質(zhì)為可溶于石油的氣體?？商娲兀摻橘|(zhì)為氣體，即CO2、輕烴類或其混合物。
[0042]在又一優(yōu)選實(shí)施方式中，介質(zhì)包括氧化氣體、空氣或其混合物，用于進(jìn)行原位燃燒，并且該方法還包括在步驟(iii)之后的以下步驟:在接近第一水平井的區(qū)域點(diǎn)燃儲(chǔ)層中的烴類，并且通過所述第二水平井和/或同時(shí)或隨后通過第三水平井從地下地層提取石油和燃燒副產(chǎn)物。點(diǎn)燃烴類并通過所述第二水平井和/或通過所述第三水平井提取燃燒副產(chǎn)物和石油的步驟使燃燒前沿從所述第一水平井在所述第二水平井和所述第三水平井的方向上側(cè)向移動(dòng)，從而加熱所述儲(chǔ)層中的油，并使該石油向下排出，從而通過所述第二水平井和/或第三水平井進(jìn)行收集。
[0043]因此，在用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的、本發(fā)明的HWLD方法的最優(yōu)選實(shí)施方式中，該方法包括:
[0044](i)鉆第一水平井，第一水平井位于所述儲(chǔ)層中的相對(duì)高處，具有沿所述第一水平井的多個(gè)孔；
[0045](ii)鉆第二水平井，第二水平井位于所述儲(chǔ)層中的相對(duì)低處，并對(duì)準(zhǔn)為基本上平行于所述第一水平井；
[0046](iii)將氧化氣 體注入所述第一水平井中，并通過所述穿孔注入所述儲(chǔ)層中，用于在所述儲(chǔ)層中進(jìn)行原位燃燒；
[0047](iv)在所述儲(chǔ)層中點(diǎn)燃烴類；
[0048](V)從所述第二水平井提取在所述地下儲(chǔ)層中向下排出并進(jìn)入所述第二水平井中的油；
[0049](vi)鉆第三水平井，該第三水平井位于所述儲(chǔ)層的相對(duì)低處，并基本上平行于所述第二水平井，但與所述第二水平井側(cè)向隔開，并與所述第一水平井比與所述第二水平井更遠(yuǎn)地側(cè)向隔開；
[0050](vii)臨時(shí)或永久地停止從該第二水平井生產(chǎn)烴類，并將所述第二井轉(zhuǎn)換為注入井;
[0051](viii)向所述第二水平井注入所述氧化氣體；以及
[0052](ix)從所述第三水平井提取在所述地下儲(chǔ)層中向下排出并進(jìn)入所述第三水平井中的石油。
[0053]其中氧化氣體用作注入介質(zhì)，用于進(jìn)行原位燃燒，燃燒點(diǎn)火(即，上述步驟(iv))可通過對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的各種方法實(shí)現(xiàn)，諸如，在注入氧化氣體之前，以流體(諸如蒸汽)預(yù)加熱近井孔油或注入可自燃的流體(諸如亞麻籽油)。在這種情況下，在切換至空氣(100°C )之前，以16，667m3/d的速率注入熱氮(400°C )，為時(shí)一個(gè)月?？諝獠恍枰诘乇砑訜?空氣通過實(shí)施壓縮加熱。
[0054]如上所述，為了確保不將注入裝置井的高壓端定位成緊靠鄰近的生產(chǎn)裝置井的壓力最低點(diǎn)(即，跟部)，從而導(dǎo)致高壓氣體直接“短路”或“導(dǎo)向”至生產(chǎn)井的跟部，在優(yōu)選實(shí)施方式中，將氣體、蒸汽或液體注入所述第一水平井的步驟(iii)包括將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第一水平井的一端的步驟，并且從所述第二水平井抽取石油的步驟包括從所述第二水平井的一端抽取所述石油的步驟，所述第二水平井的一端位于儲(chǔ)層中的、與所述第一水平井的所述一端所位于的側(cè)部相對(duì)的側(cè)部上。這種配置允許將該氣體更均勻地注入地層中。并減少(以及優(yōu)選地避免)將直接將高壓氣體從注入裝置井至“導(dǎo)向“短路”)生產(chǎn)井。
[0055]該方法不僅可同樣適于關(guān)于第一井和第二井，而且還適于關(guān)于第二井相對(duì)于第三井等。例如，關(guān)于第二井相對(duì)于第三井的布置，將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井中的步驟可包括將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的、位于儲(chǔ)層中與從所述第三水平井收集石油的一端相對(duì)的側(cè)部的步驟。換言之，相互鄰近的井的、最接近的兩端可位于所述儲(chǔ)層相互相對(duì)的側(cè)部上。
[0056]可替代地，第二井和第三井中每個(gè)的第一端均可位于儲(chǔ)層的同一側(cè)部。在這種情況下，為了減少或避免“導(dǎo)向”問題，將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的步驟包括將所述氣體、蒸汽或液體通過管道注入所述第二井的第二端，該管道在所述第二井內(nèi)部基本上從所述第二井的第一端向第二端延伸。
[0057]可替代地，當(dāng)所述第二井和所述第三井中每個(gè)的第一端均位于所述儲(chǔ)層的同一側(cè)的情況下，將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的步驟可包括將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二井的第一端，并且從所述第三井抽取油的步驟包括通過管道從所述第三井的第二端提取該石油，所述管道在所述第三井內(nèi)部從上所述第三井的第一端基本上向第
二端延伸。
[0058]可替代地，或另外，為了避免或減少將高壓氣體從注入井“導(dǎo)向”至生產(chǎn)井，諸如當(dāng)所述第二水平井作為生產(chǎn)井時(shí)從第一水平注入裝置井“導(dǎo)向”至第二井，在一個(gè)實(shí)施方式中，第一水平井具有井襯管，其中所述多個(gè)孔位于所述井襯管中，并且所述第一水平井中的襯管中的孔的尺寸或孔的數(shù)量從所述第一水平井的第一端向第二端逐漸增加。
[0059]同樣地，也可利用沿著第二井、第三井或隨后的井中每個(gè)的井襯管長(zhǎng)度逐漸增加孔的孔尺寸或孔數(shù)量。以這種方式，通過在井的一端比另一端具有更大或更多的孔，壓力(并且因此，流)在井的長(zhǎng)度上可更均勻，或者甚至使一端比另一端高，并提供類似于在相對(duì)的方向上使用漸進(jìn)變化的相鄰井，可減少或避免氣體從注入井向相鄰的生產(chǎn)井的直接“短路”。相反，從而將通過地層的交叉流氣體導(dǎo)入，以將氣體更多地暴露于地層中(通常為高溫)的石油，從而增大從地層的石油采收率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]在附圖中示出了一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施方式，并且不應(yīng)解釋為將本發(fā)明限制于這些描述的實(shí)施方式，在附圖中:
[0061]圖1示出了“交錯(cuò)井”配置的地下含烴儲(chǔ)層的立體示意圖，其中“交錯(cuò)井”配置具有處于儲(chǔ)層的高處的多個(gè)水平注入井以及位于儲(chǔ)層的低處的多個(gè)交替隔開的水平生產(chǎn)井；
[0062]圖1a示出了 “交錯(cuò)井”結(jié)構(gòu)的地下含烴儲(chǔ)層的類似立體示意圖，以顯示在計(jì)算機(jī)模擬的示例I中使用的模型，該模型產(chǎn)生圖5的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果(線“B”)；
[0063]圖2 (i)_ (iii)是圖1的截面A-A在不同時(shí)間間隔的視圖，示出了生產(chǎn)石油的交錯(cuò)井方法的變化，該變化可在箭頭“Q”的方向上可選擇地使用石油采收的行列式；[0064]圖3示出了本發(fā)明的水平井行列式(“HWLD”)結(jié)構(gòu)的地下含烴儲(chǔ)層的立體示意圖，其中儲(chǔ)層具有處于儲(chǔ)層中的高處的第一水平井以及位于儲(chǔ)層的地位的多個(gè)間隔的水平生廣井;
[0065]圖4a(i)_(iii)是圖3的截面B-B在連續(xù)的時(shí)間間隔的視圖，示出了使用該“水平井行列式”結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)石油的方法，示出了用于在方向“Q”上引起石油采收的行列式的方法；
[0066]圖4b(i)_(iii)是圖3的截面B-B在連續(xù)的時(shí)間間隔的視圖，示出了使用該“水平井行列式”結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)石油的改進(jìn)方法，示出了用于在方向“Q”上引起石油采收的行列式的方法；
[0067]圖4c(i)-(iv)是圖3的截面B-B在連續(xù)的時(shí)間間隔的視圖，示出了使用該“水平井行列式”結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)石油的方法的進(jìn)一步變化，示出了用于在方向“Q”上引起石油采收的行列式的步驟；
[0068]圖5是相對(duì)于時(shí)間的、累積油采收的曲線圖，該曲線圖將圖1和圖2所示的采收的“交錯(cuò)井”方法的累積油采收(圖5的線“B”)與對(duì)于具有圖11中示出的水平井位置和結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層使用圖4b(i)-(iii)中所示的本發(fā)明的“水平井行列式”方法獲得的累積油采收(圖5的線“A”)進(jìn)行比較。
[0069]圖6是類似于圖3的本發(fā)明的“水平井行列式”結(jié)構(gòu)的地下含烴儲(chǔ)層的立體示意圖；
[0070]圖7是對(duì)圖6的平行的、相互鄰近但隔開的水平注入(生產(chǎn))井的修改的視圖，示出了兩個(gè)這種水平相互鄰近的井，其中在另一實(shí)施方式中，管道用于將諸如氧化氣體的介質(zhì)輸送至水平注入井的趾(即遠(yuǎn)側(cè))端。
[0071]圖8是對(duì)圖6的平行的、相互鄰近但隔開的水平注入(生產(chǎn))井的修改的視圖，示出了兩個(gè)這種水平相互鄰近的井，其中在另一實(shí)施方式中，管道用于從水平生產(chǎn)井的趾(即遠(yuǎn)側(cè))端采收石油。
[0072]圖9是圖6的平行的、相互鄰近但隔開的水平注入(生產(chǎn))井的可替代的修改的視圖，示出了兩個(gè)這種水平相互鄰近的井，其中朝向該水平井的每個(gè)的趾(即遠(yuǎn)側(cè))端的孔更緊密地隔開且數(shù)量更多；
[0073]圖10是圖6的平行的、相互鄰近但隔開的水平注入(生產(chǎn))井的另一可替代的修改的視圖，示出了兩個(gè)這種水平相互鄰近的井，其中朝向該水平井的每個(gè)的趾(即遠(yuǎn)側(cè))端的孔更大；
[0074]圖11是包含類似于圖6的儲(chǔ)層的地下烴的立體示意圖，示出了本發(fā)明的修改的“水平井行列式”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生圖5的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果(線“A”)。
[0075]圖12是圖11的平行的、相互鄰近但隔開的水平注入(生產(chǎn))井的修改的視圖，示出了兩個(gè)這種水平相互鄰近的井，其中朝向該水平井的每個(gè)的趾(即遠(yuǎn)側(cè))端的孔更大；以及
[0076]圖13是圖11的平行的、相互鄰近但隔開的水平注入(生產(chǎn))井的修改的視圖，示出了兩個(gè)這種水平相互鄰近的井，其中朝向該水平井的每個(gè)的趾(即遠(yuǎn)側(cè))端的孔數(shù)量更多且更緊密地隔開。【具體實(shí)施方式】
[0077]圖1和圖1a示出了“交錯(cuò)井”的、開發(fā)的含烴地下地層/儲(chǔ)層22(以下簡(jiǎn)稱為“交錯(cuò)井”配置)，“交錯(cuò)井”配置并不是本文中要求保護(hù)的發(fā)明的部分，而是本申請(qǐng)的發(fā)明人的另一申請(qǐng)的主題，該其他應(yīng)用與本發(fā)明共同轉(zhuǎn)讓。
[0078]在這種“交錯(cuò)井”配置中，將每個(gè)具有長(zhǎng)度6的平行水平注入井1、1’和I’’以相互隔開的關(guān)系彼此平行放置，都位于厚度4的地下地層/儲(chǔ)層22的含烴部分20的高處，位于地表面24下面。將具有類似長(zhǎng)度6的、平行的水平間隔開的生產(chǎn)井2、2’和2’’分別置于儲(chǔ)層22的低處、各自的注入井1、1’和I’’之間的中位，從而構(gòu)成如圖1和Ia所示的、交錯(cuò)且側(cè)向分開的、平行且交替的水平氣體注入井1、1’和I’’以及流體生產(chǎn)井2、2’和2’’的井模式陣列。
[0079]圖1中所示的含烴儲(chǔ)層22具有兩個(gè)半注入井1、1’和I’’(邊緣注入井I和邊緣生產(chǎn)井2’’每個(gè)分別組成半個(gè)井)，在該模式中共有5個(gè)水平井。如圖1a所示，重復(fù)執(zhí)行三次圖1所示的方法需要15個(gè)水平井。
[0080]注入井1、1’和I’’以及生產(chǎn)井2、2’和2’’的側(cè)向間隔5優(yōu)選為一致。
[0081]在圖1和圖1a所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，與水平生產(chǎn)井2、2’和2’’的垂直段9相t匕，水平注入井1、1’和I’’的垂直段8處于相對(duì)的端部。注入井1、1’和I’’的垂直段8從生產(chǎn)井的垂直段9偏移井寬6。如上所述，這是為了將注入氣體進(jìn)入生產(chǎn)井1、1’和I’’的短路降至最低。所示模式可根據(jù)需要從面3和/或面6遠(yuǎn)離無(wú)限延伸，以涵蓋石油儲(chǔ)層22的具體體積。例如，對(duì)于河床沉積，該模式可穿過河床的寬度延伸。在儲(chǔ)層22開發(fā)的附加階段，可鄰近第一陣列放置附加的陣列，并以此類推，最終開采整個(gè)儲(chǔ)層22。
[0082]參照?qǐng)D1中本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，同時(shí)鉆水平注入井1、1’和I’’以及水平生產(chǎn)井2、2’和2’’，每個(gè)井都具有位于水平井1、1’和I’’以及水平井2、2’和2’’中的井襯管段30，井襯管段30包含孔24，可經(jīng)由注入裝置井1、1’和I’ ’將介質(zhì)(諸如氧化氣體、空氣、單獨(dú)的氧氣或與二氧化碳或蒸汽結(jié)合的氧氣、單獨(dú)的蒸汽、或如烴稀釋劑的稀釋劑或其組合)從孔24注入含烴部分20，并且可允許石油流過含烴部分20，從而在水平生產(chǎn)井2、2’和2’’中進(jìn)行收集。在水平生產(chǎn)井2、2’和2’’的情況下，這種井襯管30以及其中的孔可采取開槽襯墊、繞線濾網(wǎng)、Facsritetm的濾網(wǎng)塞或其組合的形式來減少沙子和其他不需要的物質(zhì)(諸如鉆井巖屑)從地層22中流入生產(chǎn)井2、2’和2’ ’。
[0083]在圖1、圖1a和圖2的“交錯(cuò)井”配置中，將介質(zhì)(諸如氧化氣體、空氣、單獨(dú)的氧氣或與二氧化碳或蒸汽結(jié)合的氧氣、單獨(dú)的蒸汽、或如烴稀釋劑的稀釋劑或其組合)通過水平注入井1、1’和I’’的孔注入地層22中，從而使引起在地層22的含油部分20中的石油的移動(dòng)性。這種石油向下流入地層22中，并且在水平收集井2、2’和2’’中進(jìn)行收集。
[0084] 在一個(gè)實(shí)施方式中，交錯(cuò)井方法可以可替代地利用行列式配置，這種方法在圖2⑴-(iii)中示出，該方法中實(shí)施了三個(gè)階段。在這一點(diǎn)，圖2示出了圖1的A-A截面在連續(xù)的相應(yīng)時(shí)間間隔(i)、(?)和(iii)的視圖，示出了使用這種“交錯(cuò)井”配置在“Q”方向上引起石油采收的行列式的方法。具體地，如第一階段[圖2(i)]所示，首先鉆注入井I以及生產(chǎn)井2和2’，并且從井2和2’開始生產(chǎn)。然后，在第二階段[圖2(ii)]，鉆第三注入井I’’和第三生產(chǎn)器2’’，并且分別就這些井開始注入和生產(chǎn)。在第三階段，鉆第4注入井I’ ’ ’和第4生產(chǎn)井2’ ’ ’，停止從生產(chǎn)井2的生產(chǎn)，并且分別在注入井I’ ’ ’和生產(chǎn)井2’ ’ ’中開始注入和生產(chǎn)。如圖1a所示，該過程可無(wú)限地繼續(xù)直至到達(dá)儲(chǔ)層22的末端。
[0085]可替代地，如上所述，這種“交錯(cuò)井”方法可簡(jiǎn)單地包括同時(shí)鉆一定數(shù)量的注入裝置井(例如，三個(gè)井1、1’和I’’)以及相應(yīng)數(shù)量的生產(chǎn)裝置井(例如，三個(gè)井2、2’和2’’)，以便產(chǎn)生圖1中所示的井1、1’和I’’以及井2、2’和2’’的交錯(cuò)井“模式”。如圖1a所示，必要時(shí)可重復(fù)這種模式。該方法在示例(下面討論)中使用，用于將HWLD配置和方法與交錯(cuò)井配置進(jìn)行比較，其中交錯(cuò)井配置如上所述采用同時(shí)鉆5個(gè)井。
[0086]圖3、圖6和圖4a_4c示出了用于從儲(chǔ)層22采收石油的替代井布置/配置(圖3、圖6)和方法(圖4a-4c)，即分別為本發(fā)明的水平井行列式(“HWLD”)配置和方法，從而開發(fā)具有厚度4、寬度6并包括多個(gè)段50a-50o的儲(chǔ)層22的含油部分20，如圖3和圖6所示，從平面7開始連續(xù)地放置每個(gè)長(zhǎng)度5，并向頁(yè)面的右方發(fā)展。
[0087]在這種HWLD配置和方法中，沿邊緣7在儲(chǔ)層22的含油部分20中的高處鉆第一水平注入井1，在儲(chǔ)層22的含油部分20中的低處鉆第二水平井2，第二水平井2從第一注入井I側(cè)向間隔開。
[0088]水平井2和2’在其各自的跟部42具有延伸至地表24的垂直部分3。以距離隔開的平面7和平面8代表本發(fā)明的方法的第一階段中的、儲(chǔ)層22的含油部分20的油波及體積的邊緣。
[0089]在圖11所示的HELD方法的實(shí)施方式中，第一注入井I的垂直段3的位置從生產(chǎn)井2和2’的垂直段3偏移井長(zhǎng)度6。如上所述，這是為了將注入氣體進(jìn)入生產(chǎn)井的短路降至最低。所示出的這種模式可根據(jù)需要遠(yuǎn)離面7和/或面8無(wú)限延伸，以涵蓋油儲(chǔ)層22的具體體積。例如，對(duì)于河床存儲(chǔ)，該模式可穿過河床的寬度延伸。例如，在如圖6所示的儲(chǔ)層22的開發(fā)的附加階段，鉆附加井2’ ’、2’ ’ ’和2iv，附加井2’ ’、2’ ’ ’和2iv從之前鉆的水平井2’側(cè)向偏移，以便沿其長(zhǎng)度最終開采整個(gè)儲(chǔ)層22。
[0090]圖4a_c (即在其各個(gè)替代的子階段⑴(ii) (iii)和(iv)中)中每個(gè)圖都以陰影部分示出了在本發(fā)明的方法的每個(gè)子階段后含油部分20中剩余的殘油。
[0091]在本發(fā)明的方法的第一階段[在圖4a(i)、圖4b(i)和圖4c⑴中所示的各種方法中的每一個(gè)第一階段都是相同的]，將氣體注入水平井I，并且通過第二水平井2產(chǎn)生石油。在本發(fā)明的方法的第二階段[在圖4a、圖4b和圖4c中示出為步驟(ii)]，在儲(chǔ)層22的含油部分20的低處鉆第三水平井2’，第三水平井2’平行于水平井2但是從水平井2側(cè)向間隔開，并且以比從井2更遠(yuǎn)的距離從第一井I側(cè)向間隔開，并通過井2’實(shí)施石油生產(chǎn)。當(dāng)?shù)诙骄?的產(chǎn)油率降低至低于經(jīng)濟(jì)的限制時(shí)，停止從井2生產(chǎn)，然后將井2用于氣體注入，如圖4a(ii)、圖4b(ii)和圖4c(ii)所示。在該階段過程中可繼續(xù)通過井I進(jìn)行氣體注入，或可如圖4a-c的步驟(ii)所示停止。
[0092]在優(yōu)選實(shí)施方式中，其中，如圖3所示，生產(chǎn)井2、2’的垂直端3在的儲(chǔ)層22的同一側(cè)上，在該第二階段過程中，第二水平井中的氣體注入優(yōu)選通過從第三井2’的近側(cè)端(跟部)向井2’的遠(yuǎn)側(cè)端(趾部)延伸的內(nèi)部管道40進(jìn)行，如圖7所示，在井2’的遠(yuǎn)側(cè)端44具有開放端。可替代地，如圖8所示，如果將氣體注入第二井2中僅進(jìn)入注入井2’的近側(cè)端42 (即在注入期間注入井2中沒有管道40)，那么當(dāng)該井2’作為生產(chǎn)井時(shí)，反而可在相鄰的第三井2’中設(shè)有內(nèi)部管道40，從而通過該管道40從該第三井2’的趾部44抽石油。如上所述，當(dāng)使用如圖3所示的配置時(shí)，圖7和圖8的可替代的配置中每個(gè)都協(xié)助避免將增壓氣體從注入井2直接“導(dǎo)向”或“短路”至生產(chǎn)井2’，其中生產(chǎn)井2、2’和2’，的垂直部分3中每個(gè)都在儲(chǔ)層的同一側(cè)上。如上所述，在該第二階段，在儲(chǔ)層的低處鉆新的平行的第三井2’并用于流體生產(chǎn)[參照?qǐng)D4a(ii)、圖4b(ii)和圖4c(ii)]。在該第二階段，如圖4a(ii)所示，可鉆第四水平井2’’，并且與從井2’以及井2’’開始生產(chǎn)。可替代地，如圖4c(iii)和(iv)所示，在該階段過程中僅可鉆井2’’，并且在第三階段(在下文討論)過程中從井2’’進(jìn)行生產(chǎn)。
[0093]圖4a(iii)、4b(iii)和4c(iii)中每個(gè)都示出了本發(fā)明的方法的略微不同的第三階段。
[0094]對(duì)于圖4b (iii)中公開的方法的實(shí)施方式，當(dāng)在步驟(ii)產(chǎn)生的第三井2’的產(chǎn)油率下降至低于預(yù)先確定的限制時(shí)，再次將氣體注入井I中進(jìn)行下降階段。將井2轉(zhuǎn)換回來以作為生產(chǎn)井操作，井2和井2’暫時(shí)作為生產(chǎn)井使用以提取所有剩余石油。
[0095]然后，可鉆第四井2’’，并重復(fù)類似的過程，其中，將之前的生產(chǎn)井(井2’)轉(zhuǎn)換為注入井2’，并且從第四井2’ ’開始生產(chǎn)，同時(shí)繼續(xù)通過井I注入氣體。
[0096]可替代地，對(duì)于圖4a的步驟(iii)所示的第三階段，停止從井I注入氣體，并且僅通過如上所述的從生產(chǎn)井轉(zhuǎn)換為注入井的井2’將氣體注入儲(chǔ)層22。第四井2’’作為生產(chǎn)井進(jìn)行操作。
[0097]可替代地，如圖4c (iii)所示，可重新開始將氣體注入井I中以完全排出井2和2’之上的所有石油，并且鉆新的第四井2’ ’。然后，如圖4c (iii)所示，當(dāng)從井2和2’ ’的生產(chǎn)枯竭或基本枯竭時(shí)，僅將井2’轉(zhuǎn)換為注入井，并且隨后通過井2’將氣體提供至該地層，并且從井2’’開始生產(chǎn)。
[0098]如上所述，當(dāng)井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’和2iv的垂直部分3都位于儲(chǔ)層22的同一側(cè)而不是在儲(chǔ)層的交替?zhèn)葧r(shí)(參照?qǐng)D6)，為了減少相互鄰近的收集裝置/生產(chǎn)井與相互鄰近的注入裝置井之間的“導(dǎo)向”，，可以采用以上所述和如圖7或圖8所示的方式來使用管道。
[0099]作為用于減少或避免注入裝置井與相互鄰近的生產(chǎn)井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’和2iv(這種井在如圖6所示的儲(chǔ)層22的同一側(cè)具有各自的垂直部分3)之間的“導(dǎo)向”和短回路問題以及用于將如氧化氣體、蒸汽、二氧化碳、烴稀釋劑(以氣態(tài)或液態(tài)形式)的氣態(tài)介質(zhì)更均勻地注入圖9所示的一個(gè)實(shí)施方式中的替代配置，在水平井2的長(zhǎng)度上制作的孔24的數(shù)量可逐漸變大，類似地，孔24的數(shù)量在相互鄰近的井2’的長(zhǎng)度上從所述井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2iv等中每個(gè)的近端42朝向遠(yuǎn)端逐漸變大。
[0100]可替代地，同樣為了更均勻地沿注入井(例如，2’)的長(zhǎng)度注入氣態(tài)介質(zhì)(諸如氧化氣體、蒸汽、二氧化碳、烴稀釋劑(以氣態(tài)或液態(tài)形式))，并且還為了沿相互鄰近的收集井(例如，2’’)的長(zhǎng)度更均勻地收集石油，在圖10所示的實(shí)施方式中，孔24的尺寸可在每個(gè)井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2、等的長(zhǎng)度上逐漸做的更大，并且類似地在相互鄰近的井2’的長(zhǎng)度上從所述井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2iv中每個(gè)的近側(cè)端42朝向遠(yuǎn)側(cè)端44逐漸增大面積。
[0101]相反地，如圖11所示，相互鄰近的井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’和2iv等的垂直部分3可分別位于儲(chǔ)層22的相對(duì)側(cè)，從而更均勻地注入氣態(tài)介質(zhì)(諸如氧化氣體、蒸汽、二氧化碳、烴稀釋劑(以氣態(tài)或液態(tài)形式))，并通過相鄰的井收集石油。為了進(jìn)一步或更好地實(shí)現(xiàn)均勻的空氣注入和/或石油的收集，其中，分別使用相鄰的井，從一個(gè)井注入空氣，并且從另一井收集石油，在如圖12所示的另一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)這種井中的孔24的數(shù)量可在每個(gè)水平井(例如，井2)的長(zhǎng)度上逐漸變大，并且類似地在相互鄰近的井(例如，井2’)的長(zhǎng)度上從所述井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2iv等中每個(gè)的近側(cè)端42朝向遠(yuǎn)側(cè)端44逐漸變大。
[0102]可替代地，在圖13所示的實(shí)施方式中，孔24的尺寸可在每個(gè)井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2iv等的長(zhǎng)度上逐漸做的更大，并且，類似地，在相互鄰近的井2’的長(zhǎng)度上逐漸做的更大，從所述井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2iv中每個(gè)的近側(cè)端42朝向遠(yuǎn)側(cè)端44逐漸增加面積，從而實(shí)現(xiàn)與在各自的井2、2’、2’ ’、2’ ’ ’、2iv中每個(gè)的長(zhǎng)度上更均勻的壓力分布相同的結(jié)果。
[0103]示例
[0104]為了進(jìn)行圖l、la和圖2所示的“交錯(cuò)井”配置與圖3、圖4b、圖6和圖11所示的本發(fā)明的HWLD過程的直接性能比較，使用如本文中進(jìn)行更充分地描述的計(jì)算機(jī)建模和模擬技術(shù)。
[0105]具體地，使用由加拿大亞伯達(dá)省卡爾加里市的計(jì)算機(jī)建模集團(tuán)(ComputerModelling Group) 2010年12月提供的STARS?的熱模擬器進(jìn)行使用用于采收均勻儲(chǔ)層中的油的原位燃燒過程的交錯(cuò)井模式以及HWLD中每個(gè)的廣泛計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。在示例中使用的建模儲(chǔ)層包含具有高巖石滲透性的高溫(54.40C )浙青。
[0106]在每個(gè)建模的交錯(cuò)井的井配置(圖1、圖1a和圖2)和HWLD井配置(圖11、圖4b)中，儲(chǔ)層22的含油部分20在三個(gè)階段中進(jìn)行開發(fā)。
[0107]具體地，對(duì)于圖1所示的每個(gè)交錯(cuò)井模式，圖1的整個(gè)體積被開采三次，三個(gè)階段中每個(gè)開采一次。如圖1a 所示，這需要總共十五個(gè)水平井。
[0108]對(duì)于HWLD過程，其第一階段在圖3和圖4b中示出，僅開采了總儲(chǔ)層體積的一部分，但是在執(zhí)行兩個(gè)附加階段之后，最終開采了與交錯(cuò)井模式過程相同的儲(chǔ)層22的體積(即20mX100mX (50mX15塊)=1，500，OOOm3)，但是與圖1a所示的、交錯(cuò)井的井配置的15個(gè)井相對(duì)照的是，HWLD過程總共僅需要7.5個(gè)水平井。
[0109]對(duì)于與空氣的燃燒模擬，使用了以下反應(yīng):
[0110]1.1.0Oil — 0.42Upgrade (C16H34) +1.3375CH4+29.6992Coke
[0111]2.1.0Oi 1+13.2489602 — 5.949792H20+6.0CH4+9.5C02+0.5C0/N2+27.3423Coke
[0112]3.1.0Coke+1.257502 — 0.565H20+0.95C02+0.05C0/N2
[0113]下面的表1列出了建模的儲(chǔ)層屬性、石油屬性以及用于每個(gè)交錯(cuò)井偏移配置和HWLD配置的井控制:
[0114]表1
[0115]
【權(quán)利要求】
1.一種用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，所述方法包括以下步驟: (i)鉆第一水平井，所述第一水平井位于所述含烴地下儲(chǔ)層中的相對(duì)高處； (?)鉆第二水平井，所述第二水平井位于所述含烴地下儲(chǔ)層中的相對(duì)低處，并對(duì)準(zhǔn)為基本上平行于所述第一水平井； (iii)通過所述第一水平井中的孔將包括氣體、蒸汽或液體的介質(zhì)注入所述含烴地下儲(chǔ)層中； (iv)從所述第二水平井提取在所述含烴地下儲(chǔ)層中向下移動(dòng)并流入所述第二水平井中的油； (V)鉆第三水平井，所述第三水平井位于所述含烴地下儲(chǔ)層的相對(duì)低處，并基本上平行于所述第一水平井和所述第二水平井，但與所述第一水平井和所述第二水平井側(cè)向間隔開，其中，與所述第一水平井比與所述第二水平井更遠(yuǎn)地側(cè)向隔開； (vi)暫時(shí)或永久地停止從所述第二水平井提取烴類； (vii)繼續(xù)將包括氣體、蒸汽或液體的第二介質(zhì)注入所述第二水平井；以及 (ix)從所述第三水平井提取在所述含烴地下儲(chǔ)層中向下移動(dòng)進(jìn)入所述第三水平井中的油。
2.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，用于通過沿地下地層在大致線性方向上前進(jìn)，從而從含烴儲(chǔ)層中采集大體積的石油，所述方法包括附加重復(fù)步驟，所述附加重復(fù)步驟包括: 在所述含烴地下儲(chǔ)層的低處依次鉆附加水平井，所述附加水平井基本上平行于所述第三水平井，并基本上與所述第三水平井共面，但所述附加水平井與所述第三水平井側(cè)向間隔開，并且所述附加水平井彼此側(cè)向間隔開；以及 依次將所述附加水平井的倒數(shù)第二個(gè)井從生產(chǎn)井轉(zhuǎn)換為用于注入所述氣體、蒸汽或液體的注入井，從而使所述含烴地下儲(chǔ)層中的石油從所述含烴地下儲(chǔ)層中向下移入所述附加水平井的最后一個(gè)井中。
3.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中，所述第一介質(zhì)和所述第二介質(zhì)為相同介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中，所述第一介質(zhì)包括用于進(jìn)行原位燃燒的氧化氣體、空氣或其混合物，所述方法還包括在步驟(iii)之后，在接近所述第一水平井的區(qū)域點(diǎn)燃所述含烴地下儲(chǔ)層中的烴類，并且通過所述第二水平井和/或通過所述第三水平井從所述地下地層提取燃燒副產(chǎn)物的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一介質(zhì)和所述第二介質(zhì)是是可溶于石油的氣體。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述氣體是CO2、輕烴類或其混合物。
7.如權(quán)利要求4所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中點(diǎn)燃所述烴類并通過所述第二水平井和/或通過所述第三水平井提取燃燒副產(chǎn)物的步驟使燃燒前緣在所述第二水平井和所述第三水平井的方向上從所述第一水平井側(cè)向移動(dòng)，從而加熱所述含烴地下儲(chǔ)層中的石油，并使所述石油向下排出，從而通過所述第二水平井和/或所述第三水平井進(jìn)行收集。
8.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中將氣體、蒸汽或液體注入所述第一水平井的所述步驟(iii)包括將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第一水平井的一端的步驟，并且從所述第二水平井提取石油的步驟包括從所述第二水平井的一端提取所述石油的步驟，所述第二水平井的一端位于所述儲(chǔ)層上的、與所述第一水平井的一端位于所述儲(chǔ)層上的側(cè)部相對(duì)的側(cè)部上。
9.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的所述步驟(vi)包括將所述氣體、蒸汽或液態(tài)注入所述第二水平井的端部，其中，所述第二水平井的端部位于所述儲(chǔ)層上的、與所述第三水平井收集所述石油的端部相對(duì)的側(cè)部上。
10.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的所述步驟(Vi)包括將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的第一端，所述第二水平井的所述第一端與所述第三水平井的、收集所述石油的第一端位于所述儲(chǔ)層的同一側(cè)。
11.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述石油從所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)的第一端進(jìn)行收集，所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)的第一端都位于所述含烴地下儲(chǔ)層的同一側(cè)，將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的步驟(vi)包括將所述氣體、蒸汽或液體通過管道注入所述第二水平井的第二端，其中所述管道基本上從所述第二水平井的第一端向所述第二水平井的第二端延伸。
12.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)的第一端都處于所述含烴地下儲(chǔ)層的同一側(cè)，并且將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的步驟(vi)包括將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第二水平井的第一端，并且從 所述第三水平井提取石油的步驟包括通過管道從所述第三井的第二端提取所述石油，所述管道從所述第三水平井的第一端基本上向所述第三水平井的所述第二端延伸。
13.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)都具有遠(yuǎn)側(cè)端和近側(cè)端，所述第二水平井的近側(cè)端和所述第三水平井的近側(cè)端位于所述含烴地下儲(chǔ)層相互相對(duì)的側(cè)部上。
14.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第一水平井具有基本上沿其長(zhǎng)度的多個(gè)孔，并且將氣體、蒸汽或液體注入所述水平井的步驟包括將所述氣體、蒸汽或液體通過所述第一水平井中的孔注入所述含烴地下儲(chǔ)層。
15.如權(quán)利要求14所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第一水平井具有井襯管，所述多個(gè)孔位于所述井襯管中，其中所述第一水平井中的襯管中的孔的尺寸或數(shù)量從所述第一水平井的第一端向所述第一水平井的第二端逐漸增加，并且將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第一水平井的第一端。
16.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)都在其中具有多個(gè)孔，其中，所述孔的尺寸或所述孔的數(shù)量從所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)的第一端向第二端逐漸增加。
17.如權(quán)利要求10所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第二水平井在其中具有多個(gè)孔，其中所述孔的尺寸或所述孔的數(shù)量從所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)的第一端向第二端逐漸增加。
18.如權(quán)利要求10所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第三水平井在其中具有多個(gè)孔，其中所述孔的尺寸或所述孔的數(shù)量從所述第三水平井的第一端向其第二端逐漸增加。
19.如權(quán)利要求10所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第二水平井和所述第三水平井中每個(gè)都在其中具有多個(gè)孔，其中所述孔的尺寸或所述孔的數(shù)量從所述第二水平井和所述第三水平井的第一端向所述第二水平井和所述第三水平井的第二端逐漸增加。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，在步驟(V)或步驟(vi)之后，還包括以下步驟:當(dāng)從所述第二水平井的石油采收已降至最大采收率的預(yù)定部分時(shí)，停止將所述氣體、蒸汽或液體注入所述第一水平井。
21.如權(quán)利要求1所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中所述第一水平井具有基本上沿其長(zhǎng)度的多個(gè)孔，從而將氣體、蒸汽或液體注入所述水平井的步驟包括將所述氣體、蒸汽或液體通過所述第一注入井中的孔注入所述含烴地下儲(chǔ)層。
22.一種用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的行列式方法，所述行列式方法包括以下步驟: (i)鉆第一水平井，所述第一水平井位于所述含烴地下儲(chǔ)層中的相對(duì)高處，并且其中具有多個(gè)孔； (?)鉆第二水平井，所述第二水平井位于所述含烴地下儲(chǔ)層中的相對(duì)低處并基本上平行于所述第一水平井； (iii)將氧化氣體注入所述第一注入井中，并通過所述第一注入井中的孔注入所述含烴地下儲(chǔ)層中，用于在所述含烴地下儲(chǔ)層中進(jìn)行原位燃燒； (iv)在所述含烴地下儲(chǔ)層中點(diǎn)燃烴類； (v)從所述第二水平井提取在所述含烴地下儲(chǔ)層中向下排出并進(jìn)入所述第二水平井中的石油； (vi)鉆第三水平井，所述第三水平井位于所述含烴地下儲(chǔ)層的相對(duì)低處，并基本上平行于所述第二水平井，但與所述第二水平井側(cè)向間隔開，并與所述第一水平井比與所述第二水平井更遠(yuǎn)地側(cè)向間隔開； (vii)暫時(shí)或永久地停止從所述第二水平井生產(chǎn)烴類，并將所述第二井轉(zhuǎn)換為注入井; (viii)向所述第二水平井注入所述氧化氣體；以及 (ix)從所述第三水平井提取在所述含烴地下儲(chǔ)層中向下排出并進(jìn)入所述第三水平井中的石油。 (χ)在所述儲(chǔ)層的低處依次鉆附加水平井，所述附加水平井基本上平行于所述第三水平井，并基本上與所述第三水平井共面，但與所述第三水平井側(cè)向間隔開，并且所述附加水平井彼此側(cè)向間隔開；以及 (Xi)依次將所述附加水平井的倒數(shù)第二個(gè)井從生產(chǎn)井轉(zhuǎn)換為用于注入所述氣體、蒸汽或液體的注入井，從而使所述含烴地下儲(chǔ)層中的石油從所述含烴地下儲(chǔ)層中向下移入所述附加水平井的最后一個(gè)井中。
23.如權(quán)利要求22所述的用于從含烴地下儲(chǔ)層采收石油的方法，其中注入所述含烴地下儲(chǔ)層中的氣體、蒸汽或液體的體積約等于從位于所述儲(chǔ)層的低處的水平井采收的石油的 體積。
【文檔編號(hào)】E21B43/24GK104024570SQ201180076077
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月25日
【發(fā)明者】康拉德·阿亞斯 申請(qǐng)人:亞康科技股份有限公司