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CN112240184A - 低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法及系统 - Google Patents

低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法及系统 Download PDF

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CN112240184A CN202011197558.5A CN202011197558A CN112240184A CN 112240184 A CN112240184 A CN 112240184A CN 202011197558 A CN202011197558 A CN 202011197558A CN 112240184 A CN112240184 A CN 112240184A
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Abstract

本发明公开了一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法及系统，包括：于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；对生产井进行体积压裂衰竭式开发，当生产井生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。本发明通过底部注水配合顶部注气重力驱替，有效扩大波及体积，提高采收率。

Description

低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法及系统
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法及系统。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
低渗透油藏是目前勘探开发工作的主要对象，是我国未来油气资源的重要组成部分。由于低渗透油藏地层压力系数低、渗透率低，初期开发通常采用压裂投产，获得初期产能，为了补充地层能量，常用面积井网注水开发或注气开发，其属于平面驱替，平面驱替受储层条件的影响(比如裂缝影响)较严重，平面注水或注气方式窜流严重，波及体积小。因此，亟待能显著提高低渗透油藏水驱、气驱波及体积，提高采收率的开采方法。
发明内容
本发明实施例提供一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法，用以避免低渗透油藏的注水、注气平面驱替而导致的裂缝窜流，波及体积较小的技术问题，该方法包括：
于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；
对生产井进行体积压裂衰竭式开发，当生产井生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；
在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；
注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。
本发明实施例提供一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，用以避免低渗透油藏的注水、注气平面驱替而导致的裂缝窜流，波及体积较小的技术问题，该系统包括：井部署装置、注水装置、注气装置和开采装置；
井部署装置用于：于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；
开采装置用于：对生产井进行体积压裂衰竭式开发；
注水装置和注气装置用于：当生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；
注水装置还用于：在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；
注气装置还用于：注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。
本发明实施例中，于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；对生产井进行体积压裂衰竭式开发，当生产井生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。低渗透油藏底部注水补充底水能量配合顶部注气稳定重力驱进行立体驱替开发以提高采收率，通过底部注水配合顶部注气重力驱替，有效扩大波及体积，提高采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法流程图；
图2为本发明实施例中提供的底部注水配合顶部注气重力驱，水平井控压生产井位部署示意图；
图3为本发明实施例中提供的底部注水配合顶部注气重力驱，水平井控压生产的示意图；其中，图中油藏顶部2口井为注气井，底部三口直井为注水井，中间部位为进行了体积压裂的水平井；
图4为本发明实施例中提供的边底水油藏平面水驱开发五点水平井网示意图；
图5为本发明实施例中提供的边底水油藏注水开发过程中油水界面上升示意图；
图6为本发明实施例中提供的边底水油藏注水开发过程中吸水不均井的示意图；
图7为本发明实施例中提供的边底水油藏底部注水配合顶部注气重力驱的五点水平井网示意图；
图8为本发明实施例中提供的边底水油藏两种开发方式数值模拟的采收程度与含水率的关系图；
图9为本发明实施例中提供的一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了避免低渗透油藏的注水、注气平面驱替而导致的裂缝窜流，波及体积较小的情况，本发明提供一种进行底部注水配合顶部注气重力驱进行“多井型组合、多介质联合”立体开发，水平井小压差生产控制底水共同作用以提高采收率的方法。具体操作参考图1，该方法包括：
S1：于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井(如图2所示)。
具体的，油层中部可以指的是油层的1/5-1/2高度处位置；水平井之间的井距可以设定为500m-1000m，井长可以设定为800m-1400m。注气井之间的井距可以设定为300m-700m，注水井之间的井距可以设定为300m-700m。
S2：对生产井进行体积压裂衰竭式开发，当生产井生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况。
具体的，在衰竭开发一段时间后，出现地层能量不足，油井产量下降时，此时进行底部注水配合顶部注气重力驱进行“多井型组合、多介质联合”立体开发，即部署S1中的注气井和注水井。
具体的，注气井采用匀速注入气体进行稳定重力驱，其中，注气速度可以保持在0.1PV-0.6PV；注水井采用匀速注水，每口井注水量可以保持在200m3/d-500m3/d。
顶部注气稳定重力驱是指在油藏构造顶部注气，利用重力分异作用保持压力或部分保持压力开采原油和天然气的开采方式。顶部注气过程中的纵向驱油机理及生产井工作方式等方面有别于注气水平驱替方式，其主要机理是：(1)随注入气增加，逐渐形成次生气顶，气顶在不断膨胀过程中推动油气界面下移，进而推动油水界面下移；(2)注入气溶于原油后，原油发生膨胀，降低界面张力和黏度，从而减小流动阻力，改善流动条件；(3)采用顶部注气，由于油气间界面张力小于油水间界面张力，注入气能进入到水相无法进入的更小级别孔喉，驱替其中的原油，并能进一步降低水驱后细小孔喉中的残余油饱和度。
S3：在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产。
具体的，在以该立体开发方式开发一段时间后，油水界面向上移动，油气界面向下移动(如图3所示)，在油水界面上升至距离水平井最低预设距离(比如0.5m-1.2m)时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面。
S4：注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井，整个生产过程结束。
具体的，由于早期进行大液量生产会引发底水锥进，含水率急剧增加，因此整个生产过程中生产井均采用控压生产，控制生产压差在1.7MPa-4.5MPa，提高单井产量，有效控制底水锥进。
以上为整个方案的实施步骤，其中水平井控压生产可有效控制边底水锥进。通过底部注水配合顶部注气重力驱替，水平井进行控压生产共同作用以有效扩大波及体积，提高采收率。
具体实例
本实施例油藏为边底水低渗透油藏，孔隙度0.11，渗透率0.13mD，油层厚度8-10m，采用水平井五点注采井网(如图4)开发，水平井进行体积压裂。
请参阅图5-图6，随着开发进行，由于初期采液强度大，导致底水纵向上升速度快，含水率快速增加，油水界面抬升较快；油水界面2016年为-531.5m，2018年上升至-527.0m，抬升速度2.25m/年；油藏开发进入双高阶段；受层内非均质性强，层内渗透率级差大的影响，层内吸水不均匀井数占比高。从图6中的测井曲线可知不同井、不同井段出现不同的吸水情况：吸水厚度5.9m、尖峰状吸水、不吸水。为了改善开发效果，采用本方法进行实施。
请参阅图7，在实施例中，具体实施步骤如下：
步骤1：
在油层1/3高度处部署1口水平井(1000m)，进行体积压裂衰竭式开发；由于该油藏为底水油藏，早期进行大液量生产会引发底水锥进，含水率急剧增加，因此生产过程中水平井控制生产压差在2.0MPa，可有效控制底水锥进。
步骤2：
在衰竭开发三个月后，出现地层能量不足，油井产量下降。开始进行底部注水配合顶部注气重力驱进行“多井型组合、多介质联合”立体开发；在油藏构造顶部部署1口直井注入烃类气体进行重力稳定驱，注气速度保持在0.3PV；在油藏底部水平井四周以五点井网部署4口直井进行底部注水，注水井井距为480m，每口井注水量保持在300m3/d；油层中下部的水平井继续保持生产压差为2.0MPa；
步骤3：
在以该立体开发方式开发一段时间后，油水界面向上移动，油气界面向下移动，在油水界面上升至距离水平井最低处0.6m时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面；水平井继续进行生产压差为2.0MPa的小压差生产。
步骤4：
继续在油藏构造顶部注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井整个生产过程结束。
对该边底水低渗透油藏分别使用上述实施方式(底部注水+顶部注气重力驱的立体开发方式)和常用的注水平面驱替进行数值模拟研究。通过对比分析两种开发方式的采收程度与含水率的关系图(如图8)可知：相比于注水平面驱的开发方式，采用底部注水配合顶部注气重力驱进行“多井型组合、多介质联合”立体开发的开发方法可以有效控制底水锥进，含水率增长较快，层内吸水不均等问题；相比于注水平面驱的开发方式，立体开发的方法有效扩大了波及体积，提高采收率8.90％。
本发明实施例中还提供了一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，如下面的实施例所述。
图9是低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统的结构框图，如图9所示，该系统包括：井部署装置、注水装置、注气装置和开采装置；
井部署装置用于：于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；
开采装置用于：对生产井进行体积压裂衰竭式开发；
注水装置和注气装置用于：当生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；
注水装置还用于：在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；
注气装置还用于：注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。
本发明实施例中，本发明在开发早期采用水平井多段体积压裂建产，开发中期采用直井与水平井组合，顶部注气重力驱与底部注水托浮交替联合驱动，水平井进行控压生产共同作用进行低渗透油藏立体开发。此种立体开发方式有别于注水、注气水平驱替方法，其主要机理是：(1)注入气逐渐形成次生气顶，气顶在不断膨胀过程中推动油气界面下移；注入气溶于原油可降低界面张力和黏度，从而减小流动阻力；注入气能进入到水相无法进入的更小级别孔喉，驱替其中的原油；(2)水平井控制压差生产可有效抑制底水锥进现象，提高底部注水的波及效率，有效利用底水能量。相比于面积井网注水、注气平面驱替的开发方式，该发明能有效抑制裂缝窜流，显著增加油藏的波及效率，提高油藏开发质量与采收率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法，其特征在于，包括：
于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；
对生产井进行体积压裂衰竭式开发，当生产井生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；
在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；
注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。
2.如权利要求1所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法，其特征在于，还包括：生产井进行控压生产。
3.如权利要求2所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法，其特征在于，所述控压生产的生产压差范围为1.7MPa-4.5MPa。
4.如权利要求1所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法，其特征在于，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井，包括：
当生产井生产达到预设条件时，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井。
5.如权利要求1所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率方法，其特征在于，所述油层中部为油层高度的1/5至1/2处；和/或，所述预设距离为0.5m-1.2m。
6.一种低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，其特征在于，包括：井部署装置、注水装置、注气装置和开采装置；
井部署装置用于：于油层中部部署水平井作为生产井，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井；
开采装置用于：对生产井进行体积压裂衰竭式开发；
注水装置和注气装置用于：当生产达到预设条件时，注气井注入气体进行稳定重力驱，注水井进行底部注水，生产井继续进行生产；其中，预设条件为出现地层能量不足，油井产量下降情况；
注水装置还用于：在油水界面上升至距离水平井最低处预设距离时，注水井停止注水，转为底部抽水以降低油水界面，生产井继续进行生产；
注气装置还用于：注气井继续注入气体进行稳定重力驱，直到油气界面降到水平井。
7.如权利要求6所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，其特征在于，开采装置具体用于：
对生产井进行控压生产。
8.如权利要求7所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，其特征在于，所述控压生产的生产压差范围为1.7MPa-4.5MPa。
9.如权利要求6所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，其特征在于，井部署装置具体用于：
当生产井生产达到预设条件时，于油层顶部部署直井作为注气井，于油层底部水平井周边部署直井作为注水井。
10.如权利要求6所述的低渗致密油藏立体驱替提高采收率系统，其特征在于，所述油层中部为油层高度的1/5至1/2处；和/或，所述预设距离为0.5m-1.2m。
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