專利名稱：中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法
技術領域：
本發明是關于一種石油開采領域中稀油油藏的注空氣開采方法，尤其涉及一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法。
背景技術：
低滲透稀油油藏廣泛分布于我國長慶油田、大慶油田、吉林油田等各個油田，儲量規模巨大，據不完全統計，目前低我國滲透稀油油田動用地質儲量已達到22億噸以上。目前所發現的低滲透稀油油藏以中、深埋藏深度為主，埋深普遍大于1000米以上。低滲透稀油油藏具有油層孔隙度小、滲透率低、孔喉細小、非均質性嚴重等特征， 由于多孔介質空間流體滲流阻力大，開采過程中流動困難，因此通常采取壓裂投產。水驅是低滲透稀油油藏主要的開發方式，80%以上的非水敏的低滲透稀油油藏實現了水驅開發。但對于水敏尤其是強水敏的低滲透稀油油藏，由于注水過程中，注入水造成油層粘土礦物發生膨脹而堵塞滲流通道，因此不適用水驅開發。這類油藏目前還未有工業化規模應用的有效開發方式。而對于壓裂水驅的低滲透稀油油藏，在生產過程中，由于注入水容易沿著裂縫竄流，因此沿主裂縫方向的生產井見水早，水淹快，而垂直于主裂縫方向的生產井受效慢，產量低。因此壓裂水驅的低滲透稀油油藏采收率普遍較低(30%以下)。CN101737029公布了一種使特低滲透儲層有效動用的開采原油方法。其技術要點是采用壓裂直井組成面積井網，在人工裂縫和面積井網協同作用下，確定壓裂直井單井動用半徑、控制面積和面積井網的啟動系數，形成有效合理的動用開發系統，開采特低滲透儲層原油。但CN101737029所描述的儀儀是注水開發的特低滲透儲層，未針對水敏性低滲透儲層(水驅不能有效開發)提出有效的開發方法。CN1888381公布了一種深層低滲透稀油油藏火驅采油點火方法。其技術要點是利用火燒驅油原理，采用高壓注空氣向油井單一層位注入38MPa高壓空氣，驅動油層進行預熱，形成一個燃燒區和燃燒墻，由此使油層含量中的氮氣、二氧化碳和水進行混相燃燒，從而產生焦炭裂化烴以及蒸汽、輕質烴，形成一個低溫油水帶，隨著燃燒溫度下降，位于減壓帶內的原油在生產井中采出。該發明的優點是解決了 2000米以下的滲透率低于30mD的深層稀油油藏開采難題，并可使在高含水條件下的低滲透油層采收率提高15 20%以上。 但CN1888381未詳細描述如何控制生產井來避免沿主裂縫方向的氣竄和火線竄進，也未能說明如何有效控制和避免火線竄進過程中高含氧空氣與原油混合發生爆炸的安全隱患問題。由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，以克服現有技術的缺陷。
發明內容
本發明的目的在于提供一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，可以對埋深1000米以下、滲透率小于20mD的壓裂水驅低滲透儲層進行接替開采，使采收率在水驅基礎上提高10%以上；也可以對不適合水驅的中深層水敏性低滲透儲層進行有效開米，米收率可達到40%以上。本發明的目的是這樣實現的，一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，平行于主裂縫方向部署空氣氮氣交替驅注采井網，向注采井網中的注氣井連續注入一個段塞的空氣，接著連續轉注一個段塞的氮氣，如此反復切換注氣進行交替驅替；由注采井網中的生產井連續產油。在本發明的一較佳實施方式中，所述開采方法包括以下步驟(I)篩選中深層低滲透稀油油藏；(2)部署空氣氮氣交替驅注采井網；(3)地面注氣設備安裝；(4)實施空氣氮氣交替驅注。在本發明的一較佳實施方式中，在步驟(I)中包括篩選壓裂水驅過的非水敏性中深層低滲透稀油油藏和/或篩選水敏性中深層低滲透稀油油藏。在本發明的一較佳實施方式中，篩選壓裂水驅過的非水敏性中深層低滲透稀油油藏的篩選標準為油藏埋深大于1000米；壓裂水驅開發過程中，水驅波及范圍小于30%，水驅儲量有效控制百分比小于50%，生產井平均含水小于90%，采出程度低于25%。在本發明的一較佳實施方式中，篩選水敏性中深層低滲透稀油油藏的篩選標準為油藏埋深大于1000米；油層水敏指數> O. 5，壓裂水驅過程中粘土礦物堵塞造成注水井注入能力小于20m3/d。在本發明的一較佳實施方式中，在步驟(2)中根據所選擇的目標油藏現有的注采井井位分布來部署空氣氮氣交替驅注采井網；所部署的空氣氮氣交替驅注采井網為矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網，所述矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網的長軸方向與選擇的目標油藏壓裂主裂縫方向平行。在本發明的一較佳實施方式中，當選擇的目標油藏現有的注采井井位分布不滿足部署矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網時，在充分利用現有老井的同時再設置新井，對于目標油藏部署的空氣氮氣交替驅注采井網中的新井，采取水力壓裂措施，壓裂產生的主裂縫方向與壓裂老井的主裂縫方向相同。在本發明的一較佳實施方式中，所述步驟(3)包括在地面部署氮氣壓縮機組和空氣壓縮機組，氮氣壓縮機組與注采井網中注氣井之間設置高壓注氮氣管線，空氣壓縮機組與注采井網中注氣井之間設置高壓注空氣管線；所述氮氣壓縮機組和空氣壓縮機組最高工作壓力30MPa以上，最高注氣速度2000m3/小時以上。在本發明的一較佳實施方式中，所述步驟(4)包括首先向注采井網中的注氣井連續注入空氣段塞，生產井連續生產；連續注入一段時間的空氣段塞后，停止注入空氣；接著開始向注采井網中的注氣井連續注入氮氣段塞，生產井連續生產；連續注入一段時間的氮氣段塞后，停止注入氮氣；再接著向注采井網中的注氣井連續注入空氣段塞,如此循環切換注氣進行交替驅替。在本發明的一較佳實施方式中，所述的空氣段塞和氮氣段塞的大小以及注入速度，根據油藏的地質特征和原油的耗氧速度確定。
由上所述，本發明提出的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，可以對埋深1000米以下、滲透率小于20mD的壓裂水驅低滲透儲層進行接替開采，使采收率在水驅基礎上提高10%以上；也可以對不適合水驅的中深層水敏性低滲透儲層進行有效開米，米收率可達到40%以上。
以下附圖儀旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中圖I :為本發明中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法的工藝原理圖。圖2 :為本發明空氣氮氣交替驅的矩形五點直井井網示意圖。圖3 :為本發明空氣氮氣交替驅的菱形反九點直井井網示意圖。
具體實施例方式為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
本發明的具體實施方式
。如圖I所示，本發明提出一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，首先選擇適合空氣氮氣交替驅開采的低滲透稀油油藏1，根據所選擇的目標油藏現有的注采井井位分布，平行于主裂縫方向部署空氣氮氣交替驅注采井網，如圖I、圖2所示，在本實施方式中，所部署的空氣氮氣交替驅注采井網為矩形五點直井井網，該注采井網中，矩形的中間位置為注氣井2，注氣井中設有注氣井管柱3，矩形的四角位置為生產井4，生產井中設有生產井管柱5 ;所述矩形五點直井井網的長軸方向與選擇的目標油藏壓裂主裂縫方向平行；在地面部署一氮氣壓縮機組9和一空氣壓縮機組7，氮氣壓縮機組9與注采井網中注氣井2之間設置高壓注氮氣管線8，注氮氣管線8上設有控制閥門11 ;空氣壓縮機組7與注采井網中注氣井2之間設置高壓注空氣管線6，注空氣管線6上設有控制閥門10 ;所述氮氣壓縮機組和空氣壓縮機組最高工作壓力30MPa以上，最高注氣速度2000m3/小時以上；向注采井網中的注氣井2連續注入一個段塞的空氣，接著連續轉注一個段塞的氮氣，如此反復切換注氣進行交替驅替；由注采井網中的多個生產井4連續產油。在所述選擇適合空氣氮氣交替驅開采的低滲透稀油油藏I的步驟中，包括篩選壓裂水驅過的非水敏性中深層低滲透稀油油藏和/或篩選水敏性中深層低滲透稀油油藏。作為本實施方式中的另一種實施例，所述空氣氮氣交替驅注采井網也可為菱形反九點直井井網(如圖3所示)，菱形的中間位置為注氣井2，注氣井中設有注氣井管柱3，菱形的四角和邊線位置為生產井4，生產井中設有生產井管柱5 ;所述菱形反九點直井井網的長軸方向與選擇的目標油藏壓裂主裂縫方向平行。由上所述，本發明提出的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，可以對埋深1000米以下、滲透率小于20mD的壓裂水驅低滲透儲層進行接替開采，使采收率在水驅基礎上提高10%以上；也可以對不適合水驅的中深層水敏性低滲透儲層進行有效開米，米收率可達到40%以上。進一步，在本實施方式中，篩選壓裂水驅過的非水敏性中深層低滲透稀油油藏的篩選標準為油藏埋深大于1000米；壓裂水驅開發過程中，水驅波及范圍小于30%，水驅儲量有效控制百分比小于50%，生產井平均含水小于90%，采出程度低于25%。篩選水敏性中深層低滲透稀油油藏的篩選標準為油藏埋深大于1000米；油層水敏指數> O. 5，壓裂水驅過程中粘土礦物堵塞造成注水井注入能力小于20m3/d，壓裂水驅未能有效開發的低滲透稀油油藏。進一步，在本實施方式中，空氣氮氣交替驅注采井網部署原則是考慮壓裂主裂縫方向，充分利用現有老井。若壓裂水驅階段的井網為沿主裂縫方向部署的矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網，轉為空氣氮氣驅開采時只需要將注水井改為注氣井，不需要新鉆直井；若壓裂水驅階段為不規則井網，即當選擇的目標油藏現有的注采井井位分布不滿足部署矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網時，需要在充分利用老井的基礎上，沿主裂縫方向部署規則的矩形五點直井井網或者菱形反九點直井井網，在缺大的井點上鉆設新直井，對于目標油藏部署的空氣氮氣交替驅注采井網中的新井，采取水力壓裂措施，壓裂產生的主裂縫方向與壓裂老井的主裂縫方向相同。選擇矩形五點直井井網還是菱形反九點直井井網，需要根據生產井老井利用率來優選。在實施空氣氮氣交替驅注時，首先向注采井網中的注氣井連續注入空氣段塞，生產井連續生產；連續注入一段時間的空氣段塞后，停止注入空氣；接著開始向注采井網中的注氣井連續注入氮氣段塞，生產井連續生產；連續注入一段時間的氮氣段塞后，停止注入氮氣；再接著向注采井網中的注氣井連續注入空氣段塞，如此循環切換注氣進行交替驅替。嚴格控制生產井產出流體速度，對于矩形五點井網，一個井組內每口生產井產出流體 (油、氣、水)速度與中心注氣井注入速度比值控制在I I. 3 I ;對于菱形反九點井網， 一個井組內每口生產井產出流體(油、氣、水)速度與中心注氣井注入速度比值控制在I 1.3 3 ;對于空氣氮氣交替驅之前主裂縫線上的生產井，在空氣氮氣交替驅過程中，嚴格控制其單井產出流體速度為其它生產井單井產出流體速度的O. 5 O. 75，以抑制注入空氣 /氮氣沿著裂縫方向的竄進。空氣氮氣交替驅過程中，每天對生產井井口產出氣進行化驗分析，適時監測產出氣中氧氣的含量。在本發明的一較佳實施方式中，所述的空氣段塞和氮氣段塞的大小以及注入速度，根據油藏的地質特征和原油的耗氧速度確定。一般地，空氣段塞的注入速度為200 500m3/小時；氮氣段塞的注入速度為200 500m3/小時。具體地，在空氣段塞注入過程中， 當井口產出氣監測結果顯示產出氣中氧氣濃度上升到3%時開始準備轉注氮氣段塞，當氧氣濃度達到5%時立即轉注氮氣段塞；當氧氣濃度下降到O. I %后繼續注氮氣10天，然后轉注空氣段塞，按照以上原則交替注入，當井組內平均單井日產油量小于O. 3噸/天時，停止注氣，空氣氮氣交替驅結束。本發明具有以下有益技術效果I、對于中深層壓裂水驅低滲透稀油油藏，采用空氣氮氣交替驅開采方法，由于氣體流動阻力遠遠小于水，因此在微孔隙和毛細管的吸滲作用下，能驅替水驅波及不到的微細孔隙、毛細管和裂縫中剩余油，擴大波及體積和儲量動用程度，提高這類已開發油藏的采收率；2、對于尚未有效開發的中深層水敏性低滲透稀油油藏，采用空氣氮氣交替驅開采
7方法，有效避免了水驅過程中油層內粘土礦物遇水膨脹堵塞滲流通道，造成難采難注等問題，實現中深層水敏性低滲透稀油油藏的有效開發；3、注空氣段塞過程中，空氣中氧氣與原油發生低溫氧化生熱和二氧化碳，產生的熱量及部分二氧化碳溶解在原油中，有效降低原油粘度，提高原油流動能力，未溶解在原油中的二氧化碳與空氣一道，形成煙道氣驅；4、在低滲透稀油油藏連續注入空氣(氧氣濃度21% )過程中，由于原油低溫氧化反應過程中耗氧速度慢，因此空氣中氧氣含量高，產出氣體中氧氣濃度大于10%的時候即存在爆炸危險，因此連續注入空氣具有很大的安全隱患。而注入氮氣段塞則能有效降低空氣段塞中剩余氧氣的濃度，避免注空氣過程中的安全隱患問題。以空氣段塞中剩余氧氣濃度為12% (高于安全極限值)為例，若注入等量段塞的氮氣，則產出混合氣中氧氣的濃度下降到6%，避免了安全隱患問題。5、利用該方法對中深層壓裂水驅低滲透儲層進行接替開采，采收率可在水驅基礎上提高10個百分點以上；對不適合水驅的中深層水敏性低滲透儲層進行開采，采收率可達到40%以上。下面通過在某中深層低滲透稀油油由進行試用的一具體實例，來進一步說明本方法的具體做法及效果。A、選擇適合空氣氮氣交替驅開采的油藏該油田某油藏2004年投入壓裂水驅開發，油藏埋深1700米，孔隙度24%，滲透率 19mD,主裂縫方向為北東79度，根據主裂縫方向部署200米X 100米的矩形五點直井井網。 截至2010年初，綜合含水83%，水驅波及范圍27%，水驅儲量有效控制百分比48%，采出程度11%，目前處于“注入水沿主裂縫方向快速突破生產井、垂直于主裂縫方向生產井不見效、注入水波及差、產油量小、采油速度低”的開采階段。大量剩余油主要分布在垂直于主裂縫方向的注采井間非主流線位置，滿足空氣氮氣交替驅的油藏條件。B、部署空氣氮氣交替驅注采井網該油藏現有的注采井井位分布為沿著油藏主裂縫方向部署的矩形五點直井井網。 因此該井網滿足空氣氮氣交替驅的注采井網條件，可充分利用水驅老井，不需要部署新井。 為評價空氣氮氣交替驅的開發效果，選擇4個井組進行空氣氮氣交替驅先導試驗。C、地面注氣設備安裝根據空氣氮氣交替驅對地面注入設備的要求，在地面部署一套氮氣壓縮機組和一套空氣壓縮機組，氮氣壓縮機組與4個井組注氣井之間部署高壓注氮氣管線，空氣壓縮機組與4個井組注氣井之間部署高壓注空氣管線。氮氣壓縮機組和空氣壓縮機組最高工作壓力30MPa以上，最高注氣速度2000m3/小時。D、實施空氣氮氣交替驅向4個井組的注氣井首先連續注入空氣段塞，注入速度300m3/小時，最高注入壓力15MPa ;生產井連續生產。連續注入I個月空氣段塞后，關閉注空氣高壓管線上的控制閥門，打開注氮氣高壓管線上的控制閥門，從第二個月開始向4個井組的注氣井連續注入氮氣段塞，注入速度 300m3/小時，最高注入壓力15MPa ;生產井連續生產。空氣氮氣交替驅過程中，每天對生產井井口產出氣進行化驗分析，適時監測產出氣中氧氣的含量。該4個井組實施注空氣一個月+注氮氣一個月的交替氣驅兩年，截至2012年初， 平均含水下降到27%，單井平均日產油15. 6t/d(比轉驅前的水驅日產油提高3倍)，氣驅儲量有效控制百分比達到80%以上，階段采出程度達到7. 1% ;同時，產出氣中氧氣的濃度一直保持在5%以下，大大低于爆炸極限氧氣濃度(10%)，生產過程中無安全隱患。預計最終采收率可(在水驅采出程度11%的基礎上提高26% )達到37%。以上所述儀為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，平行于主裂縫方向部署空氣氮氣交替驅注采井網，向注采井網中的注氣井連續注入一個段塞的空氣，接著連續轉注一個段塞的氮氣，如此反復切換注氣進行交替驅替；由注采井網中的生產井連續產油。
2.如權利要求I所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于所述開采方法包括以下步驟(1)篩選中深層低滲透稀油油藏；(2)部署空氣氮氣交替驅注采井網；(3)地面注氣設備安裝；(4)實施空氣氮氣交替驅注。
3.如權利要求2所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于在步驟(I)中包括篩選壓裂水驅過的非水敏性中深層低滲透稀油油藏和/或篩選水敏性中深層低滲透稀油油藏。
4.如權利要求3所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于篩選壓裂水驅過的非水敏性中深層低滲透稀油油藏的篩選標準為油藏埋深大于1000 米；壓裂水驅開發過程中，水驅波及范圍小于30 %，水驅儲量有效控制百分比小于50%，生產井平均含水小于90%，采出程度低于25%。
5.如權利要求3所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于篩選水敏性中深層低滲透稀油油藏的篩選標準為油藏埋深大于1000米；油層水敏指數> O. 5，壓裂水驅過程中粘土礦物堵塞造成注水井注入能力小于20m3/d。
6.如權利要求2所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于在步驟(2)中根據所選擇的目標油藏現有的注采井井位分布來部署空氣氮氣交替驅注采井網；所部署的空氣氮氣交替驅注采井網為矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網， 所述矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網的長軸方向與選擇的目標油藏壓裂主裂縫方向平行。
7.如權利要求6所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于當選擇的目標油藏現有的注采井井位分布不滿足部署矩形五點直井井網或菱形反九點直井井網時，在充分利用現有老井的同時再設置新井，對于目標油藏部署的空氣氮氣交替驅注采井網中的新井，采取水力壓裂措施，壓裂產生的主裂縫方向與壓裂老井的主裂縫方向相同。
8.如權利要求2所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于所述步驟(3)包括在地面部署氮氣壓縮機組和空氣壓縮機組，氮氣壓縮機組與注采井網中注氣井之間設置高壓注氮氣管線，空氣壓縮機組與注采井網中注氣井之間設置高壓注空氣管線；所述氮氣壓縮機組和空氣壓縮機組最高工作壓力30MPa以上，最高注氣速度 2000m3/小時以上。
9.如權利要求2所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于所述步驟⑷包括首先向注采井網中的注氣井連續注入空氣段塞，生產井連續生產；連續注入一段時間的空氣段塞后，停止注入空氣；接著開始向注采井網中的注氣井連續注入氮氣段塞，生產井連續生產；連續注入一段時間的氮氣段塞后，停止注入氮氣；再接著向注采井網中的注氣井連續注入空氣段塞，如此循環切換注氣進行交替驅替。
10.如權利要求9所述的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，其特征在于所述的空氣段塞和氮氣段塞的大小以及注入速度，根據油藏的地質特征和原油的耗氧速度確定。
全文摘要
本發明為一種中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，平行于主裂縫方向部署空氣氮氣交替驅注采井網，向注采井網中的注氣井連續注入一個段塞的空氣，接著連續轉注一個段塞的氮氣，如此反復切換注氣進行交替驅替；由注采井網中的生產井連續產油。本發明提出的中深層低滲透稀油油藏的空氣氮氣交替驅開采方法，可以對埋深1000米以下、滲透率小于20mD的壓裂水驅低滲透儲層進行接替開采，使采收率在水驅基礎上提高10％以上；也可以對不適合水驅的中深層水敏性低滲透儲層進行有效開采，采收率可達到40％以上。
文檔編號E21B43/16GK102606117SQ20121009788
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者吳永彬, 張義堂, 李秀巒, 王紅莊, 蔣有偉 申請人:中國石油天然氣股份有限公司