多級壓裂水平井縫間間隔CO2驅采油方法與流程

本發明屬于油氣藏開發技術領域，具體涉及一種多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法。

背景技術：

隨著全球石油需求的快速增長，油氣勘探開發對象日趨復雜，儲量品位越來越差，低滲、特低滲油藏將成為今后油田開發的主要對象。在我國陸上油田新增的原油探明儲量中，低滲透油藏所占比例急劇增大，因此低滲透和致密油藏正逐步成為我國未來油氣開發的重點。

多級壓裂水平井通常用于開發低滲透油田，它能夠提供油氣滲流的通道，從而提高產能。但是一方面由于儲層基質比較致密，流體難以流動，導致多級壓裂水平井的初期產量急劇下降，所以急需進行能量補充；另一方面由于大規模的人工壓裂，使地下滲流場發生較大變化，如果進行注水開采，注入水很容易沿著裂縫進行突進，從而影響開采效果。在油井生產中，由于井下各裂縫之間的壓力和滲透率不同，從而引起各級裂縫間的產能不同，如果不采取措施使各油層協同開采，將導致油井的開采率急劇下降。因此，急需開發一種多級壓裂水平井縫間間隔采油方法，該方法采用注入CO₂氣體的方式進行開采，同時引入實時注采管理方式進行協調控制。

申請公布號為CN105114048A的發明專利公開了一種水平井分段壓裂同井注采采油方法，該方法通過水平井分段壓裂，在油層不同部位產生多條垂直于水平井筒的壓裂裂縫，選取其中一條裂縫作為流體注入通道，與之相鄰的兩側的裂縫作為原油采出通道，驅替原油沿著位于中間的裂縫向兩側裂縫流動；結合雙油管分段封隔技術，在水平井內將此裂縫與相鄰的兩個裂縫進行封隔，流體從中間裂縫注入，驅替原油從兩側相鄰的裂縫流至水平井筒，產出液沿著另一個油管通道產出井筒，從而在同一水平井內形成分段同井注采系統。該技術方案比較復雜，在水平井內，每次只能對三條裂縫進行注水和采油，這三條裂縫完成注水和采油后，才能對與其相鄰的另外三條裂縫進行注水和采油，可見生產工序多，生產效率低，此外該技術方案不能定量評價總產油量以及每條裂縫的產油量。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法，按照先后順序包括以下步驟：

步驟一：對水平井井筒進行分段壓裂，形成多條垂直于水平井井筒的壓裂裂縫；

步驟二：在水平井井筒中的套管內安裝油管Ⅰ和油管Ⅱ，在油管Ⅰ上對應于偶數級裂縫的位置安裝流量控制器Ⅰ，在油管Ⅱ上對應于奇數級裂縫的位置安裝流量控制器Ⅱ，在油套環形空間內對應于奇數級裂縫與偶數級裂縫之間的位置設置封隔器；

步驟三：在生產初期，利用天然能量開采，自動開啟流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ，原油從奇數級裂縫和偶數級裂縫同時產出，并分別進入油管Ⅱ和油管Ⅰ中；

步驟四：當井底壓力下降至泡點壓力時，利用裂縫間隔注入CO₂開采，向油管Ⅰ中注入CO₂，CO₂進入偶數級裂縫，同時原油從奇數級裂縫產出并進入油管Ⅱ中；

步驟五：當采油產量低于經濟極限產量時，停止注入CO₂，同時自動關閉流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ。

本發明的采油方法是針對多級壓裂水平井提出的新的能量補充方式，該方式采用CO₂驅替采油。對于低滲透油田來說，注入氣體壓力比注水壓力要低，易于實現注采平衡，并且采用CO₂不會造成儲層傷害，不與地層水、巖石和粘土礦物反應，同時能夠提高采收率。CO₂對于提高采收率的作用主要表現在以下幾個方面：降低原油粘度；使原油體積膨脹；蒸發提取原油中間烴組分；降低界面張力；改變原油密度；降壓形成溶解氣驅。

本發明的采油方法通過對水平井分段壓裂，在油層不同部位產生多條垂直于水平井的壓裂裂縫，選取其中偶數級裂縫作為CO₂注入通道，與之相鄰的奇數級裂縫作為原油采出通道，驅替原油沿著注氣裂縫向與其相鄰的兩側裂縫流動；同時結合雙油管分段封隔和智能控制技術，在水平井多級壓裂裂縫間進行封隔，通過地面電動控制流量控制器的開啟和閉合，進而控制井下CO₂的分段注入，從而實現分段裂縫間的同井注采。

優選的是，步驟一中，所述壓裂裂縫至少為三級。更為優選的是五級裂縫。

在上述任一方案中優選的是，步驟二中，所述油管Ⅰ和所述油管Ⅱ均與所述套管平行。

在上述任一方案中優選的是，所述油管Ⅰ和所述油管Ⅱ均與所述套管形成油套環形空間。在油套環形空間內設置封隔器，封隔器將套管內的空間分隔為注氣通道和采油通道。根據注采裂縫的不同位置，注氣通道和采油通道在油套環形空間內交替存在。

在上述任一方案中優選的是，所述油管Ⅰ的末端安裝封閉部件。

在上述任一方案中優選的是，所述油管Ⅰ上的流量控制器Ⅰ通過線纜與地面上的實時注采管理系統連接。

在上述任一方案中優選的是，所述油管Ⅱ上的流量控制器Ⅱ通過線纜與地面上的實時注采管理系統連接。

本發明的采油方法中結合了智能控制技術，在地面上設置實時注采管理系統，利用設置在井下的永久性傳感器實時采集井下壓力、溫度、注氣流量、采油流量等信息，并通過線纜將采集的信號傳輸到地面上，然后利用軟件平臺對采集的數據進行分析和挖掘，同時結合油藏數值模擬分析和優化，形成油藏管理決策信息，并通過控制系統實時反饋到井下，對油層進行生產遙控，進而提高油井產狀。

本發明的采油方法通過地面上的實時注采管理系統控制井下所有流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ的開啟與關閉，進而實現偶數級裂縫的注氣和奇數級裂縫的采油。當生產中出現氣體錐進時，可通過調整層段流量來延緩氣體錐進。

在上述任一方案中優選的是，步驟三中，開啟流量控制器Ⅰ后，油管Ⅰ與偶數級裂縫之間形成注氣通道。

在上述任一方案中優選的是，步驟三中，開啟流量控制器Ⅱ后，油管Ⅱ與奇數級裂縫之間形成采油通道。

在步驟三中，當地層能量下降較快、產量遞減較快或采收率降低時，再利用裂縫間隔注入CO₂開采的方法。

在上述任一方案中優選的是，步驟四中，通過實時注采管理系統監測水平井的井下信息，當某一井段出現氣竄時，通過控制實時注采管理系統直接控制與該井段相對應的流量控制器Ⅰ和/或流量控制器Ⅱ的關閉與開啟。

本發明的采油方法需要選擇適宜的油管尺寸，以保證油管可以順利下入井中，同時滿足要求的注采量。當套管直徑為18-20cm時，兩個油管的直徑優選為5cm；還需要選擇適宜的低滲透或致密油藏，油層厚度不小于10m，用于進行水平井井筒分段壓裂。水平井井筒沿著底層最小水平主應力方向鉆成，為了后續實施分段壓裂時能夠形成垂直于水平井井筒的徑向裂縫，水平井井筒位于油層中部，其長度不小于100m。還要求開采油層部位不含有邊底水，因為邊底水的存在會在水平井井筒局部形成水錐，導致快速水淹，造成油井大量產水。根據油層物性，將水平井井筒分成若干段，分段進行壓裂，每段長度為80-150m。

本發明的多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法具有如下顯著效果：(1)利用CO₂驅替開采裂縫間的剩余原油，可大幅度提高原油采收率；(2)通過注采裂縫組合開采，最大限度地將油井中的原油采出，具有良好的開發效果；(3)CO₂注入壓力不受井距影響，可根據油層物性確定裂縫間隔，便于控制注采壓差和驅替強度；(4)結合智能控制技術，在井下安裝流量控制器，通過地面上的實時注采管理系統對不同層位有選擇性地進行開啟和關閉，從而實現從特定層段生產的目的，也可有效抑制氣竄問題；(5)生產過程體現智能化操作，能夠根據不同油層物性對不同裂縫的產量或者注入量進行控制或調整，達到合理配產配注，改善縫間流體分布差異；(6)考慮到國內油井井眼尺寸較小的現實需要，采用了電動控制方式，一般流量控制閥的液壓驅動方式需要配套的液壓控制管線，當井下閥門較多時液壓控制管線的安裝連接比較困難，當井眼尺寸較小時，該困難尤為突出，而電動控制方式的結構緊湊，特別適合于小井眼場合；(7)通過單口水平井井筒即可達到同時注入CO₂和采油的雙重功能，減緩了油井數量對于油田增產的制約，從而大大降低油田開發成本。

附圖說明

圖1為按照本發明的多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法的一優選實施例在天然能量開采階段的原理示意圖；

圖2為按照本發明的多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法的圖1所示實施例在裂縫間隔注入CO₂驅替采油過程示意圖。

圖中標注說明：1-套管，2-油管Ⅰ，3-油管Ⅱ，4-偶數級裂縫，5-奇數級裂縫，6-流量控制器Ⅰ，7-流量控制器Ⅱ，8-油套環形空間，9-封隔器，10-封閉部件，11-線纜。

具體實施方式

為了更進一步了解本發明的發明內容，下面將結合具體實施例詳細闡述本發明。

如圖1和圖2所示，按照本發明的多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法的一實施例，其按照先后順序包括以下步驟：

步驟一：對水平井井筒進行分段壓裂，形成多條垂直于水平井井筒的壓裂裂縫；

步驟二：在水平井井筒中的套管1內安裝油管Ⅰ2和油管Ⅱ3，在油管Ⅰ2上對應于偶數級裂縫4的位置安裝流量控制器Ⅰ6，在油管Ⅱ3上對應于奇數級裂縫5的位置安裝流量控制器Ⅱ7，在油套環形空間8內對應于奇數級裂縫5與偶數級裂縫4之間的位置設置封隔器9；

步驟三：在生產初期，利用天然能量開采，自動開啟流量控制器Ⅰ6和流量控制器Ⅱ7，原油從奇數級裂縫5和偶數級裂縫4同時產出，并分別進入油管Ⅱ3和油管Ⅰ2中；

步驟四：當井底壓力下降至泡點壓力時，利用裂縫間隔注入CO₂開采，向油管Ⅰ2中注入CO₂，CO₂進入偶數級裂縫4，同時原油從奇數級裂縫5產出并進入油管Ⅱ3中；

步驟五：當采油產量低于經濟極限產量時，停止注入CO₂，同時自動關閉流量控制器Ⅰ6和流量控制器Ⅱ7。

本實施例的采油方法是針對多級壓裂水平井提出的新的能量補充方式，該方式采用CO₂驅替采油。對于低滲透油田來說，注入氣體壓力比注水壓力要低，易于實現注采平衡，并且采用CO₂不會造成儲層傷害，不與地層水、巖石和粘土礦物反應，同時能夠提高采收率。CO₂對于提高采收率的作用主要表現在以下幾個方面：降低原油粘度；使原油體積膨脹；蒸發提取原油中間烴組分；降低界面張力；改變原油密度；降壓形成溶解氣驅。

本實施例的采油方法通過對水平井分段壓裂，在油層不同部位產生多條垂直于水平井的壓裂裂縫，選取其中偶數級裂縫作為CO₂注入通道，與之相鄰的奇數級裂縫作為原油采出通道，驅替原油沿著注氣裂縫向與其相鄰的兩側裂縫流動；同時結合雙油管分段封隔和智能控制技術，在水平井多級壓裂裂縫間進行封隔，通過地面電動控制流量控制器的開啟和閉合，進而控制井下CO₂的分段注入，從而實現分段裂縫間的同井注采。

步驟一中，所述壓裂裂縫為五級。

步驟二中，所述油管Ⅰ2和所述油管Ⅱ3均與所述套管1平行，且均與所述套管1形成油套環形空間8。在油套環形空間8內設置封隔器9，封隔器9將套管內的空間8分隔為注氣通道和采油通道。根據注采裂縫的不同位置，注氣通道和采油通道在油套環形空間內交替存在。所述油管Ⅰ2的末端安裝封閉部件10。所述油管Ⅰ2上的流量控制器Ⅰ6通過線纜11與地面上的實時注采管理系統連接；所述油管Ⅱ3上的流量控制器Ⅱ7通過線纜11與地面上的實時注采管理系統連接。

本實施例的采油方法通過地面上的實時注采管理系統控制井下所有流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ的開啟與關閉，進而實現偶數級裂縫的注氣和奇數級裂縫的采油。當生產中出現氣體錐進時，可通過調整層段流量來延緩氣體錐進。

步驟三中，開啟流量控制器Ⅰ6后，油管Ⅰ2與偶數級裂縫4之間形成注氣通道；開啟流量控制器Ⅱ7后，油管Ⅱ3與奇數級裂縫5之間形成采油通道。當地層能量下降較快、產量遞減較快或采收率降低時，再利用裂縫間隔注入CO₂開采的方法。

步驟四中，通過實時注采管理系統監測水平井的井下信息，當某一井段出現氣竄時，通過控制實時注采管理系統直接控制與該井段相對應的流量控制器Ⅰ和/或流量控制器Ⅱ的關閉與開啟。

本實施例的采油方法需要選擇適宜的油管尺寸，以保證油管可以順利下入井中，同時滿足要求的注采量。當套管直徑為18-20cm時，兩個油管的直徑優選為5cm；還需要選擇適宜的低滲透或致密油藏，油層厚度不小于10m，用于進行水平井井筒分段壓裂。水平井井筒沿著底層最小水平主應力方向鉆成，為了后續實施分段壓裂時能夠形成垂直于水平井井筒的徑向裂縫，水平井井筒位于油層中部，其長度不小于100m。還要求開采油層部位不含有邊底水，因為邊底水的存在會在水平井井筒局部形成水錐，導致快速水淹，造成油井大量產水。根據油層物性，將水平井井筒分成若干段，分段進行壓裂，每段長度為80-150m。

本實施例的多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法具有如下顯著效果：(1)利用CO₂驅替開采裂縫間的剩余原油，可大幅度提高原油采收率；(2)通過注采裂縫組合開采，最大限度地將油井中的原油采出，具有良好的開發效果；(3)CO₂注入壓力不受井距影響，可根據油層物性確定裂縫間隔，便于控制注采壓差和驅替強度；(4)結合智能控制技術，在井下安裝流量控制器，通過地面上的實時注采管理系統對不同層位有選擇性地進行開啟和關閉，從而實現從特定層段生產的目的，也可有效抑制氣竄問題；(5)生產過程體現智能化操作，能夠根據不同油層物性對不同裂縫的產量或者注入量進行控制或調整，達到合理配產配注，改善縫間流體分布差異；(6)考慮到國內油井井眼尺寸較小的現實需要，采用了電動控制方式，一般流量控制閥的液壓驅動方式需要配套的液壓控制管線，當井下閥門較多時液壓控制管線的安裝連接比較困難，當井眼尺寸較小時，該困難尤為突出，而電動控制方式的結構緊湊，特別適合于小井眼場合；(7)通過單口水平井井筒即可達到同時注入CO₂和采油的雙重功能，減緩了油井數量對于油田增產的制約，從而大大降低油田開發成本。

本領域技術人員不難理解，本發明的多級壓裂水平井縫間間隔CO₂驅采油方法包括上述本發明說明書的發明內容和具體實施方式部分以及附圖所示出的各部分的任意組合，限于篇幅并為使說明書簡明而沒有將這些組合構成的各方案一一描述。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。