用于通過使用井下控制閥提高水氣交替注入過程(wag-cv)中的油藏采收率的方法、系統 ...的制作方法
【技術領域】
[0001]本文描述的各種實施方案總體涉及水氣交替(WAG)注入，水氣交替(WAG)注入是一種公認的提高采收率法采油(E0R)工藝。
【背景技術】
[0002]當油被限制在非均勻多孔介質中時，有時很難從鉆井采收油。為了增強系統從多孔介質采收油的能力，已經使用水和/或氣注入的各種方案來將油從此類多孔介質的孔中推出。水和/或氣的基本注入可能并不是在各種情況下都有效，因為介質的孔隙率、介質的可潤濕性以及包含在其中的油的粘度可能有所不同。因此，可能期望能夠在此類過程中提供更高效率的方案。
【附圖說明】
[0003]圖1示出流向垂直井時的水段塞和氣段塞的實例；
[0004]圖2-圖6示出在各種操作階段中的使用井下控制閥的增強WAG的一個實施方案；
[0005]圖7a和圖7b示出在各種操作階段中的使用井下控制閥的增強WAG的流程圖的實例；
[0006]圖8示出根據針對WAG-CV所描述過程的一個實施方案可在多區WAG注入器中提供水和氣注入控制的機械元件的一個實施方案；
[0007]圖9示出具有橫截面A、B和C的選擇閥的區域的一個實施方案；
[0008]圖10示出選擇閥的組合橫截面視圖的一個實施方案；
[0009]圖11a示出圖9的橫截面A;
[0010]圖lib示出圖9的橫截面B;
[0011]圖11c示出圖9的橫截面C;并且
[0012 ]圖12示出通過WAG-CV實現的估計效率提高的實例。
【具體實施方式】
[0013]本文描述用于使用井下控制閥的增強WAG(下文稱為“WAG-CV”)的系統和方法的各種實施方案。所描述的WAG-CV系統和方法可適用于任何鉆井構型(不管是水平的、垂直的或偏斜的)，并且適用于由任何類型的沉積環境(不管是碎肩或碳酸鹽)形成的儲集層。
[0014]水氣交替(WAG)注入是公認的提高采收率法采油(E0R)工藝，其通常應用于儲油層以便優于常規水或氣注入提高采收率法采油。WAG過程的目的是降低常規水或氣注入之后的殘余油飽和度并且控制生產井的早期見水或見氣。取決于儲集層情況例如流體和巖石類型、粘度以及巖石可潤濕性，可以將水注入儲集層中持續兩到五個月，接著是氣段塞，并且重復所述循環。這種技術的變型形式是SWAG或同時水和氣注入，其中使用相同的管路同時注入氣和水。在WAG或SWAG中可使用垂直井注入水和氣。
[0015]對于具有超過3000英尺長的支線部分的水平井來說，由于趾跟效應(Toe-HeelEffect)，控制注入點可能是非常困難的，所述趾跟效應是指注入水的大部分可如何進入井的第一約1000英尺，留下支線部分的剩余部分被限制為沒有注入。有時，可以使用如流入控制裝置(ICD)或間隔控制閥(ICV)的井下控制閥來控制并分配穿過支線部分的注入流。
[0016]在WAG-CV的各種實施方案中，可以使用水和氣的連續注入，并且通過生產套管注入水以及通過管路注入氣，同時沿著井的支線部分分別選擇用于水和氣的最佳注入點。這種注入選擇性可通過使用若干ICV以及一個新的機械井構型以允許這種類型的連續注入來實現。數值模擬模型可確定在任何給定時間注入水或氣的最佳間隔。
[0017]在一些構型中，WAG-CV的各種實施方案可具有兩個組成部分:
[0018]1.用于通過使用在一個計算機模型中耦接井、ICV以及儲集層流動態的3D數值模擬器來提高WAG油采收率的最優化技術。此最優化技術確定如何打開和關閉ICV以便確保沿著水平部分的水和氣注入的期望選擇性。
[0019]2.用于允許WAG-CV過程的多點選擇性注入的新的機械井構型。
[0020]WAG-CV的各種實施方案的一個目的是產生與傳統WAG注入相比顯著提高采收率法采油的新WAG過程。
[0021]基于WAG-CV的各種實施方案，在井的支線部分的不同位置處執行注入氣和水的一系列數值模擬并且發現:
[0022]A.油采收率應比傳統WAG過程增加超過5% ；
[0023]B.與傳統WAG過程相比，見水和/或見氣延遲;并且
[0024]C.由于更多的同質洗油通過儲集層，每個區域中殘余油飽和度顯著降低。
[0025]WAG-CV的各種實施方案的特征包括用于以下的能力:
[0026]1.提高采收率法采油超過傳統WAG采收過程；
[0027]2.最大化針對每個儲集層區域的洗油效率，允許沿著井的水平部分的更多的同質油排出；
[0028]3.在每個區中延遲見水，因此延長生產井的壽命長度;并且
[0029]4.評估儲集層模型與流線型模擬的連通性。
[0030]圖1描述傳統WAG過程:水被注入到儲集層中，接著是氣段塞，并且重復所述過程直到含水量或氣油比(GOR)超過經濟極限。垂直井110被配置來以向下的方式注入氣或水。圖1示出流向垂直井125的水段塞115和氣段塞120。在被氣和水推動時，垂直井125將所得到的油從區域向上栗送。
[0031]WAG-CV的各種實施方案可應用于連續注入水的水平井。所述井可使用兩個管柱，在所述兩個管柱中通過套管注入水并且通過管路注入氣。所述井可使用井下閥、套筒、封隔器以及光纖設備的獨特組合。井下閥和套筒可自動激活打開或關閉以便協調多注入點。激活特定注入點的時間可通過優化器軟件來限定，所述優化器軟件隨時間推移評估儲集層中的(氣、水或兩者的)流體注入體積以及段塞位置。
[0032]在一個實例中，儲集層可具有在10至150毫達西(md)之間的滲透率的高異質性，如圖2所示。支線部分可表征為不同的儲集層區域。例如，如圖2所示，部分221具有1md的滲透率并且部分222具有150md的滲透率。在所述實例中，部分223具有10md的滲透率。部分224具有40md的滲透率。部分225具有1md的滲透率。部分226具有50md的滲透率。部分227具有lmd的滲透率。為了解決滲透率上的差異(除其他問題之外)，當從此類井中生產油時，WAG-CV的各種實施方案可使用預測水、氣和油的生產曲線的3D數值模擬器。在所述實例中，注入210和生產水平井215相隔3000英尺并且在模型中被配置成各自具有4000英尺的支線230、235。圖2描繪水平生產和注入井的構型。
[0033]所建模的過程的各種實施方案可描述如下。
[0034]取決于儲集層可潤濕性以及其他巖石-流體特性，可將水注入到儲集層中持續很長一段時間(圖3A)。可通過套管350、355注入水。隨即，水開始引入如區域360和370的高滲透率區域中，從而在這些區域中產生更大的水量310、320。這是因為與部分221和部分224相比，部分223的滲透率要高得多。在這個實例中，所有閥都可100%打開。圖3B示出顯示通過套管的水注入的橫截面。
[0035]在若干數值模擬迭代之后，優化器可確定氣段塞應以特定的段塞尺寸和日速率被注入通過區域360(圖4A)。氣段塞410可通過管路420、425被注入到區域360，同時水可被注入穿過支線部分350的剩余部分。氣注入點可被限定在WAG-CV的各種實施方案的第二部分中。區域360中的套筒可關閉，從而允許氣注入通過管路425并且阻止區域360中的水注入。水可繼續被注入支線部分230的剩余部分中。圖4B示出通過套管的水注入和通過管路的