多级压裂水平井缝间间隔CO2驱采油方法与流程

本发明属于油气藏开发技术领域，具体涉及一种多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法。

背景技术：

随着全球石油需求的快速增长，油气勘探开发对象日趋复杂，储量品位越来越差，低渗、特低渗油藏将成为今后油田开发的主要对象。在我国陆上油田新增的原油探明储量中，低渗透油藏所占比例急剧增大，因此低渗透和致密油藏正逐步成为我国未来油气开发的重点。

多级压裂水平井通常用于开发低渗透油田，它能够提供油气渗流的通道，从而提高产能。但是一方面由于储层基质比较致密，流体难以流动，导致多级压裂水平井的初期产量急剧下降，所以急需进行能量补充；另一方面由于大规模的人工压裂，使地下渗流场发生较大变化，如果进行注水开采，注入水很容易沿着裂缝进行突进，从而影响开采效果。在油井生产中，由于井下各裂缝之间的压力和渗透率不同，从而引起各级裂缝间的产能不同，如果不采取措施使各油层协同开采，将导致油井的开采率急剧下降。因此，急需开发一种多级压裂水平井缝间间隔采油方法，该方法采用注入CO₂气体的方式进行开采，同时引入实时注采管理方式进行协调控制。

申请公布号为CN105114048A的发明专利公开了一种水平井分段压裂同井注采采油方法，该方法通过水平井分段压裂，在油层不同部位产生多条垂直于水平井筒的压裂裂缝，选取其中一条裂缝作为流体注入通道，与之相邻的两侧的裂缝作为原油采出通道，驱替原油沿着位于中间的裂缝向两侧裂缝流动；结合双油管分段封隔技术，在水平井内将此裂缝与相邻的两个裂缝进行封隔，流体从中间裂缝注入，驱替原油从两侧相邻的裂缝流至水平井筒，产出液沿着另一个油管通道产出井筒，从而在同一水平井内形成分段同井注采系统。该技术方案比较复杂，在水平井内，每次只能对三条裂缝进行注水和采油，这三条裂缝完成注水和采油后，才能对与其相邻的另外三条裂缝进行注水和采油，可见生产工序多，生产效率低，此外该技术方案不能定量评价总产油量以及每条裂缝的产油量。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：对水平井井筒进行分段压裂，形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝；

步骤二：在水平井井筒中的套管内安装油管Ⅰ和油管Ⅱ，在油管Ⅰ上对应于偶数级裂缝的位置安装流量控制器Ⅰ，在油管Ⅱ上对应于奇数级裂缝的位置安装流量控制器Ⅱ，在油套环形空间内对应于奇数级裂缝与偶数级裂缝之间的位置设置封隔器；

步骤三：在生产初期，利用天然能量开采，自动开启流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ，原油从奇数级裂缝和偶数级裂缝同时产出，并分别进入油管Ⅱ和油管Ⅰ中；

步骤四：当井底压力下降至泡点压力时，利用裂缝间隔注入CO₂开采，向油管Ⅰ中注入CO₂，CO₂进入偶数级裂缝，同时原油从奇数级裂缝产出并进入油管Ⅱ中；

步骤五：当采油产量低于经济极限产量时，停止注入CO₂，同时自动关闭流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ。

本发明的采油方法是针对多级压裂水平井提出的新的能量补充方式，该方式采用CO₂驱替采油。对于低渗透油田来说，注入气体压力比注水压力要低，易于实现注采平衡，并且采用CO₂不会造成储层伤害，不与地层水、岩石和粘土矿物反应，同时能够提高采收率。CO₂对于提高采收率的作用主要表现在以下几个方面：降低原油粘度；使原油体积膨胀；蒸发提取原油中间烃组分；降低界面张力；改变原油密度；降压形成溶解气驱。

本发明的采油方法通过对水平井分段压裂，在油层不同部位产生多条垂直于水平井的压裂裂缝，选取其中偶数级裂缝作为CO₂注入通道，与之相邻的奇数级裂缝作为原油采出通道，驱替原油沿着注气裂缝向与其相邻的两侧裂缝流动；同时结合双油管分段封隔和智能控制技术，在水平井多级压裂裂缝间进行封隔，通过地面电动控制流量控制器的开启和闭合，进而控制井下CO₂的分段注入，从而实现分段裂缝间的同井注采。

优选的是，步骤一中，所述压裂裂缝至少为三级。更为优选的是五级裂缝。

在上述任一方案中优选的是，步骤二中，所述油管Ⅰ和所述油管Ⅱ均与所述套管平行。

在上述任一方案中优选的是，所述油管Ⅰ和所述油管Ⅱ均与所述套管形成油套环形空间。在油套环形空间内设置封隔器，封隔器将套管内的空间分隔为注气通道和采油通道。根据注采裂缝的不同位置，注气通道和采油通道在油套环形空间内交替存在。

在上述任一方案中优选的是，所述油管Ⅰ的末端安装封闭部件。

在上述任一方案中优选的是，所述油管Ⅰ上的流量控制器Ⅰ通过线缆与地面上的实时注采管理系统连接。

在上述任一方案中优选的是，所述油管Ⅱ上的流量控制器Ⅱ通过线缆与地面上的实时注采管理系统连接。

本发明的采油方法中结合了智能控制技术，在地面上设置实时注采管理系统，利用设置在井下的永久性传感器实时采集井下压力、温度、注气流量、采油流量等信息，并通过线缆将采集的信号传输到地面上，然后利用软件平台对采集的数据进行分析和挖掘，同时结合油藏数值模拟分析和优化，形成油藏管理决策信息，并通过控制系统实时反馈到井下，对油层进行生产遥控，进而提高油井产状。

本发明的采油方法通过地面上的实时注采管理系统控制井下所有流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ的开启与关闭，进而实现偶数级裂缝的注气和奇数级裂缝的采油。当生产中出现气体锥进时，可通过调整层段流量来延缓气体锥进。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，开启流量控制器Ⅰ后，油管Ⅰ与偶数级裂缝之间形成注气通道。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，开启流量控制器Ⅱ后，油管Ⅱ与奇数级裂缝之间形成采油通道。

在步骤三中，当地层能量下降较快、产量递减较快或采收率降低时，再利用裂缝间隔注入CO₂开采的方法。

在上述任一方案中优选的是，步骤四中，通过实时注采管理系统监测水平井的井下信息，当某一井段出现气窜时，通过控制实时注采管理系统直接控制与该井段相对应的流量控制器Ⅰ和/或流量控制器Ⅱ的关闭与开启。

本发明的采油方法需要选择适宜的油管尺寸，以保证油管可以顺利下入井中，同时满足要求的注采量。当套管直径为18-20cm时，两个油管的直径优选为5cm；还需要选择适宜的低渗透或致密油藏，油层厚度不小于10m，用于进行水平井井筒分段压裂。水平井井筒沿着底层最小水平主应力方向钻成，为了后续实施分段压裂时能够形成垂直于水平井井筒的径向裂缝，水平井井筒位于油层中部，其长度不小于100m。还要求开采油层部位不含有边底水，因为边底水的存在会在水平井井筒局部形成水锥，导致快速水淹，造成油井大量产水。根据油层物性，将水平井井筒分成若干段，分段进行压裂，每段长度为80-150m。

本发明的多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法具有如下显著效果：(1)利用CO₂驱替开采裂缝间的剩余原油，可大幅度提高原油采收率；(2)通过注采裂缝组合开采，最大限度地将油井中的原油采出，具有良好的开发效果；(3)CO₂注入压力不受井距影响，可根据油层物性确定裂缝间隔，便于控制注采压差和驱替强度；(4)结合智能控制技术，在井下安装流量控制器，通过地面上的实时注采管理系统对不同层位有选择性地进行开启和关闭，从而实现从特定层段生产的目的，也可有效抑制气窜问题；(5)生产过程体现智能化操作，能够根据不同油层物性对不同裂缝的产量或者注入量进行控制或调整，达到合理配产配注，改善缝间流体分布差异；(6)考虑到国内油井井眼尺寸较小的现实需要，采用了电动控制方式，一般流量控制阀的液压驱动方式需要配套的液压控制管线，当井下阀门较多时液压控制管线的安装连接比较困难，当井眼尺寸较小时，该困难尤为突出，而电动控制方式的结构紧凑，特别适合于小井眼场合；(7)通过单口水平井井筒即可达到同时注入CO₂和采油的双重功能，减缓了油井数量对于油田增产的制约，从而大大降低油田开发成本。

附图说明

图1为按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法的一优选实施例在天然能量开采阶段的原理示意图；

图2为按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法的图1所示实施例在裂缝间隔注入CO₂驱替采油过程示意图。

图中标注说明：1-套管，2-油管Ⅰ，3-油管Ⅱ，4-偶数级裂缝，5-奇数级裂缝，6-流量控制器Ⅰ，7-流量控制器Ⅱ，8-油套环形空间，9-封隔器，10-封闭部件，11-线缆。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

如图1和图2所示，按照本发明的多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法的一实施例，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：对水平井井筒进行分段压裂，形成多条垂直于水平井井筒的压裂裂缝；

步骤二：在水平井井筒中的套管1内安装油管Ⅰ2和油管Ⅱ3，在油管Ⅰ2上对应于偶数级裂缝4的位置安装流量控制器Ⅰ6，在油管Ⅱ3上对应于奇数级裂缝5的位置安装流量控制器Ⅱ7，在油套环形空间8内对应于奇数级裂缝5与偶数级裂缝4之间的位置设置封隔器9；

步骤三：在生产初期，利用天然能量开采，自动开启流量控制器Ⅰ6和流量控制器Ⅱ7，原油从奇数级裂缝5和偶数级裂缝4同时产出，并分别进入油管Ⅱ3和油管Ⅰ2中；

步骤四：当井底压力下降至泡点压力时，利用裂缝间隔注入CO₂开采，向油管Ⅰ2中注入CO₂，CO₂进入偶数级裂缝4，同时原油从奇数级裂缝5产出并进入油管Ⅱ3中；

步骤五：当采油产量低于经济极限产量时，停止注入CO₂，同时自动关闭流量控制器Ⅰ6和流量控制器Ⅱ7。

本实施例的采油方法是针对多级压裂水平井提出的新的能量补充方式，该方式采用CO₂驱替采油。对于低渗透油田来说，注入气体压力比注水压力要低，易于实现注采平衡，并且采用CO₂不会造成储层伤害，不与地层水、岩石和粘土矿物反应，同时能够提高采收率。CO₂对于提高采收率的作用主要表现在以下几个方面：降低原油粘度；使原油体积膨胀；蒸发提取原油中间烃组分；降低界面张力；改变原油密度；降压形成溶解气驱。

本实施例的采油方法通过对水平井分段压裂，在油层不同部位产生多条垂直于水平井的压裂裂缝，选取其中偶数级裂缝作为CO₂注入通道，与之相邻的奇数级裂缝作为原油采出通道，驱替原油沿着注气裂缝向与其相邻的两侧裂缝流动；同时结合双油管分段封隔和智能控制技术，在水平井多级压裂裂缝间进行封隔，通过地面电动控制流量控制器的开启和闭合，进而控制井下CO₂的分段注入，从而实现分段裂缝间的同井注采。

步骤一中，所述压裂裂缝为五级。

步骤二中，所述油管Ⅰ2和所述油管Ⅱ3均与所述套管1平行，且均与所述套管1形成油套环形空间8。在油套环形空间8内设置封隔器9，封隔器9将套管内的空间8分隔为注气通道和采油通道。根据注采裂缝的不同位置，注气通道和采油通道在油套环形空间内交替存在。所述油管Ⅰ2的末端安装封闭部件10。所述油管Ⅰ2上的流量控制器Ⅰ6通过线缆11与地面上的实时注采管理系统连接；所述油管Ⅱ3上的流量控制器Ⅱ7通过线缆11与地面上的实时注采管理系统连接。

本实施例的采油方法通过地面上的实时注采管理系统控制井下所有流量控制器Ⅰ和流量控制器Ⅱ的开启与关闭，进而实现偶数级裂缝的注气和奇数级裂缝的采油。当生产中出现气体锥进时，可通过调整层段流量来延缓气体锥进。

步骤三中，开启流量控制器Ⅰ6后，油管Ⅰ2与偶数级裂缝4之间形成注气通道；开启流量控制器Ⅱ7后，油管Ⅱ3与奇数级裂缝5之间形成采油通道。当地层能量下降较快、产量递减较快或采收率降低时，再利用裂缝间隔注入CO₂开采的方法。

步骤四中，通过实时注采管理系统监测水平井的井下信息，当某一井段出现气窜时，通过控制实时注采管理系统直接控制与该井段相对应的流量控制器Ⅰ和/或流量控制器Ⅱ的关闭与开启。

本实施例的采油方法需要选择适宜的油管尺寸，以保证油管可以顺利下入井中，同时满足要求的注采量。当套管直径为18-20cm时，两个油管的直径优选为5cm；还需要选择适宜的低渗透或致密油藏，油层厚度不小于10m，用于进行水平井井筒分段压裂。水平井井筒沿着底层最小水平主应力方向钻成，为了后续实施分段压裂时能够形成垂直于水平井井筒的径向裂缝，水平井井筒位于油层中部，其长度不小于100m。还要求开采油层部位不含有边底水，因为边底水的存在会在水平井井筒局部形成水锥，导致快速水淹，造成油井大量产水。根据油层物性，将水平井井筒分成若干段，分段进行压裂，每段长度为80-150m。

本实施例的多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法具有如下显著效果：(1)利用CO₂驱替开采裂缝间的剩余原油，可大幅度提高原油采收率；(2)通过注采裂缝组合开采，最大限度地将油井中的原油采出，具有良好的开发效果；(3)CO₂注入压力不受井距影响，可根据油层物性确定裂缝间隔，便于控制注采压差和驱替强度；(4)结合智能控制技术，在井下安装流量控制器，通过地面上的实时注采管理系统对不同层位有选择性地进行开启和关闭，从而实现从特定层段生产的目的，也可有效抑制气窜问题；(5)生产过程体现智能化操作，能够根据不同油层物性对不同裂缝的产量或者注入量进行控制或调整，达到合理配产配注，改善缝间流体分布差异；(6)考虑到国内油井井眼尺寸较小的现实需要，采用了电动控制方式，一般流量控制阀的液压驱动方式需要配套的液压控制管线，当井下阀门较多时液压控制管线的安装连接比较困难，当井眼尺寸较小时，该困难尤为突出，而电动控制方式的结构紧凑，特别适合于小井眼场合；(7)通过单口水平井井筒即可达到同时注入CO₂和采油的双重功能，减缓了油井数量对于油田增产的制约，从而大大降低油田开发成本。

本领域技术人员不难理解，本发明的多级压裂水平井缝间间隔CO₂驱采油方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。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。