專利名稱：一種富氣驅(qū)水/氣交替注入方法
技術領域：
本發(fā)明屬于注氣提高原油采收率技術，尤其涉及一種富氣驅(qū)水/氣交替注入方法。
背景技術：
通常用來注氣提高采收率的氣體大致分為烴類氣體(甲烷(也稱干氣)、液化石油氣等)和非烴類氣體(co2、n2及煙道氣等)。而烴類氣又可根據(jù)中間組分(C2 C6)的含量分為富氣(通常由甲烷和液化石油氣按一定配比配制，C2 C6組分含量一般在30% 50%之間)和貧氣，兩者與地下原油傳質(zhì)機理也有所不同，富氣驅(qū)以凝析作用為主，貧氣驅(qū)以蒸發(fā)(也稱汽化)作用為主。與貧氣驅(qū)相比，富氣驅(qū)替效率高，適應油藏地質(zhì)條件范圍寬，但影響驅(qū)替效果的因素也多，同時注入富氣的成本相對較高。因此，在實際應用中富氣利用率既驅(qū)替效果是關注的焦點。在注氣過程中，流度控制是核心問題。為改善不利流度比影響，有效提高注入氣波及效率，改善富氣驅(qū)替原油效果，水/氣交替(Water-altering-gas,簡稱WAG)注入廣泛采用，并逐漸發(fā)展成了普通型WAG、Hybrid WAG(在一個大氣段塞后設計一小段塞WAG型)、SWAG(水氣同時注入型)、Tapering及DUWAG (與Tapering類似,段塞逐漸縮小的WAG型)等。當前，在各型WAG注入方案優(yōu)化設計時，先設定一組或多組方案，后據(jù)各組方案的模擬驅(qū)替效果(如采收率、換油率(產(chǎn)油量/注氣量)、累計凈現(xiàn)金流等)的評價指標的優(yōu)劣來選擇最佳方案。這種傳統(tǒng)的設計思路忽略了富氣注入量與波及范圍內(nèi)剩余油量之間的定量關系。同時，在各型富氣驅(qū)WAG中現(xiàn)行的方案優(yōu)化評價指標存在缺陷或取參數(shù)難的問題。在富氣驅(qū)替過程中富氣中大量的中間組分凝析到原油中并最終以液態(tài)相存在于產(chǎn)出油中，不宜準確地計算出產(chǎn)出油中這部分凝析烴的產(chǎn)量；換油率指標忽略了注入富氣的回采率，富氣回采率影響著整個項目經(jīng)濟效益；而累計凈現(xiàn)金流指標存在取參數(shù)難的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是:提供一種新的富氣驅(qū)WAG方法，該方法為富氣驅(qū)EWAG (EfficientWAG，高效率水/氣交替)注入方法，可定量確定每個WAG注入周期中的富氣注入量、水注入量以及總WAG周期數(shù)，能使注氣項目獲得最大采收率與經(jīng)濟效益。本發(fā)明的技術方案:一種富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，采用受效油井產(chǎn)出氣密度作為確定每個WAG注入周期中的富氣注入量、水注入量和總WAG周期數(shù)的指標。所述富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，根據(jù)受效油井產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上產(chǎn)出氣密度的變化特征確定每個WAG注入周期中的富氣注入量、水注入量和總WAG周期數(shù)。所述富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，包括如下步驟:I)獲得注入富氣和受效油井伴生氣密度；2)將富氣從注入井中持續(xù)注入，連續(xù)獲取受效油井產(chǎn)出氣密度，根據(jù)累計注入量和產(chǎn)出氣密度值，繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，累計注入量用PV(空隙體積)表示；3)在產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上出現(xiàn)產(chǎn)出氣密度的明顯下降點A ;A點后產(chǎn)出氣密度持續(xù)低值后出現(xiàn)上升拐點B，停止注入富氣；計算當前WAG周期的富氣注入量;4)注入井重新注入富氣達到3)步驟計算的當前WAG周期的富氣注入量時停止注入富氣，開始注水，從B點繼續(xù)繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，在繼續(xù)繪制的產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上出現(xiàn)產(chǎn)出氣密度值的上升期、下降期和穩(wěn)定平臺期，在下降期到穩(wěn)定平臺期的平臺期拐點C出現(xiàn)后，停止注水；計算當前WAG周期的注水量；5)注入井重新注水，達到4)步驟計算出的當前WAG周期的注水量時停止注水，開始注入富氣，從C點繼續(xù)繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，按照步驟2)到步驟4)進行下一 WAG周期注入；6)當新的WAG周期的產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上不再出現(xiàn)下降點A時，停止注富氣，注入井中注水，結束WAG周期。所述上升拐點B可以通過觀察產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線獲得，或者通過對產(chǎn)出氣密度低值到上升段進行多項式擬合回歸后求多階導數(shù)獲得。所述當前WAG周期的富氣注入量為:當前WAG周期B點對應的累計注入量減去當前WAG周期A點或前一 WAG周期C點對應的累計注入量。所述平臺期拐點C可以通過觀察產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線獲得，或者通過對產(chǎn)出氣密度下降到平臺期段進行多項式擬合回歸后求多階導數(shù)獲得。所述當前WAG周期的注水量為:當前WAG周期C點對應的累計注入量減去當前WAG周期B點對應的累計注入量。所述富氣驅(qū)水/氣交替注入方法在計算機上模擬進行，采用具備組分模擬功能的數(shù)值模擬平臺進行模擬。本發(fā)明的原理:富氣驅(qū)WAG注入過程示意圖見圖1。其凝析過程特征為:1)當注入氣與油藏流體接觸時，富氣的中間烴(C2 C6)組分凝析到原油中，注入氣逐漸變貧，最終失去凝析能力；2)失去凝析能力的貧氣超覆原油向前運動；3)當更多的注入富氣進入油藏時，大量中間組分凝析到混合帶后緣，原油性質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化并變得易于流動，并被后續(xù)注入的驅(qū)替劑驅(qū)替從油井產(chǎn)出；4)油井生產(chǎn)特征表現(xiàn)為:一段貧氣后是混合帶。從凝析過程得知，當大量失去凝析能力的貧氣超覆油藏流體達到油井井底并產(chǎn)出后，受貧氣的影響，油井產(chǎn)出氣中C2 C6組分含量與伴生氣中的C2 C6組分含量相比有所下降；當波及區(qū)內(nèi)原油被適量富氣“徹底”富化形成混合帶并從油井產(chǎn)出后，油井產(chǎn)出氣中C2 C6組分含量恢復到伴生氣的水平。該階段富氣利用率最高，相應地富氣的驅(qū)替效率也最高。反之，當富氣注入量不足，被富化的原油量有限，部分原油繼續(xù)殘余在地下，原油采收率較低；當富氣過剩時，后續(xù)過剩的富氣未與足夠原油充分凝析并完全喪失凝析能力后就被逐漸排出，此時富氣利用率就會降低，單位體積富氣驅(qū)替效率變差，油井產(chǎn)出氣中C2 C6組分含量將會遠高于伴生氣中的含量，并隨著這種不利程度的加劇，油井產(chǎn)出中C2 C6含量上升并迅速接近注入富氣的水平。
在注富氣階段，由于注入富氣的擴散和彌散等因素，地層中會形成一定量的殘余富氣(喪失部分凝析能力的注入富氣)飽和度。氣-水切換后，注入水驅(qū)替殘余在地層中的殘余富氣，殘余富氣從油井產(chǎn)出量增加，油井產(chǎn)出氣中C2 C6組分含量保持在相對較高的水平；當注入水波及到整個富氣波及區(qū)并在某種程度上到達改善和調(diào)整波及區(qū)油水系統(tǒng)重新分布的目的時，殘余富氣產(chǎn)出量下降，產(chǎn)出氣中C2 C6組分含量下降到某一值并逐漸趨于穩(wěn)定。該階段單位體積水段塞的富氣回采率最高。反之，如注水量不足，一方面影響富氣的回采率，另一方面達不到改善和調(diào)整波及區(qū)油水系統(tǒng)重新分布及擴大后續(xù)富氣波及體積的目的；如水段塞過量時，單位體積水段塞的殘余富氣回采率變差。在富氣驅(qū)WAG過程中，無論是實驗室還是在礦場，實時監(jiān)測產(chǎn)出氣中每個組分含量的變化是不實際的。如上所述，C2 C6組分含量的變化可以反映富氣利用率，表征富氣驅(qū)替效率。而在給定溫度、壓力條件下，產(chǎn)出氣中C2 C6組分含量的變化可以用更易獲取的物理量(氣體密度)來間接表征，產(chǎn)出氣密度與產(chǎn)出氣C2 C6中間組分含量呈正相關關系O本發(fā)明的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，采用受效油井產(chǎn)出密度變化特征來定量設計各WAG周期中富氣利用率高的氣段塞與殘余富氣回采率大的水段塞，以及總WAG周期數(shù)，能使注氣項目獲得最大采收率與經(jīng)濟效益，經(jīng)實驗室與其它類型WAG注入方法比較，在采收率與累計凈現(xiàn)金流等指標上具有明顯的優(yōu)勢。


圖1是富氣驅(qū)WAG注入不意圖；圖2是WAG注氣階段油井產(chǎn)出氣密度與注入井累計注入量關系曲線；圖3是WAG注水階段油井產(chǎn)出氣密度與注入井累計注入量關系曲線；圖4是EWAG實施例中的油井產(chǎn)出氣密度與注入井累計注入量關系曲線。
具體實施例方式本發(fā)明的技術方案:一種富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，包括如下步驟:1、實驗室計算標況條件下注入富氣和受效油井伴生氣密度，單位kg/m3。2、將富氣從注入井中持續(xù)注入，連續(xù)獲取受效油井產(chǎn)出氣密度，根據(jù)累計注入量和產(chǎn)出氣密度值，繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，累計注入量用PV(空隙體積)表示；當油井產(chǎn)出氣密度達到注入富氣密度的90%以上時停止注入；3、在第2步繪制的產(chǎn)出氣密度與累計注入量曲線上(如圖2所示)，觀察油井產(chǎn)出氣密度變化特征。找出油井產(chǎn)出氣密度明顯下降點，標記為A點。在A點后呈現(xiàn)產(chǎn)出氣密度下降并保持低值相對一段時間后出現(xiàn)迅速上升特征，找出產(chǎn)出氣密度低值到上升段第I個拐點，并標記為B點。B點可通過觀察法或?qū)Ξa(chǎn)出氣密度低值到上升段進行多項式擬合回歸后求多階導數(shù)獲得。則當前WAG周期的富氣注入量為:當前WAG周期B點對應的累計注入量減去當前WAG周期A點或前一 WAG周期C點對應的累計注入量。4、在第3步后，注入井重新連續(xù)注入富氣，當富氣注入量達到第3步確定的當前周期富氣注入量時注入井接換成注水，接著B點繼續(xù)繪制油井產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線。當出現(xiàn)產(chǎn)出氣密度下降并趨于穩(wěn)定的平臺期時停止注入；第4步中注入當前WAG周期的富氣量這一階段產(chǎn)出氣密度變化情況不繪制在產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上。5、在第4步繪制的產(chǎn)出氣密度與累計注入量曲線上(如圖3所示)，觀察油井產(chǎn)出氣密度變化特征。在B點后產(chǎn)油井產(chǎn)出氣密度呈現(xiàn)先上升后下降并趨于穩(wěn)定特征，找出產(chǎn)出氣密度高值到穩(wěn)定段的拐點，并標記為C點。C點可通過觀察法或者通過對產(chǎn)出氣密度下降到平臺期段進行多項式擬合回歸后求多階導數(shù)獲得。則當前WAG周期的注水量為:當前WAG周期C點對應的累計注入量減去當前WAG周期B點對應的累計注入量；6、在第5步后，注入井接著富氣注入結束點重新注水并達到當前WAG周期的注水量時開始注富氣，接著當前WAG周期產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線C點繼續(xù)繪制曲線，重復第2步 第5步開始下一周期WAG注入。第6步中注入當前WAG周期的注水量這一階段產(chǎn)出氣密度變化情況不繪制在產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上。7、當前WAG周期中注富氣初時的產(chǎn)出氣密度與前一 WAG周期結束注水時的產(chǎn)出氣密度相比，如當前WAG周期的產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上無明顯的下降點A出現(xiàn)且迅速上升，則停止注入富氣，注入井開始注水，結束WAG注入周期。對注入富氣、受效油井 伴生氣密度和受效油井產(chǎn)出氣密度可在計算機上模擬計算的方式獲得，其方法是本領域技術人員熟知的技術，在此不進行贅述。下面以本發(fā)明的實際運用，富氣驅(qū)高效水/氣交替(簡稱富氣驅(qū)EWAG)注入段塞模擬設計的實例來進一步說明本發(fā)明的方法。實施例:以某區(qū)塊實際資料，結合Eclipse E300組分數(shù)值模擬器進行富氣驅(qū)EWAG注入詳細說明。I)用于EclipSe-E300組分模擬器數(shù)據(jù)的準備。M區(qū)塊屬于中-高孔高滲海相砂巖油藏，平均埋深1400m。研究區(qū)目標層位平均油層厚度7.8m，平均孔隙度21%，平均滲透率1464mD ;油藏飽和壓力11.4MPa，目前地層壓力10.2MPa，油藏溫度83.9°C ;原油粘度0.515mPa.S。研究區(qū)目標層位高含水停產(chǎn)，采出程度高達55.4%。用研究區(qū)目標層油藏儲層參數(shù)建立了一個不規(guī)則三層網(wǎng)格模型。選擇“一注五采”井組開展研究，井組控制區(qū)1.025km2，孔隙體積170.5X 104m3，原始地質(zhì)儲量130.19X 104m3，剩余地質(zhì)儲量 57.97X 104m3。用 Eclipse-E300(2006 版)建立了 9 組分模擬數(shù)值模型。用37%的液化石油氣和63%干氣組分注入富氣開展模擬研究。原油、干氣、LPG組成見表I。注入井定注入量600m3/d (地下體積)，受效油井控制井底壓力lOMPa。關井條件為綜合含水率98%。表I原油與注入氣摩爾組成
權利要求
1.一種富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，采用受效油井產(chǎn)出氣密度作為確定每個WAG注入周期中的富氣注入量、水注入量和總WAG周期數(shù)的指標。
2.根據(jù)權利要求1所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，所述富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，根據(jù)受效油井產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上產(chǎn)出氣密度的變化特征來確定每個WAG周期中富氣注入量、水注入量及總WAG周期數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，所述富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，包括如下步驟: O獲得注入富氣和受效油井伴生氣密度； 2)將富氣從注入井中持續(xù)注入，連續(xù)獲取受效油井產(chǎn)出氣密度，根據(jù)累計注入量和產(chǎn)出氣密度值，繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，累計注入量用PV(空隙體積)表示； 3)在產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上出現(xiàn)產(chǎn)出氣密度的明顯下降點A；A點后產(chǎn)出氣密度持續(xù)低值后出現(xiàn)上升拐點B，停止注入富氣；計算當前WAG周期的富氣注入量； 4)注入井重新注入富氣達到3)步驟計算的當前WAG周期的富氣注入量時停止注入富氣，開始注水，從B點繼續(xù)繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，在繼續(xù)繪制的產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上出現(xiàn)產(chǎn)出氣密度值的上升期、下降期和穩(wěn)定平臺期，在下降期到穩(wěn)定平臺期的平臺期拐點C出現(xiàn)后，停止注水；計算當前WAG周期的注水量； 5)注入井重新注水，達到4)步驟計算出的當前WAG周期的注水量時停止注水，開始注入富氣，從C點繼續(xù)繪制產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線，按照步驟2)到步驟4)進行下一 WAG周期注入； 6)當新的WAG周期的產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線上不再出現(xiàn)下降點A時，停止注富氣，注入井中注水，結束WAG周期。
4.根據(jù)權利要求3所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，所述上升拐點B通過觀察產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線獲得，或者通過對產(chǎn)出氣密度低值的平臺期到上升段進行多項式擬合回歸后求多階導數(shù)獲得。
5.根據(jù)權利要求3所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，當前WAG周期的富氣注入量為:當前WAG周期B點對應的累計注入量減去當前WAG周期A點或前一 WAG周期C點對應的累計注入量。
6.根據(jù)權利要求3所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，所述平臺期拐C點通過觀察產(chǎn)出氣密度與累計注入量關系曲線獲得，或者通過對產(chǎn)出氣密度下降到平臺期段進行多項式擬合回歸后求多階導數(shù)獲得。
7.根據(jù)權利要求3所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，當前WAG周期的注水量為:當前WAG周期C點對應的累計注入量減去當前WAG周期B點對應的累計注入量。
8.根據(jù)權利要求3所述的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，其特征在于，所述富氣驅(qū)水/氣交替注入方法在計算機上模擬進行，采用具備組分模擬功能的數(shù)值模擬平臺進行模擬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，采用受效油井產(chǎn)出氣密度作為確定每個WAG注入周期中的富氣注入量、水注入量和總WAG周期數(shù)的指標。本發(fā)明的富氣驅(qū)水/氣交替注入方法，采用受效油井產(chǎn)出密度變化特征來定量設計各WAG周期中富氣利用率高的氣段塞與殘余富氣回采率大的水段塞，以及總WAG周期數(shù)，能使注氣項目獲得最大采收率與經(jīng)濟效益，經(jīng)實驗室與其它類型WAG注入方法比較，在采收率與累計凈現(xiàn)金流等指標上具有明顯的優(yōu)勢。
文檔編號E21B43/16GK103114830SQ20131008653
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權日2013年3月19日
發(fā)明者王生奎, 魏旭光, 李拓, 于春生, 李一波, 張鳳麗, 魏躍進 申請人:王生奎