本發(fā)明涉及石油提高采收率領域，特別是涉及一種多層層狀油藏的立體火驅(qū)方法。

背景技術：

現(xiàn)有技術中采用直井井網(wǎng)開發(fā)層狀油藏，通過井下分層注采管柱，并在每個油層底界以上1米附近的油套環(huán)空位置設置封隔器，向最下部油層注入空氣以維持最下部油層燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱油與煙道氣經(jīng)由一線生產(chǎn)井上返到地面，經(jīng)由氣液分離器分離后從注氣井環(huán)空中注入上部一個油層或多個油層，驅(qū)替原油并進入二線生產(chǎn)井。以此類推，實現(xiàn)層狀油藏的多層火驅(qū)與氣驅(qū)同步開發(fā)。

現(xiàn)有技術只涉及火燒油層技術開發(fā)多層層狀油藏的一種嘗試，但存在如下不足之處：現(xiàn)有技術可以燃燒一個油層，并利用煙道氣驅(qū)替另一個油層，但煙道氣驅(qū)的采收率低；現(xiàn)有技術是火驅(qū)與氣驅(qū)協(xié)同開發(fā)。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種多層層狀油藏的立體火驅(qū)方法，通過在層狀油藏中每一油層中布置水平井，并在水平井周圍布置直井形成聯(lián)合井網(wǎng)實現(xiàn)多層層狀油藏的逐層火驅(qū)開發(fā)。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種多層層狀油藏的立體火驅(qū)方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：對目標油藏進行精細油藏描述，選定立體火驅(qū)的目標油藏；

步驟二：在目標油藏的各油層的底部鉆水平井；

步驟三：在水平井周圍鉆直井，直井與水平井組成一個井組；

步驟四：按照油層埋深由深到淺的順序依次開發(fā)各油層，利用化學點火技術點燃一層油層；

步驟五：持續(xù)向水平井中注入空氣，維持油層的燃燒；

步驟六：利用直井產(chǎn)液產(chǎn)氣，保持火驅(qū)過程持續(xù)進行；

步驟七：當直井達到關井條件時關閉直井，同時調(diào)整其他井的注采氣速度，保證井組的注采保持平衡；

步驟八：當油層中所有直井全部關閉后，立即關閉水平井，結束油層的火驅(qū)過程，然后啟用其相鄰的上一層中的水平井，重復步驟四至步驟七；

步驟九：重復步驟五至步驟八直至開發(fā)完所有油層。

優(yōu)選地，在上述方法中，目標油藏滿足如下條件：油層層數(shù)≥2；隔層連續(xù)分布，厚度≥2m；油層邊界有斷層或巖性遮擋，不與水體相連；油藏平均滲透率>100mD；油藏平均孔隙度>16％；油藏平均含油飽和度>35％；單油層平均厚度為3m-30m；油藏條件下原油粘度<10000mPa·s。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟二水平井滿足如下條件：

(1)水平井位于其所在油層底部，距油層底部約3-7m；

(2)水平井的垂直段應采用耐高溫套管和水泥固井，水泥返高達到井口，固井質(zhì)量應滿足高溫注蒸汽的要求，耐受溫度不低于300℃；

(3)水平井的水平段采用繞絲篩管防砂完井；

(4)每一個井組中的水平井分布在不同的層位，但其水平段應在周圍直井所圈定的區(qū)域內(nèi)，直井所圈定的區(qū)域是指圖2和圖3中井3～10的連線所圈定的區(qū)域，并與周圍直井保持一定的井距，井距優(yōu)選為30-100m。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟三直井滿足如下條件：

(1)直井需完全穿透所有油層；

(2)直井應采用套管固井，水泥返高到井口；

(3)直井采用射孔完井采油，可從下到上逐層射孔，開采下部油層時上部油層不必射開；

(4)直井應綜合考慮與中間各層水平井之間的距離，做到均勻分布在水平井周圍；

(5)直井井位的確定還應考慮油藏的各向異性和非均質(zhì)性特點；

(6)直井與水平井水平段的平面距離應在50-150m之間，具體數(shù)值需要根據(jù)油藏物性和原油粘度、地層溫度等多種條件，結合實驗室研究和數(shù)值模擬結果綜合確定；

(7)直井與水平井水平的之間的平面距離應保證水平井有足夠的注氣能力；

(8)一個井組中直井的數(shù)量為4-10口；

(9)井組中直井應均勻分布在水平井周圍，保證水平井注入的空氣可以向周圍均勻推進。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟五化學點火方法可采用目前常規(guī)的化學點火技術，但要保證油層被高溫點燃，點燃后油層溫度應達到450℃以上；目前已發(fā)表的火燒油層化學點火方法有一種火燒油層的化學點火方法(公開號CN104453819A，申請?zhí)朇N201410641860.3)和一種火燒油層的化學點火劑及其制備方法和應用(公開號CN105646115A，申請?zhí)朇N201511005816.4)。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟五所述注入空氣的速率滿足如下條件：

(1)注空氣速率應根據(jù)火驅(qū)相關理論和油藏工程原則設計，保證火驅(qū)前緣能夠穩(wěn)定推進而不至熄滅。該步驟可以參考現(xiàn)有方式進行。相關技術是現(xiàn)有技術，具體可參考《In-situ combustion handbook-principles and practices》作者Partha S.Sarathi。

注氣速率的設計公式為：

A＝205.57+0.483h+435.37So+0.0301k

A：單位井控面積單位油層厚度的注空氣量，1000Sm³/(m²·m)；

h：油層厚度，m；對水平井，h指水平井段長度；

So：含油飽和度，小數(shù)；

k：油層滲透率，mD；

井控面積指一個井組控制的油層的面積與井數(shù)的比。

(2)注空氣速率隨著火驅(qū)開發(fā)的進行而逐漸增加。

(3)注空氣速率應根據(jù)油層厚度、水平段長度、儲層滲透率和火驅(qū)進程而確定。

在上述方法中，一般情況下，單位水平井長度、單位油層厚度的注空氣量初期為0.5-2.0Nm³/day，中期為2.0-6.0Nm³/day，后期為6.0-10.0Nm³/day，這里的階段是按點火后的生產(chǎn)時間來劃分：初期(指點火后1年以內(nèi))，中期(指點火后1-2年)，后期(指點火后2年以上)。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟六所述直井的生產(chǎn)制度按如下原則進行控制：

(1)生產(chǎn)井安裝井下氣液分離裝置，保證氣體沿油套環(huán)空排除，液體從油管采出；

(2)監(jiān)測單井日產(chǎn)氣量、氣體組分，如果氧氣濃度超過安全值立即關井；

(3)根據(jù)火驅(qū)相關理論制定單井日產(chǎn)氣量，并根據(jù)火驅(qū)推進情況進行調(diào)整，保證火驅(qū)前緣在水平井周圍均勻推進，即保持各生產(chǎn)井的累計產(chǎn)氣量大致相等；

(4)產(chǎn)出氣體若含有污染環(huán)境的組分凈化后再排放，所排放的氣體滿足當?shù)丨h(huán)境保護法規(guī)的要求。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟七所述直井滿足如下條件之一時立即關井：

(1)所述直井的井底溫度超過150℃；

(2)產(chǎn)出氣體中的氧氣濃度超過3％；

關井后，及時調(diào)整其他井的注采氣速度，保證注采大致平衡；當所述直井較少時，適時減少所述水平井的日注氣量；如果所有井都關閉，則所述油層的火驅(qū)過程結束。

優(yōu)選地，在上述方法中，步驟八的實施滿足以下原則：

(1)堅持從下到上逐層燃燒的立體動用模式，從下到上的燃燒模式可以充分利用下部油層在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量預熱上部油層；

(2)不應跨層開發(fā)，跨層開發(fā)不利于火驅(qū)熱量的利用和生產(chǎn)井的分層開發(fā)相關工藝的實施；

(3)每個油層由于物性的差異，火驅(qū)動態(tài)參數(shù)也需要隨之調(diào)整?；痱?qū)動態(tài)參數(shù)主要是指單位水平井長度、單位油層厚度的注入空氣的速率。其調(diào)整方法需利用油藏數(shù)值模擬技術。

現(xiàn)有技術與本發(fā)明的最重要的區(qū)別在于現(xiàn)有技術實現(xiàn)的是火驅(qū)與氣驅(qū)協(xié)同開發(fā)，而本發(fā)明旨在實現(xiàn)多層火驅(qū)開發(fā)。

本發(fā)明的多層層狀油藏的立體火驅(qū)方法通過在層狀油藏中每一油層中布置水平井，并在水平井周圍布置直井形成聯(lián)合井網(wǎng)實現(xiàn)多層層狀油藏的逐層火驅(qū)開發(fā)，其利用水平井和直井井網(wǎng)按油藏埋深從深到淺依次采用火驅(qū)開發(fā)每一層油層，整個火驅(qū)過程可以共用一套井網(wǎng)進行，采出程度和采油速度快。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種典型井網(wǎng)示意圖。

圖2為本發(fā)明的井網(wǎng)中最底部油層的井網(wǎng)俯視圖。

圖3為本發(fā)明的井網(wǎng)中相鄰的上一層油層的井網(wǎng)俯視圖。

主要附圖符號說明：

1 水平井

2 水平井

3-10 水平井周圍的直井

11 相鄰的上一層油層

12 最底部油層

13 油層之間的隔層

14 井網(wǎng)邊界。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。

實施例

本實施例提供了一種多層層狀油藏的立體火驅(qū)方法，該方法包括以下步驟：

(1)選定目標油藏：中國東部某油田中一油藏為多層層狀油藏，含有4個主力油層，每一油層的厚度約20m，油層之間的隔層13發(fā)育良好，油層邊界封閉性較好。油藏滲透率為1000mD，平均孔隙度為23％，初始平均含油飽和度為60％，油藏埋深為1000m，地層溫度為60℃，油藏原始壓力為9MPa，油藏條件下原油粘度為500mPa·s。經(jīng)過20年的蒸汽吞吐開發(fā)，目前油藏平均含油飽和度為40％。

充分利用原有蒸汽吞吐的直井，選定一個井組作為多層立體火驅(qū)技術的應用井組，井網(wǎng)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的應用范圍為多層，這里為清晰起見，標出2層以說明井網(wǎng)的構造，包括相鄰的上一層油層11、最底部油層12和油層之間的隔層13，相鄰的上一層油層11中間部位布置的水平井1垂向上與相鄰的上一層油層11底部距離為5m，最底部油層12中間部位布置的水平井2垂向上與下部油層底部距離為5m。

(2)在井組中間為每一個主力油層新鉆一口水平井。水平井距油層底部5m；水平井的垂直段采用耐高溫套管和水泥固井，水泥返高達到井口，固井耐受溫度不低于300℃；水平井的水平段采用繞絲篩管防砂完井。

每一層中的水平井軌跡的x坐標和y坐標相近，僅垂向上的位置不同。各水平井的水平段的位置如圖2和圖3所示，與井6和井10處于同一直線上。水平段長度為300m，其兩端與井6和井10的距離相等，均為50m。每個油層中的水平井距離其油層底部距離為5m。

(3)選定井組為反九點井網(wǎng)，其8口直井的井位如圖2和圖3中的3-10所示，是規(guī)則的長方形井網(wǎng)，圖2和圖3中的井網(wǎng)邊界14，這里僅代表人為設定的井網(wǎng)與井網(wǎng)之間的邊界線，實際油藏中井網(wǎng)與井網(wǎng)之間可能并沒有封閉邊界。井3和井4之間、井4與井5之間、井7與井8之間、井8與井9之間的距離都為200m。井3與井10、井10與井9、井5與井6、井6與井7之間的距離為100m。

(4)從最底部油層12開始進行火驅(qū)開發(fā)。采用封隔器將最底部油層12與相鄰的上一層油層11隔開，先開發(fā)最底部油層12。

(5)利用化學點火方法，優(yōu)選中國專利CN104453819一種火燒油層的化學點火方法中的化學點火方法，在最底部油層12中的水平井2中點火，啟動高溫燃燒過程，點火后需保證油層溫度達到450℃以上，并持續(xù)注入空氣。根據(jù)油藏工程計算，水平井的空氣注入量初期為6000Nm³/day，生產(chǎn)2個月，之后每三個月調(diào)整一次注空氣量，每次調(diào)整時都在原有注氣量的基礎上增加3000Nm³/day，直至注氣量達到80000Nm³/day，之后將保持注氣量不變進行生產(chǎn)。

(6)生產(chǎn)井的日產(chǎn)氣量應保持注采平衡而設定，即8口生產(chǎn)井的總的日產(chǎn)氣量略小于水平井的日注氣量。直井的生產(chǎn)過程還應符合如下要求：①生產(chǎn)井安裝井下氣液分離裝置，保證氣體沿油套環(huán)空排除，液體從油管采出；②監(jiān)測單井日產(chǎn)氣量、氣體組分，如果氧氣濃度超過安全值應該立即關井；③根據(jù)火驅(qū)推進情況進行調(diào)整，保證火驅(qū)前緣在水平井周圍均勻推進，即保持各生產(chǎn)井的累計產(chǎn)氣量大致相等；④產(chǎn)出氣體若含有污染環(huán)境的組分應該凈化后再排放，所排放的氣體應滿足當?shù)丨h(huán)境保護法規(guī)的要求。

(7)當生產(chǎn)井達到如下條件之一時關閉該生產(chǎn)井：①生產(chǎn)井的井底溫度超過150℃，②產(chǎn)出氣體中的氧氣濃度超過3％。關閉后調(diào)整其他生產(chǎn)井的產(chǎn)氣量，保證注采大致平衡。

(8)當所有生產(chǎn)井全部關閉后，停止水平井的注氣，井組該油層的火驅(qū)過程結束。關閉該油層中的水平井。利用水泥灰塞等措施關閉直井生產(chǎn)井在該層段的射孔。然后開啟步驟(7)中相鄰的上一層油層11中的水平井1，利用封隔器將生產(chǎn)井該層段的射孔段與其他層位分隔開，保證直井僅從該層段生產(chǎn)。

(9)重復步驟(5)-(8)直至生產(chǎn)完所有油層。

本實施例提供的多層層狀油藏的立體火驅(qū)技術按油藏埋深從深到淺依次采用火驅(qū)開發(fā)每一層油層，整個火驅(qū)過程可以共用一套井網(wǎng)進行，采出程度和采油速度快。