专利名称：一种用于层状超稠油油藏的开采方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超稠油(粘度大于50000mPa. s)热采方法及系统，特别是关于一 种用于层状超稠油油藏的开采方法及系统。
背景技术：
根据我国的稠油分类标准，粘度大于50000mPa. s的原油属于超稠油，以辽河油田 曙一区的超稠油为例，超稠油地面脱气原油粘度高达20X 104mPa.s左右，可流动温度约为 80°C，当油层温度低于80°C时，原油在底层条件下不流动，油井产量迅速下降到零。由于超 稠油的流动性太差，导致超稠油热采的投资较高，开采风险比普通油藏大，因此针对不同油 藏条件选择适当的开采方式尤为重要。目前世界范围内超稠油热采的主要方法包括蒸汽辅助重力泄油(SAGD)和蒸汽吞 吐两种。蒸汽辅助重力泄油技术在加拿大和我国辽河油田已经成功应用，其原理是在注汽 井中注入蒸汽，蒸汽在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热 交换，加热后的原油和蒸汽冷凝水靠重力作用泄到下面的水平生产井中产出。蒸汽辅助重 力采油技术的采收率在40%-60%，适用于开采单层超稠油油藏，但对于油层间存在隔层 和夹层的层状超稠油油藏，由于层状超稠油油藏存在单层厚度小、逐层上返开采的投入产 出比低、难以实现充分的层间加热等问题，因此无法采用蒸汽辅助重力采油技术。除此之 外，由在辽河油田和新疆克拉玛依油田的超稠油油藏开展的蒸汽辅助重力泄油现场试验表 明，如果在层状超稠油油藏中使用蒸汽辅助重力采油技术，水平生产井中蓄水量超标，其控 水难度远大于直井。蒸汽吞吐技术是一项比较成功的稠油开采技术，其原理是通过蒸汽加热油层中的 原油，使其粘度降低，对于压力高的油层，油层的弹性能量在加热油层后以驱动能量的方式 释放出来。但是作为一种降压式开采方法，随着蒸汽吞吐轮次增加，近井地带油层压力下 降，远井地带超稠油流动困难，使得吞吐产量迅速递减，因此蒸汽吞吐的开采原理决定了其 最终采收率不高，蒸汽吞吐开发超稠油的采收率普遍在10% -20%。由于蒸汽吞吐在近井 筒附近形成的高温、高泄压区域，使得后续的蒸汽驱采难以实现。目前没有一种适宜的蒸汽 吞吐后驱替技术，来提高层状超稠油的可采储量，从根本上扭转层状超稠油油藏吞吐产量 递减快、驱替产量不足的局面。
发明内容
本发明的目的是提出一种通过多种井型组合的方式进行注蒸汽开采，尽可能扩大 蒸汽波及体积，增大层状超稠油的可采储量，还可灵活调整超稠油蒸汽驱采的见效方向，从 而提高采收率的用于层状超稠油油藏的开采方法，以及用于实现上述开采方法的开采系 统。本发明所述的一种用于层状超稠油油藏的开采方法，包括以下步骤1)在开采区内设置两口或两口以上的多底井，并在所述开采区内设置一中心注汽井和一口以上的生产井；2)关闭所述中心注汽井和生产井，利用所述多底井进行蒸汽吞吐，直至油层中的 温度达到原油粘度-温度关系曲线的二阶拐点所对应的温度为止，进行步骤3)；3)打开所述多底井和中心注汽井同时向油层中注入蒸汽，注入完毕后进行步骤 4)；4)将所述多底井关闭进行焖井，同时关闭所述中心注汽井，或使所述中心注汽井 保持低速注入状态；5)打开所述生产井进行蒸汽驱采。所述生产井的数目为8，所述生产井与中心注汽井组成反九点正方形井网。所述步骤4)中，如果所述蒸汽吞吐过程中油层被充分加热，则可延长焖井时间， 如果油层厚度薄，则缩短焖井时间。所述步骤5)中，所述蒸汽驱采启动时，先打开离所述中心注汽井较远的生产井， 当较远的生产井达到设计液量后，再打开离所述中心注汽井较近的生产井。所述步骤5)中，如有生产井的液量不达标，关闭所有生产井，重复步骤4)。所述步骤5)中，打开所述多底井配合所述中心注汽井和生产井调整蒸汽驱采的 见效方向。一种实施上述用于层状超稠油油藏的开采方法的开采系统，它包括设置在开采区 内的多底井、一中心注汽井和一口或一口以上的生产井；其中所述中心注汽井设置在所述 多底井形成的蒸汽波及区域中央，所述生产井在所述蒸汽波及区域周围组成井网。所述蒸汽波及区域能够控制整个开采区。所述井网的配置要能够捕获蒸汽波及区域内所有的可动油。所述井网为反九点正方形井网或不规则井网。所述多底井的数目为两口或两口以上。本发明的技术效果如下本发明首先通过多底井进行蒸汽吞吐，对层状超稠油油藏进行预热，获取较大的 蒸汽吞吐采油量，蒸汽吞吐开采结束后打开多底井和中心注汽井，同时向层状超稠油油藏 注入大量的蒸汽，再经过一段时间的多底井和中心注汽井进行焖井的过程，通过蒸汽携带 的热量降低超稠油的粘度并尽快建立注采井间生产压差，以利于后续驱替过程的实现；当 井间测温显示层状超稠油油藏温度已经升至超稠油可流动温度后，先打开距离中心注汽井 较远的生产井，当这些距离较远井达到设计液量时，再打开其余生产井，进入蒸汽驱采状 态。本发明使用多底井进行蒸汽吞吐，初步使油藏能量衰竭，为后续蒸汽驱油过程的启动提 供了温度和压力条件，同时还可获得一部分原油产量。在进入蒸汽驱采状态后，当进行多底井和中心注汽井组合注汽时，由于多底井可 根据多层超稠油油藏的特点，在一个主井筒中侧钻多条分支井深入油藏各个油层中，对整 个开采范围进行立体全面的加热，在中心注汽井的配合下形成尽可能大的蒸汽波及区域， 提高超稠油的流动性并改善油水流度比，解决层状超稠油粘度高、难以驱动，蒸汽驱扫范围 小的问题。本发明在转汽驱初期开展注汽井与多底井同时注汽、焖井的步骤，可以快速提高 油层温度并补充地层能量，以利于后续驱替过程的尽快实现。
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本发明在生产中还可根据不同生产井的液量达标情况，重复多轮焖井步骤，或配 合相应的生产井开、关，灵活调整超稠油蒸汽驱采的见效方向，从而尽可能增大层状超稠油 油藏的可采储量。由于本发明的开采过程可包括吞吐加热和蒸汽驱采两个步骤进行，其中方向性驱 采的设计可解决普通超稠油油藏蒸汽吞吐后转驱，易发生注采井间窜流的问题。本发明使用多底井进行蒸汽吞吐，初步使油藏能量衰竭，为后续蒸汽驱油过程的 启动提供了温度和压力条件，同时还可获得一部分原油产量。在进入蒸汽驱采阶段后，当 进行多底井和中心注汽井组合注汽时，由于多底井可根据多层超稠油油藏的特点，在一个 主井筒中侧钻多条分支井深入油藏各个油层中，对整个开采范围进行立体全面的加热，在 中心注汽井的配合下形成尽可能大的蒸汽波及区域，提高超稠油的流动性并改善油水流度 比，解决层状超稠油粘度高、难以驱动，蒸汽驱扫范围小的问题。本发明在转汽驱初期开展注汽井与多底井同时注汽、焖井的步骤，可以快速提高 油层温度并补充地层能量，以利于后续驱替过程的尽快实现。本发明在生产中还可根据不同生产井的液量达标情况，重复多轮焖井步骤，或配 合相应的生产井开、关，灵活调整超稠油蒸汽驱采的见效方向，从而尽可能增大层状超稠油 油藏的可采储量。由于本发明的开采过程可包括蒸汽吞吐和蒸汽驱采两个步骤进行，其中方向性驱 采的设计可解决普通超稠油油藏蒸汽吞吐后转驱易发生注采井间窜流的问题。
图1是本发明的实验例1中超稠油粘度_温度关系曲线示意2是本发明的用于层状超稠油油藏的采油系统的结构示意3是本发明的测温点分布示意中各标号如下1-多底井；2-中心注汽井；3-生产井；4-测温点；
具体实施例方式如图1、图2所示，根据该粘度-温度关系曲线表示的超稠油流动性特征设置开采 系统，以新疆克拉玛依油田六2+3区为例，油层温度下脱气原油粘度在5 20X 104mPa. s，本 实施例中选取原油粘度在13.0X104mPa.s的区域进行了室内数值模拟研究。本实施例的 开采系统优选两口多底井1，一口中心注汽井2和八口生产井3组成反九点正方形井网。首先在两口多底井1上进行蒸汽吞吐，吞吐5轮次后，中心注汽井2和两口多底井 1同时开始注汽，蒸汽注入量优选150 200m7m. ha,注汽速度为300吨/天，注汽10天。 然后同时关闭中心注汽井2和两口多底井1进行焖井，10天后打开位于井网角部的四口生 产井3，15天后打开中心注汽井2，43天后打开井网边部的四口生产井3，开始以反九点正方 形井网为主、由两口多底井1调整蒸汽波及区域内的蒸汽腔前缘方向的复合蒸汽驱开发。 如表1所示，本实施例中与直井蒸汽吞吐到底的开采方式相比，使用本发明的开采方式的 采收率增加21%，增油效果明显。表1为本实施例的生产情况统计
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如图2所示，根据层状超稠油油藏同一套层系油层连通程度高的特点，将相邻的 多口井组合成一个采油系统，其中采油系统包括设置在开采区内的多底井1，用于进行组合 式注汽和焖井，形成可控制整个油藏的蒸汽波及区域，以达到井间热连通，为后续的蒸汽驱 采提供调整热前缘的可能性；一个中心注汽井2设置在该蒸汽波及区域的中央，用于在蒸 汽吞吐开采结束后向油藏中注入蒸汽，进行蒸汽驱采；一个以上的生产井3在蒸汽波及区 域的周围形成井网，用于产出原油，并通过开关相应的生产井，灵活调整蒸汽驱采的见效方 向。多底井1是从一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的分支井筒的井，根据油藏的 条件，选择将多个分支井井筒钻在同一油层或不同油层中。由于多底井1的分支井筒深入 油藏中的各个油层，因此注入的蒸汽可有效地加热油层。中心注汽井2和生产井3为直井， 生产井3形成井网的类型可根据油藏的实际情况进行选择，如传统的由一个中心注汽井2 和八个生产井3组成的反九点正方形井网，或依据精确的油藏描述选择的不规则井网。本系统中，多底井1的长度、数量及位置和生产井3的数量及位置，可根据多层超 稠油油藏的油藏形状、沉积相分布等情况来布置，本实施例中多底井1的数目优选两个或 两个以上。多底井1组合形成的蒸汽波及区域要能够控制整个开采区，因此可根据数值模 拟或解析计算方式进行预演算得到的蒸汽波及区域来确定多底井1的各设计参数。井网中 的生产井3数量及位置受油藏形状、沉积相分布的影响更大，即整个生产井3组成的井网的 配置要能够捕获蒸汽波及区域内所有的可动油，并保证蒸汽波及区域内的蒸汽腔在储层中 能够顺利扩展，因此在实际设计中以满足整个采油系统内采出-注入比不小于1. 2为原则。本发明的用于层状超稠油油藏的开采方法包括以下步骤1)关闭中心注汽井2和生产井3，通过上述多底井1进行组合式蒸汽吞吐，用于加 热油藏的同时使油藏能量衰竭，其中蒸汽吞吐的轮次根据油藏条件和原油物性决定。如图3 所示，当多底井1中的四个测温点4的温度达到超稠油粘度_温度关系曲线的二阶拐点对 应的温度时，即表明多底井1的蒸汽吞吐阶段可以结束，达到蒸汽驱采的启动标志，此时超 稠油的流变性明显变好。测温点4应均勻分布与蒸汽波及区域内，可观察到整个油藏的加 热情况。2)开启多底井1和中心注汽井2，采用多井型组合方式向超稠油油层中同时注入 蒸汽，蒸汽注入量根据油层及流体条件，通过数值模拟或解析计算设定。待设定的蒸汽注入 完毕后进行步骤3)。3)将多底井1关闭一段时间进行焖井，焖井的时间根据前期吞吐情况以及油藏条 件而定。其中前期吞吐情况根据前期吞吐量和油汽比确定，如果前期吞吐开发效果好，近 井附近的区域被充分加热，长时间的焖井不会造成回流的原油无法进泵，则焖井时间可以 适当延长，使中心注汽井2注入的蒸汽能够波及到油层中更大的范围；但是如果油层厚度薄，焖井时间就要相应缩短。在焖井的期间，同时关闭中心注汽井2，或使中心注汽井2仍 然保持较低速注入状态；如果打开中心注汽井2，则其注入速度主要根据油层厚度、蒸汽波 及区域、焖井阶段的注入能力有关，油层厚度大、蒸汽波及区域大，则注入速度大。吞吐后注 入_焖井阶段的注入能力取决于油藏能量恢复速度，过慢或过快的注入速度都不会有利于 油藏能量恢复。4)打开生产井3进行蒸汽驱采，蒸汽驱采启动时，先打开离中心注汽井2较远的生 产井3，当较远的生产井3达到设计液量后，再打开离中心注汽井2较近的生产井。在蒸汽驱采的生产过程中，如果发现某些生产井3的液量不达标，可关闭所有生 产井3并重复步骤3)，进行一轮或多轮多底井1和中心注汽井2同时注汽及焖井、单个多底 井1注汽及焖井，配合相应生产井3的开、关，通过增加液量不达标的生产井3的周围局部 压力，来调整超稠油油藏的蒸汽驱采的见效方向。
权利要求
一种用于层状超稠油油藏的开采方法，其特征在于包括以下步骤1)在开采区内设置两口或两口以上的多底井，并在开采区内设置一中心注汽井和一口以上的生产井；2)关闭中心注汽井和生产井，利用多底井进行蒸汽吞吐，直至油层中的温度达到原油粘度-温度关系曲线的二阶拐点所对应的温度为止，进行步骤3)；3)打开多底井和中心注汽井同时向油层中注入蒸汽，注入完毕后进行步骤4)；4)将多底井关闭进行焖井，同时关闭中心注汽井，或使中心注汽井保持低速注入状态；5)打开生产井进行蒸汽驱采。
2.如权利要求1所述的一种用于层状超稠油油藏的开采方法，其特征在于步骤4) 中，蒸汽吞吐过程中油层被充分加热，则延长焖井时间，或油层厚度薄，则缩短焖井时间。
3.如权利要求1所述的一种用于层状超稠油油藏的开采方法，其特征在于步骤5) 中，蒸汽驱采启动时，先打开离中心注汽井较远的生产井，当较远的生产井达到设计液量 后，再打开离中心注汽井较近的生产井。
4.如权利要求1所述的一种用于层状超稠油油藏的开采方法，其特征在于步骤5) 中，生产井的液量不达标，关闭所有生产井，重复步骤4)。
5.如权利要求1所述的一种用于层状超稠油油藏的开采方法，其特征在于步骤5) 中，打开多底井配合中心注汽井和生产井调整蒸汽驱采的见效方向。
6.一种实施如权利要求1所述的用于层状超稠油油藏的开采方法的开采系统，其特征 在于它包括设置在开采区内的多底井、一中心注汽井和一口或一口以上的生产井；中心 注汽井设置在多底井形成的蒸汽波及区域中央，生产井在蒸汽波及区域周围组成井网。
7.如权利要求6所述的一种用于层状超稠油油藏的开采系统，其特征在于多底井的 数目为两口或两口以上；多底井由一个主井筒，侧钻的多条深入油藏各个油层的分支井构 成。
8.如权利要求6所述的一种用于层状超稠油油藏的开采系统，其特征在于所述生产 井的数目为8，所述生产井与中心注汽井组成反九点正方形井网。
全文摘要
本发明涉及一种用于层状超稠油油藏的开采方法和系统；在开采区内设置多底井，中心注汽井和生产井；关闭中心注汽井和生产井，利用多底井进行蒸汽吞吐，直至油层中的温度达到原油粘度-温度关系曲线的二阶拐点所对应的温度为止；打开多底井和中心注汽井向油层中注入蒸汽；将多底井和中心注汽井关闭焖井；打开生产井进行蒸汽驱采；本方法采用多底井蒸汽吞吐是根据多层超稠油油藏的特点，在一个主井筒中侧钻多条分支井深入油藏各个油层中，对整个开采范围进行立体全面的加热，在中心注汽井的配合下形成尽可能大的蒸汽波及区域，提高超稠油的流动性并改善油水流度比，解决层状超稠油粘度高、难以驱动，蒸汽驱扫范围小的问题。
文档编号E21B43/24GK101852074SQ20101019339
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者张霞 申请人:中国石油天然气股份有限公司