一种注气驱油方法及系统与流程

本发明属于石油开采领域，具体涉及一种注气驱油方法及系统。

背景技术：

当今世界，尽管油气可采存储量和产量持续增加，但需求量增加的更加强劲，油气供应难以支持经济增长的需求，石油供不应求。注气驱油技术是注水开发后期及低渗透油藏开发的优势技术，注气技术在我国油田正处于大规模推广应用阶段，其具有低渗流阻力、地层压力恢复快、驱油效果明显等优点。气体介质的种类主要集中在co2、烃气和氮气三类，三种气体具有各自的优缺点，适应条件也不同。采用常规的注气驱油方法，如图1所示，在生产井见气后，气体含量会快速上升，导致气窜现象的发生，气窜后气体流通主通道内形成连续的气相，气流流动趋于稳定，受岩石颗粒的阻挡、截面张力、吸附等作用的影响，会导致剩余油无法流动，如图2所示。常规的注气驱油方法，在窜流通道的部分孔隙内却仍含有较高饱和度的剩余油。通常采用增加注入轮次的方法实现反复冲刷，但是该方法对于剩余油没有明显的作用效果。因此，提高石油开采程度，减少剩余油分布成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中注气驱油之后仍存在较多剩余油的问题，提供一种注气驱油方法及系统，能够提高石油开采程度，减少剩余油分布。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种注气驱油方法，包括以下步骤：

-设置注气井、生产井及多个控制井的工作位置；其中，所述的控制井用于辅助注气，且多个控制井间隔设置在注气井和生产井之间；

-分别设置注气井、生产井及多个控制井的工作井深；

-关闭控制井，对注气井注入预设气体；

-在预设时间内关闭注入井和生产井，对多个控制井依次注入预设气体。

作为本发明注气驱油方法的一种优选方案，实时监测生产井的气油比；

当生产井的气油比低于预设数值时，调整注气井、生产井及控制井的工作井深，然后再关闭控制井，对注气井注入预设气体，直至生产井的气油比达到预设数值。

作为本发明注气驱油方法的一种优选方案，所述的预设数值设置为2000。

作为本发明注气驱油方法的一种优选方案，将所述的注气井和生产井分别划分为若干个工作深度，当注气井为第n个工作深度时，生产井为第n+1个工作深度。

作为本发明注气驱油方法的一种优选方案，所述的预设气体为烃类气体。

本发明同时提供一种注气驱油系统，包括注气井、生产井以及设置在所述注气井与生产井之间的多个控制井；所述控制井与注气井的结构相同，所述的生产井包括油管、套管及设置在油管和套管之间的封隔器；所述的注气井和控制井均包括孔眼油管、套管、设置在所述孔眼油管和套管之间的封隔器，以及设置在所述孔眼油管末端的丝堵。

作为本发明注气驱油系统的一种优选方案，分别通过封隔器设置注气井、生产井及多个控制井的工作井深，所述的生产井通过封隔器封堵在工作井深的生产油层的上部，所述的注气井和控制井均通过两个封隔器封堵在工作井深的设计油层的两侧。

作为本发明注气驱油系统的一种优选方案，控制井的工作井深均小于注气井的工作井深。

作为本发明注气驱油系统的一种优选方案，沿着注气井至生产井方向，所述控制井的工作井深依次增大。

作为本发明注气驱油系统的一种优选方案，控制井在注气井与生产井之间均匀排布。

相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：通过在注气井和生产井之间设置多个控制井，在注气井进行常规注气后，由控制井进行气体的注入，控制井注气后，控制井的井壁周围压力产生变化过程，使气体向四周运移扩散，该区域内的剩余油会在压力下重新分布，而重新分布后的剩余油会受到预设气体的反复驱替作用，形成“萃取”效应，可以减小储层中的剩余油分布，且注气井形成的波及区域的边缘线会发生移动，直至与控制井对应形成的区域相接触连通，可以扩大储层中石油开采的范围，从而可以提高石油开采程度。

附图说明

图1为现有技术注气驱油方法的油藏纵向剖面图；

图2为现有技术注气驱油方法的油藏中剩余油示意图；

图3为本发明实施例提供的一种注气驱油方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种注气驱油方法的油藏纵向剖面图；

图5为本发明实施例提供的一种注气驱油方法中图4对应的油藏压力分布情况图；

图6为本发明实施例提供的一种注气驱油方法的另一种油藏纵向剖面图；

图7为本发明实施例提供的一种注气驱油方法的另一种油藏纵向剖面图；

图8为本发明实施例提供的一种注气驱油方法的注气井结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种注气驱油方法的生产井结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

参见图3，本发明的实施例提出一种注气驱油方法，包括以下步骤：

步骤一、设置注气井1、生产井2及多个控制井3，其中，控制井3与注气井1的结构相同，且多个控制井3间隔设置在注气井1和生产井2之间。

具体的，首先在对油藏进行注气驱油前，先在注气井1和生产井2之间设置控制井3，控制井3用于辅助注气井1进行注气驱油，其结构与注气井1的结构相同，控制井3的数量根据实际情况设置为多个，最优的可以使多个控制井3均匀分布在注气井1和生产井2之间。

步骤二、分别设置注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深。

具体的，通过注气井1和生产井2进行注气之前，需要设定注气井1、生产井2及控制井3的工作井深，该工作井深为预设气体由注气井1和控制井3分别进入地层的深度，以及石油、预设气体流体由油藏地层进入生产井2的深度，其中，多个控制井3的工作井深可以不同，多次调节注气井1、控制井3及生产井2的工作深度，可以扩大对地下油藏储层的预设气体波及、开采面积，扩大石油开采的范围，以提升石油的开采程度。

步骤三、关闭控制井，对注气井注入预设气体；

具体的，首先对注气井1进行预设气体的注气过程，上述的预设气体作为驱替原油的驱替剂，预设气体的种类可以为烃类气体，该步骤为现有技术中常规的注气方式，预设气体由注气井1注入后向生产井3方向流动，经一段时间，生产井3出现气窜现象之后，气体流通的主通道(如图4中所示的主通道)基本不变，即在地下储层形成了气体波及区域(如图4中所示的虚线所包围的区域)和未波及区域。

步骤四、在预设时间内关闭注入井1和生产井2，对多个控制井3依次注入预设气体。

具体的，暂时关闭注入井1和生产井2，关闭的时间设置为预设时间，关闭注入井1和生产井2之后，可以向多个控制井3中注入预设气体，注入顺序可以是由注气井1向生产井2的方向排布的多个控制井3依次注入预设气体，多个控制井3的注入气体量可以相等，例如：可以是多个控制井3的注入量均为地下3000m³，控制井3的注气过程结束后即可开启注入井1和生产井2，具体的预设时间的长短根据和生产情况设定。在注气的过程中，注气井1至生产井3件压力沿长度方向分布情况如图5所示，注气井压力最高pin，产出压力最低pout，对照图4和图5所示，在注气井1的井底压降漏斗明显，即注气井1的井底压降梯度较大；图示中的虚线部分为原始压力线，可以看出，在注气井1和生产井2之间的控制井3注气后，控制井3的井壁周围的注入气体的压力升高，形成压力峰，而在一段时间内，压力峰会逐渐慢慢下降至与周围抵押区域压力相等，在该段压力变化的过程中，气体向四周运移扩散，该区域内的剩余油会在压力下重新分布，而重新分布后的剩余由于会受到预设气体的反复驱替作用，形成“萃取”效应，从而可以减小储层中的剩余油分布。

此外，如图6所示，控制井3对应形成的区域气体渗流后，会降低储层孔隙的渗流压力，可以使注气井1形成的波及区域的边缘线移动，直至与控制井3对应形成的区域接触连通，可以扩大储层中石油开采的范围，从而可以提高石油开采程度。

本发明的实施例提出一种注气驱油方法，通过在注气井和生产井之间设置多个控制井，在注气井进行常规注气后，由控制井进行气体的注入，控制井注气后，控制井的井壁周围的压力产生变化过程，使气体向四周运移扩散，该区域内的剩余油会在压力下重新分布，而重新分布后的剩余由于会受到预设气体的反复驱替作用，形成“萃取”效应，可以减小储层中的剩余油分布，且注气井形成的波及区域的边缘线会发生移动，直至与控制井对应形成的区域相接触连通，可以扩大储层中石油开采的范围，从而可以提高石油开采程度。

具体的，本实施例提出的一种注气驱油方法还包括：步骤五，实时监测生产井3的气油比；当气油比低于预设数值时，调整注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深，并重复步骤三直至生产井3的气油比达到预设数值时，停止注气。注气驱油与注水驱油不同，它存在油-气的互溶，存在油和注入气的传质，所以由生产井可以产出油、气及其混相的流体，产出流体的气油比可以作为衡量该石油储层是否有开采价值的标准，当气油比高于预设数值时，可以判断该石油储层不具备石油开采的价值，不需要进行继续的注气开采，即使监测后停止注气工作，可以避免不必要的资源浪费，以及可以节省施工的时间和施工人员的施工强度，上述的预设数值设置可以设置为2000，以该数值作为参考进行实时监测。具体的，实时监测生产井的气油比，结束上述的步骤四后，当生产井3的气油比未到达预设数值时，可以继续进行开采，具体的方法可以是：如图7所示，分别调整注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深，可以加深开采的深度，即分别增加注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深的深度，从而可以进一步的扩大开采的范围，提高石油的采出量，同时采用上述方法，还可以进一步的减少储层内的剩余油量，以提升石油的开采程度。

如图8、图9所示，本发明还提出一种注气驱油系统，生产井2包括油管4、套管5及设置在油管4和套管5之间的封隔器6；注气井1和控制井3均包括孔眼油管7、套管5、设置在孔眼油管6和套管5之间的封隔器6以及设置在孔眼油管7末端的丝堵8。生产井2的油管4的末端为开口设置，注气井1和控制井3的结构相同，其采用的是孔眼油管7，孔眼油管7的管壁上设置有开孔结构，且孔眼油管7的末端通过丝堵8进行密封，生产井3的油管4及注气井1和控制井3的孔眼油管7外部均设置套管5，套管5能够起到支撑油管4及孔眼油管7的作用，能够保证在钻井过程中及后期的采油、注气过程中整个油井的正常运行，在实际使用中，每一口井根据不同的井深和地质情况，可以采用几层套管5，套管5在下井后需要采用水泥固井。上述的油管4和套管5之间及孔眼油管7和套管5之间设有封隔器6，封隔器6是一种弹性密封元件，本实施例中封隔器6位于生产井1、注气井2、控制井3中的深度位置均不相同，具体深度可根据实际情况需要进行调节，此处不做具体限制。

如图8、图9所示，具体的，步骤二，分别设置注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深包括：分别通过封隔器6设置注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深，其中，生产井2通过封隔器6封堵该工作井深的生产层的上部，注气井1以及多个控制井3均通过两个封隔器6封堵该工作井深的设计油层的两侧。在进行注气驱油之前需要设定注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深，该工作井深为预设气体由注气井1和控制井3分别进入地层的深度，和石油、预设气体由地层进入生产井2的深度，具体的设置工作井深的方法为：确定注气井1、生产井2及多个控制井3的工作井深的深度后，注气井1和控制井3的设置方法相同，采用两个封隔器6且将两个封隔器6分别设置在该工作井深对应的设计油层的上下两侧，该位置的射孔孔眼9打开，其他位置的射孔孔眼9为封堵状态，两个封隔器6的设置可以保证仅让注入的预设气体进入设计油层；生产井2需要保证该深度下采出的石油及油气混合状态的流体由油管4的末端产出，通过封隔器6将该工作井深的生产层的上部进行封堵，下侧的射孔孔眼9均为打开状态，上侧的射孔孔眼9为封堵状态，可以使该深度下采出的石油及油气混合状态的流体由油管4末端流入油管4的内部，同时可以避免流体进入套管环空。封隔器6的位置可以根据不同的需要进行调节，即可以设置不同的工作井深。

具体的，将注气井1和生产井2分别分为若干个工作深度，注气井1的工作井深为第n个工作深度时，生产井2的工作井深为第n+1个工作深度。

本实施例提出的注气驱油方法可以适用于厚油藏或者非均质低渗油藏，在具体进行实施时，可以将注气井1和生产井2以及多个控制井3分别分为若干段工作井深，注气井1和生产井2的总井深可以相等，所以设置工作井深时，可以使注气井1和生产井2分成相等段数的工作井深，每段工作井深的深度可以相等，但在进行注气生产时，当注气井1的工作井深设置为第一个工作深度时，生产井2的工作井深可以设置为第二个工作深度，以此类推，当注气井1的工作井深设置为第n个工作深度时，生产井2的工作井深可以设置为第n+1个工作深度，可以是注气井1和生产井2的工作深度形成梯度，如图4所示，这样气体在储层中形成的流通主通道在纵向剖面上可以呈倾斜状态，相比于常规的注气方法形成的水平状态的气体流通通道(如图1所示)，可以由更广的流通范围，增大开采的范围。

具体的，多个控制井3间的工作井深均小于注气井1的工作井深。多个控制井3的工作深度可以设置为不相等，且可以设置为按一定梯度逐渐加深的工作深度，根据上述的：当注气井1的工作井深设置为第n个工作深度时，生产井2的工作井深可以设置为第n+1个工作深度的设置方式，进一步的，多个控制井3的工作深度设置方式可以为：由注气井1至生产井2方向，多个控制井3间的工作井深深度依次增大，如图4所示，这样多个控制井3所形成的梯度方向的方向与注气井1和生产井2相匹配，且可以使所有的控制井3的工作深度均小于该状态下的注气井1的工作深度，这样在多个控制井3进行预设气体注入后，多个控制井3对应形成的区域气体渗流后，会降低储层孔隙的渗流压力，可以使注气井1形成的波及区域的边缘线向上移动，如图6所示，直至与控制井3对应形成的区域相接触连通，进而可以扩大储层中石油开采的范围，从而可以提高石油开采程度。

以一厚油藏为例，设总厚度30m，全部为油层，设井底流压保持20mpa稳定，注气井1设计日注量为20m³(地下条件)，生产井2正常产出，具体的，可以将油层分为3段进行设计，即注气井1和生产井2分别分为3个工作井深，每10m进行一次注气“萃取”工作。设注入井1和生产井2间隔200m，可以将控制井3的数量设置为3个，且可以均匀分布在注入井1和生产井2之间，当注气井1的工作井深设置为10m深度时，生产井2工作井深可以设置为20m深度，由注气井1至生产井2方向排布的三个控制井3的工作井深可以分别为2m、5m、8m，再按上述的步骤一至步骤五进行生产，采出较常规的注气方法可以提高5％以上。

具体的，多个控制井3可以在注气井1和生产井2之间均匀排布。其中，多个控制井3可以在注气井1和生产井2的连线方向上均匀分布，还可以使多个控制井3在注气井1和生产井2之间以井网的形式均匀分布，控制井3可以使石油采出程度提高的更加明显。使多个控制井3均匀分布可以使油藏的开采更加均匀，有利于提高开采的程度。

上述的预设气体可以由多种具体的设置种类，例如，预设气体可以为烃类气体。采用烃类气体作为驱替原油的驱替剂，主要有以下优点：

(1)与原油同时采出在管道中分离出来，可直接回注，不需要特殊处理，安全性高；(2)同一油藏的分离烃气具有与地层原油很好的溶解适配性；(3)可实现收集、驱替、再收集的循环利用。采用烃类气体作为预设气体可以实现上述的对原油的“萃取”效果，当然，预设气体的种类不限于此，例如还可以是二氧化碳气体等，此处不做具体限制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。