用于注入低盐度水的方法

用于注入低盐度水的方法
【专利摘要】用于确定执行低盐度注水的功效以及用于执行低盐度注水的方法、设备和计算机可读指令。基于离子在储层的岩石内的扩散率和注水在储层内的驻留时间来确定离子扩散距离值。将储层的层的厚度与该离子扩散值进行比较，来确定执行低盐度注水的功效，并且还允许对注水的有效控制并协助确定井的位置。
【专利说明】用于注入低盐度水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于对含碳氢化合物的储层确定低盐度注水的功效以及用于执行低盐度注水的系统和方法。特别地，本发明涉及在储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层时以及在相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度的情况下使用的系统和方法。
【背景技术】
[0002]含碳氢化合物的储层通常呈夹在页岩层之间的多个沙岩层的形式。沙岩层具有足够的孔隙率和渗透率来存储和传输流体(例如油和水)。通常，油被保持在岩石地层的孔隙中。相比之下，页岩层对这些流体来说是相对不可渗透的。
[0003]已知的是:只有存在于储层中的总原油的一部分能在一次开采过程期间得到开采，该一次过程导致油在储层的自然能量下得到开采。二次开采技术因此常常被使用来将附加油迫出到储层之外。二次开采技术的一个示例是直接用通常为水或气体的置换流体(也被称为注入流体)来替换油。
[0004]也可以使用增强油开采(EOR)技术。这种EOR技术的目的不仅在于恢复或维持储层压力(如由典型二次开采技术完成的)，而且还在于提高从储层的油置换率，由此使来自储层的油开采率最大化，并使储层的残留油饱和度(存在于储层中的油的体积)最小化。
[0005]“注水”是最成功的且被广泛地使用的二次开采方法之一。水在压力下经由注入井被注入到储层岩石层中。注入的水起到帮助维持储层压力的作用，并且驱扫被置换出的油在其前方通过岩石趋向生产井，从这里油得到开采。在注水过程中使用的水通常是来自自然源的盐水(比如海水)，或者可以是生产出的水(即在生产设施处从原油分离出的水)。
[0006]除了使用盐水的注水之外,还有可能使用较低盐度的注入水(例如，比如江口水等半咸水，或者比如河水或湖水等淡水)。与使用高盐度水开采的油量相比，低盐度注水的使用能增加所开采的油量，因为低盐度水能够更好地从储层置换出油。
[0007]优选地，在低盐度注水中使用的水通常具有在500?12，OOOppm范围内的总溶解固体(TDS)含量。还优选的是:低盐度注入水的总多价阳离子含量与存在于储层的沙岩层中的地层水的多价阳离子含量的比值小于I。低盐度注水的使用在以下时候是特别有益的:存在于储层的沙岩层中的油(通常为粘附至沙岩岩石的表面的油)是中等或轻质原油，其具有至少15°、优选为至少20°的美国石油协会(API)重力指标，例如API重力指标在20°?60。的范围内。
[0008]在低盐度注水期间，低盐度注入水被注入并流动通过储层的沙岩层。相比之下，很少有水流动通过相对较不可渗透的页岩层。因此，油从高渗透率的沙岩层产出，而从低渗透率的页岩层产出可忽略的油量。实际上，页岩常常如此不可渗透而使得储层的层间页岩层在油从源岩向储层的沙岩层中迁移的期间保持不被油饱和。相反，页岩层却饱含通常具有高盐度的原生水。
[0009]现已发现:对于具有层间沙岩和页岩层的储层来说，使用低盐度注水实现的增量油开采效应可能会被降低。这是由于离子从存在于页岩层的孔隙空间中的较高盐度原生水向流动通过储层的相邻沙岩层的低盐度水中扩散而造成的。当储层的夹有沙岩层的页岩层中存在大量高盐度原生水时，并且当层间沙岩层相对较薄时，开采率的该降低尤其值得关注。
[0010]从页岩层的原生水向流动通过储层的相邻沙岩层的低盐度水的占主导的质量传递机制是分子扩散，由此盐离子从页岩层中的原生水扩散至沙岩层中的低盐度水。通常，来自页岩层的盐离子的分子扩散发生在基本上与通过相邻沙岩层的低盐度水的流动方向正交的方向上(即在浓度梯度的方向上)。
[0011]来自存在于页岩层的孔隙空间中的较高盐度原生水的盐离子的扩散可通过增加流动通过沙岩层的水的盐度而降低低盐度注水的功效。因此本发明的一个目的是提高低盐度注水的功效。

【发明内容】

[0012]依据本发明的至少一个实施例，提供方法、装置、系统和软件来用于支持或实施用以提供储层的有效注水的功能。这通过在每个独立权利要求中列举出的特征的组合来实现。因此，从属权利要求限定本发明的更详细的实施方式。
[0013]根据本发明的第一方面，提供了一种计算机实施的方法，其用于确定对含碳氢化合物的储层执行低盐度注水的功效，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且被注入井和生产井穿透，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括:从以下参数导出离子扩散距离值:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；和驻留时间值，其指示低盐度水从注入井传送通过储层到生产井所需的时间；比较相对可渗透层的厚度与导出的离子扩散距离值；以及使用比较的结果来生成指示执行低盐度注水的功效的输出。
[0014]在众多因素中，执行低盐度注水需要显著量的低盐度水，其通常不是大量存在的。这意味着:重要的是能够确定低盐度注水的有效程度如何的量度。这种确定可以通过执行精密标度的储层模拟来做出，然而这需要大量的计算资源来执行，通常为使用主机或“超级计算机”进行数小时的处理。通过导出离子扩散距离值并将之与储层中的层的厚度进行比较，能使用明显地降低的计算资源来生成指示执行低盐度注水的功效的输出。该输出能确保只有有效的低盐度注水得到执行，因此低盐度水的有限来源被用到最大效应。
[0015]根据本发明的第二方面，提供了一种计算机实施的方法，其用于控制对含碳氢化合物的储层的低盐度注水，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且被注入井和生产井穿透，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括:基于以下参数导出目标速率:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；注入井与生产井之间的井间距离；和指示相对可渗透层的厚度的值；以及将导出的目标速率传输至注入井的控制单元。[0016]如以上所描述的，重要的是确保低盐度注水将是有效的。虽然低盐度注水的功效随水的速率而增加，但是通常不可能或不希望使该速率最大化。因此，为了使有效的注水得到执行，有必要在注水的速率与在注水中开采的碳氢化合物量之间找到平衡。该平衡能通过以下方式实现:确定目标速率，并使用该目标速率来控制向储层中的注入，从而控制注水的速率。
[0017]根据本发明的第三方面，提供了一种计算机实施的方法，其用于对含碳氢化合物的储层确定至少一个生产井和至少一个注入井的位置，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且将被所述至少一个注入井和所述至少一个生产井穿透，其中注入井被布置成提供低盐度注水，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括:基于以上参数计算井间距离值:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；指示相对可渗透层的厚度的值；和低盐度水通过储层的速率；以及使用所述井间距离值来确定所述至少一个注入井和所述至少一个生产井的位置，使得所述至少一个注入井与所述至少一个生产井之间的井间距离小于所述井间距离值。
[0018]需要大量的时间和资源来在油田中钻井，因此希望的是确保在井之间存在最大距离。然而，具有这种大距离存在缺点，其之一是:如果执行低盐度注水，则功效将随增加的井间距离而降低。为了实现平衡，本发明的该方面基于将影响低盐度注水的参数来计算井间距离值，并使用该值来确定井的定位。
[0019]根据本发明的再一些方面，提供了用于执行以上描述的方法的系统和设备以及计算机可读存储介质，在其上存储计算机可读指令以在计算系统上执行，从而实施以上描述的方法。
[0020]本发明的再一些特征和优点将从以下仅通过示例的方式给出的、参考附图所进行的本发明的优选实施例的描述而变得显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]现在将参考附图只通过示例方式来作为本发明的实施例描述系统和方法，附图中:
图1示出了本发明的实施例可适用的油开采系统和储层的示意图；
图2示出了可以在其中操作本发明的实施例的处理系统的示意图；
图3示出了显示离子扩散的曲线图；
图4示出了根据本发明一实施例的确定执行低盐度注水的功效的计算机实施方法；
图5示出了根据本发明一实施例的控制低盐度注水的计算机实施方法；
图6示出了根据本发明一实施例的确定生产注入井的位置的计算机实施方法；并且图7示出了曲线图，其示出了与由精密标度储层模拟获得的结果相比的、由本发明的实施例获得的结果。
【具体实施方式】[0022]图1是示意性框图，示出了原油开采系统100的简化表示。在该系统内，存在多层储层。在本示例中，储层包括一系列层间可渗透层和不可渗透层。可渗透层(在该示例中为沙岩)在岩石内的孔隙空间中含油，并且被标记为102、104和106。不可渗透层(在该示例中为页岩)通常不含油，并且被标记为108、110、112和114。在顶部不可渗透层108上方示出了广义化的表面层116，其可以包括多个不含油的层、以及海水层(如果储层在海中的话)。这些层的成分与本示例无关。
[0023]可渗透层和不可渗透层构成储层。穿透储层的是:包括控制站118和井筒120的注入井；以及包括控制站122和井筒124的生产井。注入井和生产井如图所示分离达距离L。(通常存在比这里示出的两个更多的许多井；然而在该示例性实施例中示出两个是为了简明性)。
[0024]储层中的每个可渗透层(102、104和106)具有相关联的厚度(分别为WpW2和W3)。如从图中能够看出的，每个层具有不同的厚度。另外，能够看出:层102具有变化的厚度，在注入井端为厚度W1，而在生产井端为较窄的厚度 <。厚度的该变化将在后面被谈及。
[0025]使用时，为了低盐度注水，注入井将低盐度水作为处于压力下的注入流体注入到储层中。低盐度水沿着可渗透层102、104和106中的每个流动，如箭头示出的。低盐度水迫使储层中的油在其前方移动，从而将油从储层迫入到生产井的井筒中(再次由箭头示出)。从那里，储层的压力，可选地由位于生产井的井筒中的泵协助，将接收自储层的油和水向上提升到表面，在这里它能被存储、精炼和使用。
[0026]在低盐度注水期间，可以将低盐度注入水连续地传送到注入井和储层的沙岩层中。然而，优选的是:以受控体积的一个或多个部分(以下称为“段塞(slug)”)来传送低盐度注入水，所述受控体积通常以术语“孔隙体积”或PV来表示。术语“孔隙体积”在本文中被使用来意指注入井与生产井之间的沙岩岩石层中的孔隙空间的体积，并且可以通过本领域技术人员公知的方法来轻松地确定。这类方法可以包括测量示踪器从注入井穿过沙岩层到生产井所花费的时间。波及体积(swept volume)是被注入水驱扫的对注入井与生产井之间的所有流动路径取平均的体积。
[0027]尽管可以持续向储层中注入低盐度注入水，通常低盐度注入水的段塞的孔隙体积被最小化，因为对于低盐度注入水来说可能由于有必要除掉产生的盐水(其通过向储层中注入而被除掉)而存在有限的注入能力。因此，低盐度注入水的段塞的体积优选小于I并且可以例如小于0.5PV。因此，低盐度注入水的段塞可以具有在0.2-0.9PV范围内、更优选可以在0.3-0.45PV范围内的孔隙体积。
[0028]在低盐度注入水的段塞的注入之后，具有较高多价阳离子含量和/或较高TDS(即高盐度)的驱动(或后冲洗)水可以被注入到储层中。例如，驱动水可以具有至少30，OOOppm例如30，000?50，OOOppm的总溶解固体(TDS)和至少350ppm的多价阳离子含量。相比之下，低盐度段塞中的水通常具有在500?12，OOOppm范围内的TDS含量。这种低盐度段塞可以具有小于40ppm的多价阳离子含量。
[0029]低盐度注入水的段塞的体积可能小，但是该段塞仍然能够基本上释放能在储层条件下从沙岩岩石的孔隙的表面被置换的所有油。一般来说，低盐度注入水的段塞的体积为至少0.2PV，因为较低体积的段塞趋于在沙岩岩石中消散，并且可能不会导致可观增量的油产量。还已发现:在低盐度注入水的体积为至少0.3PV(并且优选为至少0.4PV)的情况下，段塞趋于在沙岩岩石内维持其完整性(即，它不在岩石内分散)，因此持续朝向生产井驱扫被置换的油。因此，对于包括沙岩层的储层来说的增量油开采率以至少0.3-0.4PV的段塞接近最大值。对于更高体积的段塞，存在较少的附加增量油开采率。
[0030]在低盐度注入水的段塞具有小于IPV的体积的情况下(即低盐度段塞将不填充储层，并且将需要在其后被注入的通常为高盐度水的驱动注入流体)，驱动水将确保低盐度水的少量的孔隙体积段塞(从而被释放的油)被驱扫通过储层至生产井。此外，可能需要驱动水的注入以维持储层中的压力。通常，驱动水具有比低盐度注入水的段塞更大的体积。
[0031]尽管被注入到储层的含油沙岩层中的低盐度水的段塞只是孔隙体积的一部分，但是该段塞在地层内通常保持不变，并朝向生产井持续驱扫被置换的油。不希望受任何理论的约束，可以相信的是:尽管在段塞的尾部(后部)在较高盐度驱动水与低盐度水之间存在分散(扩散)混合，但是在段塞的前部在低盐度水与地层水之间存在很少的分散(扩散)混合。在段塞的前部在低盐度水与地层水之间存在很少的扩散混合的原因是:在低盐度水段塞中的单价阳离子与将残留油结合至岩石表面的多价阳离子(主要为二价阳离子)之间发生了离子交换反应。这意味着段塞获得从以下事实发生的稳定状态:离子浓度的速度在前缘比在尾部低(原因是前缘处的离子交换驱动的吸附)，因此段塞在传播时变尖。以数学术语来说，这发生的原因是:用于低盐度水与存在于沙岩层中的地层水的混合的扩散方程(其具有用于取决于距离和时间的地层水中的个体离子和低盐度水中的个体离子的浓度的扩散术语)通过将低盐度水与岩石之间的离子交换(吸附)纳入考量的额外数学术语的添加而得到平衡。由于这些原因，在段塞被随后注入的较高盐度的驱动水迫使通过沙岩层时，低盐度水的段塞保持不变(基本上不与地层水混合)。
[0032]在低盐度注水期间，离子从被俘获在不可渗透层中的高盐度水向低盐度水中的扩散的程度从而被注入的低盐度水的盐度的因此发生的增加对增量油开采率的影响取决于以下参数中的一个或多个:
1.低盐度水通过油储层的可渗透(沙岩)层的流速(通常表示为空床速率(superficial velocity) v )；
2.被使用来向油储层中注入低盐度水的注入井与被使用来从油储层生产油的生产井之间的井间距离L ;
3.不可渗透(页岩)层中的盐扩散系数；
4.存在于页岩层的原生水中的溶解盐与存在于流动通过相邻沙岩层的低盐度水中的溶解盐之间的浓度梯度；
5.油储层的层间页岩层的厚度；
6.油储层的层间沙岩层的厚度；
7.由储层内的薄的处于层间且液压地连接的沙岩层形成的总沙岩储层的比例。
[0033]流速⑷和井间距离(L)限定出储层的沙岩层中的低盐度水的“驻留时间” t，从而限定出可供盐离子从页岩层扩散到流动通过储层的相邻沙岩层的低盐度水中的时间。因此，驻留时间t可以被定义为L/V，其中L是注入井与生产井之间的井间距离，而r是储层的沙岩层中的低盐度水的空床速率。如果低盐度水在油储层的沙岩层中的驻留时间短，则可能存在很少的从页岩层扩散到低盐度水中的盐，从而存在低盐度水的总溶解固体(TDS)含量和/或其多价阳离子浓度的不显著的增加。相反地，如果低盐度水在储层中的驻留时间长，则可能存在显著的扩散到低盐度水中的盐，以及低盐度水的TDS含量和/或其多价阳离子浓度的显著增加。
[0034]如以上论述的，低盐度水通过储层的沙岩层的流速可以被表示为空床速率V，其被定义为通过储层的沙岩层的低盐度水的体积流量(其可从体积注入率来确定)除以沙岩层的截面面积。作为近似值，空床速率与低盐度水在储层中的前进率相对应。
[0035]低盐度水在储层的沙岩层中的空床速率通常在0.05?5英尺/天(0.015?1.5米/天)的范围内，并且更常常在I?4英尺每天(0.3?1.2米/天)的范围内。然而，如以下论述的，空床速率可能被沙岩岩石的渗透率或储层的注入能力限制。
[0036]储层的层间沙岩层可以彼此隔离，使得对于通过从注入井到生产井的每个沙岩层的低盐度水只存在单个流动路径。替代地，储层的沙岩层可以由于页岩层中的裂纹或断层或者由于页岩层沿着注入井与生产井之间的整个井间距离不与沙层相邻接而被液压地相互连接。在该情况下，低盐度注入水找到许多流动路径通过储层的液压地连接的沙岩层，并且确定的是低盐度水通过沙岩层的平均空床速率。
[0037]通常，储层的沙岩层中的每个具有至少I毫达西(millidarcy)、且更常常为至少500毫达西的渗透率。一般来说，储层的沙岩层中的每个的渗透率在I?1000毫达西范围内。可以例如从在使用标准技术从储层取得的岩心样本上做出的测量，来确定储层的层间沙岩层的渗透率。低盐度水的空床速率可以随沙岩岩石的变化渗透率而变化。
[0038]低盐度水通过储层的沙岩层的空床速率还可能取决于储层的注入能力。储层的注入能力是指注入流体能在不液压地压裂储层的情况下从注入井被注入到储层中的比率和压力。因此，注入井中的压力应该高于储层压力，但是低于开始在储层岩石中引起裂纹的压力。裂纹引起压力将是特定于储层的，并且能使用本领域技术人员众所周知的技术来轻松地得到确定。根据储层压力和裂纹引起压力，低盐度水的注入压力可以在以下范围内:6，500?150，OOOkPa绝对值，且更具体地为10，000?100，OOOkPa绝对值(100?1000巴绝对值)。因此，可以通过增加注入压力从而增加低盐度水被注入到储层中的比率来增加低盐度水的空床速率。
[0039]在图1中示出的示例系统中，只存在一个注入井和一个生产井；然而，在另一些实施例中，在储层中可能存在多于一个的注入井和多于一个的生产井。井可以位于陆地上，或者可以位于海上。
[0040]在陆地上，在储层的注入井与生产井之间可能存在许多不同的空间布置。例如，注入井可以定位成围绕生产井。替代地，注入井可以处于两个或更多个行中，在其中的每个之间设置生产井。然而，不管井的空间布置如何，通常是这样的情况:任何注入井与其相关联的生产井之间的井间距离L小于3000英尺。通常，井间距离在1000?2000英尺的范围内。降低注入井与其相关联的生产井之间的井间距离L会降低低盐度水在储层的沙岩层中的驻留时间。
[0041]在海上，通常存在较少的生产井和注入井，从而导致更大的井间距离L，例如3000英尺，由此降低了操作者控制低盐度水在储层的沙岩层中的驻留时间t的能力。因此，可能需要根据以上列举的其它参数中的一个或多个来选择用于低盐度注水的储层。
[0042]本发明的实施例提供计算机系统和计算机实施方法，其可以被使用来协助执行如以上参考图1所描述的低盐度注水。要做到这一点，本发明的实施例可以包括计算机系统，其运行低盐度注水(LSW)软件组件，所述软件组件允许系统:
确定在储层中执行低盐度注水的功效；
控制储层内的低盐度注水；
对于在储层中执行的低盐度注水确定碳氢化合物的开采率的估计值；以及 确定根据本发明一实施例的生产井和注入井的位置。
[0043]计算机系统可以位于计划和控制中心(其可以位于距储层相当远的距离，包括在不同国家中)。替代地，计算机系统可以是储层的控制系统的一部分，比如如图1中示出的控制站118和122。LSW软件组件可以包括如本领域已知的一个或多个应用，并且/或者可以包括用于现有软件的一个或多个附加模块。
[0044]现在将参考图2描述示出这种计算机系统的示意性框图。计算机系统200包括处理单元202，其具有处理器或CPU 204，其连接至易失性存储器(即RAM) 206和非易失性存储器(比如硬盘驱动器)208。载有用于实施本发明的实施例的指令的LSW软件组件209可以被存储在非易失性存储器208上。另外，CPU 204连接至用户界面210和网络接口 212。网络接口 212可以是有线或无线接口，并且连接至由云214表示出的网络。因此，处理单元202可以通过网络214与传感器、数据库以及其它数据的来源和接收器连接。
[0045]使用中，并且依据标准工序，处理器204读取和执行存储在非易失性存储器208中的LSW软件组件209。在执行LSW软件组件209期间(即在计算机系统执行以上描述的动作时)，处理器可以将数据临时地存储在易失性存储器206中。处理器204还可以通过用户界面210和网络接口 212接收数据(如在下面详细描述的)，如实施本发明的实施例所需的。例如，数据可以由用户通过用户界面210输入，和/或通过网络214接收自例如生产井中的远程传感器，和/或可以通过网络214从远程数据库被读取。
[0046]这些数据可以按本领域的技术人员公知的多种方式来生成和/或存储。例如，可以在实验室中从与储层有关的岩心样本(使用众所周知的过程)来确定扩散系数(在下面描述)。一旦被确定后，该数据可以被主动地发送至处理单元202，或被存储在数据库中以便由处理单元202按需读取。替代方案对本领域的技术人员来说将是显而易见的。
[0047]在处理了数据后，处理器204可以经由用户界面210或网络接口 212中的任一个提供输出。若需要，输出可以通过网络传输至远程站，比如用于注入井的控制站。这类过程对本领域的技术人员将是显而易见的，因此将不进行详细描述。
[0048]由以上描述的计算机系统实施的计算机实施方法的示例可以进行操作来实施下面将描述的本发明的实施例；然而，为了了解这些方法的来龙去脉，现在我们将描述一些与离子向流动通过储层的低盐度水中的扩散有关的背景信息。
[0049]与低盐度水在储层的沙岩层中的典型驻留时间t相比，离子(例如盐离子)可能是相对较缓慢地从页岩层向相邻层间沙岩层中扩散的。因此，浓度梯度从而层中的扩散方向可被考虑为是大致垂直于页岩-沙岩边界的，并且如此一来，扩散可被考虑为是一维的。
[0050]另外，页岩层可被考虑为具有足够的尺寸，并且具有足够高的离子浓度，使得它们能被建模为无限的离子源。换种方式来说，低盐度水的段塞只表示页岩层中的原生水的体积的一小部分。其结果是:在页岩与沙岩之间的边界处的离子浓度可被考虑为是恒定的。
[0051]最后，沙岩层可被考虑为是半无穷介质，即:所关心的层的部分在一侧被页岩界定，但是从那里延伸至无穷远。这是一种近似，因为沙岩层将在另一侧被界定(多数是被另一页岩层)，然而它对给出的示例来说是有效的。
[0052]用于离子从恒定成分源向低渗透率的半无穷多孔性介质中(例如从页岩向沙岩岩石)的一维扩散的解析表达式由属于Fick定律的以下一维解决方案来给出:
【权利要求】
1.一种计算机实施的方法，用于确定对含碳氢化合物的储层执行低盐度注水的功效，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且被注入井和生产井穿透，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括: 从以下参数导出离子扩散距离值:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；和驻留时间值，其指示低盐度水从注入井传送通过储层到生产井所需的时间； 比较相对可渗透层的厚度与导出的离子扩散距离值；以及 使用比较的结果来生成指示执行低盐度注水的功效的输出。
2.如权利要求1所述的方法，包括: 确定所述相对可渗透层的平均厚度；以及 计算所述离子扩散距离值与所述平均厚度的比值，由此来比较所述相对可渗透层的厚度与所导出的离子扩散距离值。
3.如权利要求2所述的方法，其中，输出基于计算出的比值的输出值，由此来生成指示执行低盐度注水的功效的输出。
4.如权利要求3所述的方法，其中，从来计算所述输出值，其中X是所述离子扩散距离值，而H是所述平均厚度。
5.如任一前述权利要 求所述的方法，其中，从注入井与生产井之间的井间距离以及低盐度水通过储层的速率来计算驻留时间值。
6.如权利要求5所述的方法，其中，从来确定所述离子扩散距离值，其中Da是离子在相对可渗透层中的表观扩散系数，L是注入井与生产井之间的井间距离，K是低盐度水通过储层的速率，而A是常数。
7.如权利要求6所述的方法，其中，预定的常数A具有在0.125~2范围内的值，并且优选具有为0.5的值。
8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，低盐度水通过储层的速率指示低盐度水通过相对可渗透层的空床速率。
9.如任一前述权利要求所述的方法，其中，使用通过注入井注入到储层中的示踪器来测量低盐度水在储层中的驻留时间值。
10.如任一前述权利要求所述的方法，包括:使用指示执行低盐度注水的功效的输出来计算来自储层的碳氢化合物的开采率的估计值。
11.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述相对可渗透层包括沙岩层，而所述相对不可渗透层包括页岩层。
12.—种计算机实施的方法，用于控制对含碳氢化合物的储层的低盐度注水，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且被注入井和生产井穿透，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且 其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括:基于以下参数导出目标速率:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；注入井与生产井之间的井间距离；和指示相对可渗透层的厚度的值；以及 将导出的目标速率传输至注入井的控制单元。
13.如权利要求12所述的方法，包括:基于所述目标速率来控制低盐度水通过相对可渗透层的速率。
14.如权利要求13所述的方法，包括:控制流动通过注入井的流体，由此来控制低盐度水通过相对可渗透层的速率。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中，
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述常数A具有在0.125~2范围内的值，并且优选具有为0.5的值。
17.如权利要求12-16中任一项所述的方法，其中，预定的目标扩散降级因子Ftmgrt是低盐度注水的目标功效的量度。
18.如权利要求17所述的方法，其中，预定的目标扩散降级因子Ftmgrt具有在0.6~0.9之间的值。
19.如权利要求12-18中任一项所述的方法，包括:将低盐度水通过相对可渗透层的平均速率维持成处于或高于目标速率，由此来控制低盐度水通过相对可渗透层的速率。
20.如权利要求12-18中任一项所述的方法，包括:将低盐度水通过相对可渗透层的最小速率维持成高于目标速率，由此来控制低盐度水通过相对可渗透层的速率。
21.如权利要求12-20中任一项所述的方法，其中，所述相对可渗透层包括沙岩层，而所述相对不可渗透层包括页岩层。
22.—种计算机实施的方法，用于对含碳氢化合物的储层确定至少一个生产井和至少一个注入井的位置，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且将被所述至少一个注入井和所述至少一个生产井穿透，其中注入井被布置成提供低盐度注水，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括: 基于以上参数计算井间距离值:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；指示相对可渗透层的厚度的值；和低盐度水通过储层的速率；以及 使用所述井间距离值来确定所述至少一个注入井和所述至少一个生产井的位置，使得所述至少一个注入井与所述至少一个生产井之间的井间距离小于所述井间距离值。
23.如权利要求22所述的方法，其中，从
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述常数A具有在0.2~2范围内的值，并且优选具有为I的值。
25.如权利要求23或权利要求24所述的方法，其中，预定的目标扩散降级因子Ftoget是低盐度注水的目标功效的量度。
26.如权利要求25所述的方法，其中，预定的目标扩散降级因子Ftmget具有在0.6~0.9之间的值。
27.如权利要求22-26中任一项所述的方法，其中，所述相对可渗透层包括沙岩层，而所述相对不可渗透层包括页岩层。
28.一种计算机可读存储介质，在其上存储计算机可读指令以在计算系统上执行，从而实施一种方法来确定对含碳氢化合物的储层执行低盐度注水的功效，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且被注入井和生产井穿透，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相 对较高的离子浓度，所述方法包括: 从以下参数导出离子扩散距离值:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；和驻留时间值，其指示低盐度水从注入井传送通过储层到生产井所需的时间； 比较相对可渗透层的厚度与导出的离子扩散距离值；以及 使用比较的结果来生成指示执行低盐度注水的功效的输出。
29.一种计算机可读存储介质，在其上存储计算机可读指令以在计算系统上执行，从而实施一种计算机实施方法来控制对含碳氢化合物的储层的低盐度注水，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且被注入井和生产井穿透，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括: 基于以下参数导出目标速率:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；注入井与生产井之间的井间距离；和指示相对可渗透层的厚度的值；以及 将导出的目标速率传输至注入井的控制单元。
30.一种计算机可读存储介质，在其上存储计算机可读指令以在计算系统上执行，从而实施一种计算机实施的方法，用于对含碳氢化合物的储层确定至少一个生产井和至少一个注入井的位置，其中所述储层包括夹在相对不可渗透层之间的相对可渗透层，并且将被所述至少一个注入井和所述至少一个生产井穿透，其中注入井被布置成提供低盐度注水，所述低盐度注水包括从注入井向含碳氢化合物的储层中注入低盐度水，由此来从注入井通过储层的相对可渗透层到生产井，并且其中所述相对不可渗透层与低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的离子浓度相比具有相对较高的离子浓度，所述方法包括: 基于以上参数计算井间距离值:扩散系数，其指示离子通过低盐度水存在于其中时的相对可渗透层的扩散率；指示相对可渗透层的厚度的值；和低盐度水通过储层的速率；以及 使用所述井间距离值来确定所述至少一个注入井和所述至少一个生产井的位置，使得所述至少一个注入井与 所述至少一个生产井之间的井间距离小于所述井间距离值。
【文档编号】E21B43/20GK103890315SQ201280035657
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年5月17日 优先权日:2011年5月18日
【发明者】J.A.布罗迪, G.R.杰劳尔德 申请人:英国石油勘探运作有限公司