专利名称：利用先导性试验，在矿床中模拟开采碳氢化合物的方法
技术领域：
本发明涉及到一种利用先导性试验，在矿床中模拟开采储层中碳氢化合物的方法，以及应用这种方法挖掘矿井的布局。
从矿床中开采储层中的碳氢化合物，需要巨额投资，这是因为进行这种开采时，必须使用大量设备，同时为保证开采工作的质量，也需要很高的费用。因此，一旦地质的和地球物理的勘探完成之后，就要在可能含有碳氢化合物的现场打深井，以确定穿透岩层的性质，以及储层中碳氢化合物的质量。钻探结束时，就可以知道储层是否确实含油，但仍需测定所发现的矿床是否具有开采价值。这就必须进行证实性的附加钻探，以便确定矿床的规模，规定储油岩的储量。
此时，即可以采用辅助回流方法，通过注入井，向储层中注入流体，迫使石油流向采油井，流出液从井口上升到地面，注入的流体可以是水蒸气、气体、化学物质或者其它任何流体。
为了现场评价这种辅助回流改善包含在储层中碳氢化合物采油法的效益，可以进行先导性试验，就是利用几口井，在缩小比例的矿床内进行模拟开采。(对照真正开采时的实际距离)，这些矿井相距很近。完成这一步骤之后，通过分析在整个碳化物储层中推广这种辅助回流采油方法的效果，就可以判断先导性试验具有多大效益。
目前先导性试验均采用竖井布局，最常见的是四井、五井或七井布局。这些竖井中，一些井用做注入井，而另一些井做为采油井。
在挖掘的矿井网路中，恰当地选择注入井，就有希望确定采油区的边界，把有关开采区初始位置上的石油与试井产量进行对比，也能对所用的辅助回流采油法的效益作出评价。
然而，利用竖井来确定先导性试验区的边界所需的注入流量大大超过实际采油量，也就是说，流入的流体量多于开采的流体量。
竖井还有另一个缺点，就是它们在较低的高度上穿透储层，因此根据井中采集的探品及测量值，仅能了解局部点的情况，只是涉及储层的几个点而已。这个缺点往往不利于正确分析先导性试验的结果。
最后采用化学方式实施辅助回流采油时，大流量的注入也会造成昂贵的成本，尤其是储层较薄而且埋藏很深的情况下，更是如此。
因此，为了消除现行的先导性试验布局上述的缺点，本发明提出，注入较小流量的流体，从而大大降低了生产成本。
本发明旨在利用水平矿井的优点，也就是说，矿井自地表以下的初始段基本上是垂直的，接着是一段弯曲部份，以及由明显的水平通道构成的部份延伸到储层中。这种通道结构是在储层中完成的，要使通道恰好沿着试验采油区的边界，构成一个多边形，一些通道用于注入，另一通道用于采油，注入通道的流量总和明显地等于采油通道的流量总和。
因此，本发明的目的在于提出一种利用先导性试验，在矿床模拟开采储层中的碳氢化合物的方法，具体的作法是，通过注入井向上述储层中注入流体，迫使上述碳氢化合物流向采油井，流出液从那里上升到地面，其特征在于，这些注入井和采油井从地表以下一段实际上垂直挖掘，然后通过明显水平的通道延伸到上述储层内，这些水平通道在储层平面内至少一部份构成一个多边形几何形状。
-提出第一种状态，使位于上述几何形状边缘的通道或者注入或者采油;
-提出第二种状态，与第一种状态相反，使位于上述几何形状内部的通道采油或注入，-调节注入流体和开采流体容积的流量，使注入通道的流量总和明显等于采油通道的流量总和。
在一个优选的实施例中，这个几何形状为矩形，其长度由两个平行的水平通道来限制，第三个通道与前两个通道平行，并且明显保持与两个原通道等距离。当注入和开采时两个通道位于边缘时，流量为q/2，而在注入开采时通道位于中央时流量为q。
根据第一个特定的特征，注入流体为水蒸汽。
根据第二个特定的特征，注入流体为化学物质，例如主要是一种聚合物。
本发明还包括一种用于实现上述模拟开采方法的先导性矿井挖掘布局，其特征在于，水平通道明显地在储层的顶与底之间1/2高度处开凿的。
有利的是三个水平通道平行分布在储层中。X表示一个通道的水平长度，Y表示两个相邻通道的间距，H表示储层的厚度(最厚等于10米)，X和Y值的选择应当符合X≥/5H，X≥/4Y方程式的要求。
最后，根据本发明的一个优选的实施例，宜在较薄的砂岩质储层中试钻，通道之间不应含有连续不透水的夹层，而且初始压力梯度要小。
现在更详细地介绍本发明一种特殊的实施例，可以更好地理解本发明的基本特征和优点，当然，这种实施例选做为例子，但实际配置绝不仅仅限于这个实施例。附图对这种实施例做了概括的描述，其中
图1表示矿床内具有水平通道的矿井布局;
图2在储层的剖面图上表示了先导性试验的第一个实施例;
图3表示了先导性试验的第二个实施例。
图1表示了用于先导性试验的三个矿井(3、4、5)钻井布局。这三个矿井自地表面以下初始段(3a、4a、5a)基本垂直，明显水平的通道3b、4b、5b延伸到储层内。在此实施例中，通道3b和5b限定矩形的边界，通道4b位于通道3b和5b中央的平行方向上。这三个水平通道在储层内的长度为X，它们之间的近似水平距离为Y，储层的厚度为H。示意图符合下列条件，即Y≥/5H，X≥4Y。
中央通道4b按q流量采油。限定矩形边界的外围通道3b和5b，各以q/2流量同时注入，因而可以认为，在矿床条件下，注入流体的流量等于开采流体的流量。
在图2表示的系统中，通道3b和5b上标注向下的箭头，表示注入，通道4b上的向上的箭头，表示采油。这些箭头所示的系统，可用来进行有效的先导性试验的碳氢化合物开采方法，上述方法称之为“水注入”和“化学注入”。
这种类型的布局与使用竖井的系统相比具有无可争辩的优点，尤其是从位于两个通道3b和5b之间局部位置区域油井开采石油时，更是如此。
水平矿井相对于竖井的优点，还在于它能在更大的长度上穿透储层，这样，根据在矿井中(主要在层面，尤其在流体流动的层面上)采集样品和测量值，就可得出储层的最佳特性，因此对储层的了解更全面，对试验结果的分析也就更精确。
这种布局意味着费用较低，尤其是对于较薄而埋藏很深的储层来说，更是这样。这是因为，挖掘的矿井数目减少，另外在注入化学物质时，注入流体的数量也减少。
这种类型的布局，最适用于较薄(厚度小于10米)的砂岩质碳氢化合物储层，矿井之间不应含有连续不透水的夹层，而且初始压力梯度要小，或等于零。
本发明也适用于图3所示的布局。这种布局包括3个平行通道6b、7b和8b，布局及间距、长度条件与前例相同。
这里是反向布局。中央通道7b用于注入，两边的通道6b和8b用于采油。中央通道7b按q流量进行注入。
进行先导性试验之前，如果储层内没有流动的水，而出现粘油，并带有较小的流动性(小于1米D/CP)，在此配置状态下，可进行热注入，同时使油井6b和8b最大幅度地采油，但每个油井的流量不得超过q/2。
反向布局也适用于第三纪地质条件下实施回流采油的情况，也就是说，当矿井内含有水百分比高时，利用水清洗矿床之后的条件。矿井6b和8b的流量必须等于q/2。
本发明也完全适用于以下的这种情况，即明显水平的通道在储层的平面内构成一个多边形的几何形状，而不是象以前那样，只是一个简单的矩形。
此时只需使一些通道处于注入或开采油的第一种状态，另一些通道仍处于第二种状态(注入或开采)，与第一种状态相反。然后，调节注入和采油流量，使注入通道流量总和明显等于采油通道流量总和。
当然本发明的应用绝不仅仅限于以上介绍的某些情况，特别是不限于用于描述本发明的实施例的具体细节。所有其它能够提出做为例子而说明的实施例和它的组成另件同样都不超出本发明的范围。
权利要求
1.利用先导性试验，在矿床(1)中模拟开采储层(2)中碳氢化合物的方法，通过注入井(3b、5b和7b)，向上述储层(2)中注入流体，使上述碳氢化合物流向采油井(4b、6b和8b)，流出液从井口流出地面，其特征是，上述注入井和采油井(3、4、5、6、7、8)，均是从地表起往下基本垂直挖掘的，然后通过位于上述储层内部的明显水平的通道(3b、4b、5b、6b、7b和8b)而延伸到储层内，在储层平面内至少部份地构成一个多边形几何形状。-提出第一种状态，使位于上述几何形状边缘的通道注入或采油；-提出第二种状态，与上述第一种状态相反，使位于上述几何形状内部的通道注入或采油；-调节注入流体流量和采油流量，使注入通道的流量总和明显等于采油通道的流量总和。
2.根据权利要求1的先导性试验模拟开采方法，其特征是，上述几何形状是一个矩形，其长度由两个平行水平的通道(3b和5b;6b和8b)来定界，第三个通道(4b;7b)安置成与前两个通道平行并且在其中央。使两边的两个通道按q/2流量注入或采油，使中央通道按q流量注入或采油。
3.根据权利要求1或2所述的先导性试验模拟开采方法，其特征是，注入流体为水蒸汽。
4.根据权利要求1或2所述的先导性试验模拟开采方法，其特征是注入流体为一种化学产品，例如主要是一种聚合物。
5.为实现根据权利要求1至4的任何一个所述的模拟开采方法的矿井挖掘的布局，其特征是，水平通道要在储层(2)顶和底之间明显1/2处开凿。
6.根据权利要求5所述的矿井挖掘的布局，其特征在于，三个水平通道(3b、4b和5b;6b、7b和8b)在储层中平行排列，X表示通道的水平长度，Y表示两个相邻通道的间距H表示储层的厚度(最厚等于10M)，X和Y值的选择，要符合Y≥5H，X≥4Y的要求。
7.根据权利要求6所述的矿井挖掘布局，其特征在于，适用于较薄的砂岩质储层，通道之间不得含有连续不透水的夹层，而且初始压力梯度要小。
全文摘要
本发明涉及一种利用先导性试验，在矿床中模拟开采储层中碳氢化合物的方法，这种方法要借助具有水平通道的注入井和采油井来实现。在储层的平面内，这些通道至少部分地构成一个多边形的几何形状。
文档编号E21B43/30GK1044147SQ8910544
公开日1990年7月25日 申请日期1989年12月29日 优先权日1988年12月30日
发明者让·贡姆贝 申请人:法国石油研究所