一種壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，該方法包括在油井套管射孔段對油藏實施水力壓裂改造，在井筒兩翼形成垂直人工裂縫，并加入壓裂支撐劑充填裂縫且在套管內部采用篩管礫石充填完井；應用點火技術，使井底溫度達到原油燃點溫度，將油井油層點燃；應用空氣壓縮機向油井中連續(xù)注入空氣；注空氣結束后，燜井；開井回采。該方法主要應用于滲透低的稠油油藏、薄層的稠油油藏、薄互層的稠油油藏。與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明的方法可使火燒油層吞吐注入空氣速度和單周期累計注入量提高3倍以上；熱前緣及煙道氣前緣波及體積提高3倍以上，單井產(chǎn)量提高2倍以上；周期累產(chǎn)量提高3倍以上。
【專利說明】一種壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油開采領域，特別涉及一種壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法。

【背景技術】
[0002]目前中國稠油開發(fā)方式主要包括蒸汽吞吐(約占78%)，蒸汽驅(約占10%)和常規(guī)水驅(約占10%)。這些方法工藝簡單，采收率較高，適合埋藏深度較淺(小于1000m)的稠油油藏。然而，對于埋藏深度大于1500m的油藏，由于注蒸汽熱損失率大，注蒸汽壓大等問題，給該類稠油的開采帶來了困難；對于一些水敏性油藏，注蒸汽過程中，蒸汽在地層中的冷凝水會引起粘土膨脹，導致有效滲透率下降，出現(xiàn)注不進、采不出的現(xiàn)象；對于由多個薄層組成的薄互層油藏，盡管總的油層厚度較大，但往往縱向上動用程度較差。對于以上注蒸汽難以有效開發(fā)的油藏，一般可考慮采用火燒油層技術(含火燒油層吞吐和火燒油層驅替)開發(fā)，其中火燒油層吞吐技術具有獨特的優(yōu)勢和潛力。
[0003]火燒油層吞吐開采原油包括注入、燜井、回采三個階段。在注入階段，采用電熱點火、化學點火或自然點火等點火技術，將油層加熱到原油燃點以上，同時用空氣壓縮機向油層內連續(xù)注入空氣，近井地帶的原油燃燒產(chǎn)生熱量并生成煙道氣，向周圍地層徑向推進和擴散；在燜井階段，停止空氣注入并關井，使非凝結氣體繼續(xù)擴散和溶解，熱量向縱深傳遞；在回采階段，重新開井，在加熱降粘、溶解氣驅等多重作用機理下油層中的原油、注入氣及煙道氣從油井中采出。
[0004]CN 101161987 B公開了一種火燒吞吐開采稠油的工藝技術，描述的是火燒吞吐開采技術中注空氣點火、燜井和采油階段技術參數(shù)和特征，其適用的井筒條件為常規(guī)套管射孔完井，在該文獻的兩個實施例中，適用的油層的深度僅為300?600m，適用的原油粘度僅分別為900mPa.s、9mPa.S。然而對于儲層條件較差的油藏，如滲透率較低、由多個較薄油層構成的薄互層、原油粘度較大等情況，在常規(guī)射孔完井條件下空氣很難注入，表現(xiàn)為注氣壓力持續(xù)升高，設計的注氣速度和周期注氣量無法實現(xiàn)。在注氣速度和注氣量無法保證的情況下，也就很難實現(xiàn)點火。即使勉強能夠注入空氣，也會因地層吸氣能力限制導致注氣時間長、累計注氣量小、燃燒帶擴展范圍有限。
[0005]CN 103244092 A公開了一種強化火燒油層開采稠油油藏的方法，其通過交替注入空氣及質量濃度為30?50%的雙氧水段塞來實現(xiàn)強化燃燒，然而該技術需要密切監(jiān)測產(chǎn)出氣中氧氣含量與產(chǎn)出流體溫度變化，以避免雙氧水在油層內分解產(chǎn)生過多氧氣而引起爆炸的風險。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明主要是針對低滲透的稠油油藏、薄層的稠油油藏、薄互層的稠油油藏開采困難的問題，提供一種改進的火燒油層吞吐開采稠油的方法，解決注入空氣難的技術問題，擴大燃燒帶擴展范圍，提高產(chǎn)油量。
[0007]本發(fā)明提供了一種壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，該方法包括步驟:
[0008](I)在油井套管射孔段對油藏實施水力壓裂改造，在井筒兩翼形成垂直人工裂縫，并加入壓裂支撐劑充填裂縫；
[0009](2)應用點火技術，使井底溫度達到原油燃點溫度，將油井油層點燃；
[0010](3)向油井中連續(xù)注入空氣；
[0011 ] (4)注空氣結束后，煙井；
[0012](5)開井回采原油。
[0013]本發(fā)明的方法中，步驟(I)中利用水力壓裂在井筒兩翼形成人工裂縫，通過人工裂縫改變井筒周圍原來的徑向滲流流向和滲流界面面積，大幅度提高火燒油層吞吐過程中點火階段的注空氣能力，可使火燒油層吞吐注入空氣速度和單周期累計注入量較射孔完井情況下提高3倍以上。
[0014]現(xiàn)有火燒油層吞吐過程中燃燒帶是以井筒為中心呈圓柱形向四周推進，如圖1所示，其為現(xiàn)有射孔完井火燒油層吞吐方法各區(qū)帶分布示意圖，從里到外分別為充滿空氣的已然區(qū)、燃燒帶、結焦帶、蒸汽帶、油墻以及原始油區(qū)，從圖1中可看出，燃燒帶以注氣吞吐井為中心呈圓柱形向井的徑向推進，一般燃燒帶的推進半徑不超過10m，其熱前緣波及范圍十分有限。而本發(fā)明中，如圖2所示，其為本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法各區(qū)帶分布示意圖，從里到外同樣分別為充滿空氣的已然區(qū)、燃燒帶、結焦帶、蒸汽帶、油墻以及原始油區(qū)，但本發(fā)明在人工裂縫的輔助下，如圖2所述，燃燒帶是以注氣吞吐井及其兩側所形成的垂直裂縫為中心以近似橢球型向周圍推進，從而大幅度提高熱前緣波及范圍，在采油階段可以有效提高單井產(chǎn)能2倍以上和延長穩(wěn)產(chǎn)期。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，在所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法中，步驟(I)中所述水力壓裂改造形成的裂縫的擴展高度為油層厚度，裂縫半長度為30?50m。在水力壓裂形成人工裂縫后，加入的壓裂支撐劑為陶粒或石英砂，支撐劑用量為30?70m3。更優(yōu)選地，支撐劑的粒徑為0.425mm?0.850mm。支撐劑的具體加入方式可以按照所屬領域中任何可行的方法進行，本發(fā)明中優(yōu)選施工中前采用高砂比加入支撐劑，砂比從10%?80%階梯遞增，達到最高砂比后加入頂替液4?8m3 ;施工排量3.0?4.2mVmin。優(yōu)選地，在支撐劑充填裂縫后可在井筒內部采用篩管礫石充填完井，以進行防砂處理。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，在所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法中，步驟(2)中所述點火技術可以為現(xiàn)有技術中任何可行的點火技術，例如可選自電熱點火、化學點火或自然點火。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，在所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法中，步驟(3)中注入空氣的速度為6000?35000m3/d ;當注入壓力達到地層破裂壓力以下2MPa時，停止注入空氣；單周期累計注入量為30X 14?100X 104m3。本發(fā)明中，空氣注入量較常規(guī)射孔可提高3倍以上。
[0018]本發(fā)明中，當采用點火技術點燃油層，并連續(xù)向地層注空氣維持地層處于高溫氧化(燃燒)狀態(tài)時，由于人工裂縫的存在，燃燒帶先沿著裂縫方向擴展，如圖2所示，燃燒帶的俯視圖為一個狹長的橢圓形，當燃燒帶貫穿裂縫長度后開始向垂直于縫面的兩側擴展，燃燒帶及其熱前緣的加熱范圍大大增加，通過跟蹤數(shù)值模擬計算以及通過觀察井溫度監(jiān)測資料分析，熱前緣及煙道氣前緣波及體積比現(xiàn)有火燒油層吞吐技術提高3倍以上，周期累產(chǎn)量提高3倍以上。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，在所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法中，步驟⑷中燜井時間為2?5天，優(yōu)選為2?3天。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，在所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法中，步驟(5)開井生產(chǎn)的過程中，油層中的原油首先以平行流方式沿垂直于縫面方向進入裂縫，然后再從裂縫流入井筒，滲流阻力大大降低。
[0021]本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，特別適用于低滲透的稠油油藏、薄層的稠油油藏和/或薄互層的稠油油藏。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一【具體實施方式】，本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法是用于薄互層油藏的開采，在步驟(I)中，將薄互層的多層油藏射開，利于水力壓裂改造產(chǎn)生的人工裂縫將多個油層同時溝通。本發(fā)明的方法由于對多個薄層組成的油藏能實現(xiàn)層間的有效貫通，可使得進一步火燒油層吞吐采油階段單井產(chǎn)量較比射孔完井條件下提高。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，適用油藏深度小于3300m，油層總厚度8m以上，油層滲透率大于100 X 10_3 μ m2，原油粘度小于等于50000mPa.s，含油飽和度為50%以上。優(yōu)選地，所述油藏深度700?2600m ;油層總厚度 8 ?25m ;油層滲透率 200 X 1(Γ3 μ m2 ?1500Χ1(Γ3μπι2 ;原油粘度 1000 ?50000mPa.s ；含油飽和度50%?80%。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，還包括在注空氣結束后向油井中注入氮氣段塞或蒸汽段塞再進行燜井的過程。這樣可以將油層中已燃區(qū)內的空氣頂替到燃燒帶，從而完全消耗已燃區(qū)內的氧氣，降低回采過程中氧氣濃度，實現(xiàn)安全回采。
[0025]綜上所述，本發(fā)明提供了一種壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其具有以下優(yōu)點:
[0026]I)解決了滲透低的稠油油藏、薄層的稠油油藏、薄互層的稠油油藏火燒油層吞吐過程中地層吸氣能力能力不足、注空氣困難的問題，通過人工裂縫不僅改變了燃燒帶前緣的擴展方向，更大幅度提高了燃燒界面的面積，可使火燒油層吞吐注入空氣速度和單周期累計注入量較射孔完井情況下提高3倍以上。
[0027]2)同等注氣速度條件下，壓裂輔助火驅吞吐注氣過程中注入壓力降低20% ;在同等注氣壓力下注入空氣速度可以提高3倍，有效縮短了無效(不產(chǎn)油)生產(chǎn)時間；而且注氣速度提高后，有效保證了燃燒帶前緣始終處于高溫燃燒狀態(tài)，提高了燃燒帶峰值溫度，使火燒油層過程中的原油高溫裂解改質效果更加顯著。
[0028]3)解決了滲透低的稠油油藏、薄層的稠油油藏、薄互層的稠油油藏火燒油層吞吐采油階段單井產(chǎn)能低的問題；通過裂縫改善了地層滲流能力，同時對于多個薄層組成的油藏實現(xiàn)了層間的有效貫通，使得火燒油層吞吐采油階段單井產(chǎn)量較射孔完井條件下提高2倍以上。
[0029]4)解決了滲透低的稠油油藏、薄層的稠油油藏、薄互層的稠油油藏火燒油層吞吐采油階段供液能力和供液半徑不足的問題。通過人工裂縫輔助，燃燒帶擴展范圍大大增加，熱前緣及煙道氣前緣波及體積比現(xiàn)有火燒油層吞吐技術提高3倍以上，周期累產(chǎn)量提高3倍以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1:現(xiàn)有技術射孔完井火燒油層吞吐方法各區(qū)帶分布示意圖。
[0031]圖2:本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法各區(qū)帶分布示意圖。

【具體實施方式】
[0032]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)結合具體實例及附圖對本發(fā)明的技術方案進行以下詳細說明，應理解這些實例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。各實施例中未詳細提及的步驟均可按照所屬領域的常規(guī)操作進行。
[0033]實施例1
[0034]油藏I油藏深度800m ;油層厚度19.6m ;油層滲透率610X 1(Γ3 μ m2 ;油層溫度320C ;原油粘度510mPa.s ;原油密度0.9240g/cm3 ;含油飽和度58.9% ;J” J2井為該油藏上2 口生產(chǎn)井，常規(guī)冷采產(chǎn)量低于經(jīng)濟極限產(chǎn)量。地層破裂壓力為18MPa。
[0035](I)對J1井油層段套管進行射孔，并采用利用水力壓裂技術壓出40m長人工裂縫，在裂縫內充填壓裂支撐劑。主要施工參數(shù)包括:累計加入粒徑為0.425mm?0.850mm的陶粒40m3 ;前置液40m3 ;攜砂液105m3 ;排量3.5mVmin ;砂比階梯遞增，從10%?80%，達到最高砂比后加入頂替液5m3。J2井采用常規(guī)射孔完井，不進行水力壓裂改造。
[0036](2) J1, J2井均利用電加熱器將注入空氣加熱到400°C以上，持續(xù)注入4天實現(xiàn)點火。
[0037](3)關閉Λ、J2井點火器繼續(xù)注入空氣，注氣壓力達到16MPa時停止注氣，J1井累計注氣60 X 104m3，J2井在注氣壓力達到16MPa前累計注氣只能達到20X 104m3 ;可以看出J1井的累計注入量為J2井的3倍。J1井最高注氣速度33000m3/d，J2井在注氣壓力達到16MPa前最高注氣速度僅為10000m3/d，超過此速度壓力持續(xù)升高，有造成地層破裂風險。
[0038](4)注空氣結束后，J1注入8X 104m3的氮氣段塞，J2井注入3X 104m3氮氣段塞，以防止回采氧氣超標。兩口井均在燜井3天后回采，J1井初期峰值產(chǎn)量20t/d，平均單井產(chǎn)量12t/d，周期累產(chǎn)量1560t，有效生產(chǎn)時間130d。J2井初期峰值產(chǎn)量9.6t/d，平均單井產(chǎn)量5.7t/d，周期累產(chǎn)量505t，有效生產(chǎn)時間89d。
[0039]從上述對比可以看出，采用本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法的J1井無論是在累計注入空氣、平均單井產(chǎn)量以及周期累產(chǎn)量均明顯優(yōu)于采用常規(guī)火燒油層吞吐的J2井。
[0040]實施例2
[0041]油藏2油藏深度1200m;油層厚度分3個小薄層，總厚度11.2m;油層滲透率410X 1^ym2 ;油層溫度300C ;原油粘度4800mPa.s ;原油密度0.9220g/cm3 ;含油飽和度55.9%。J11和J12井為油藏上2 口生產(chǎn)井，常規(guī)冷采無產(chǎn)能。
[0042](I)對J12井的油層段套管進行射孔。
[0043](2) J12井采用利用水力壓裂技術壓出35m長人工裂縫，加入支撐劑30m3，3個薄油層實現(xiàn)上下貫通。具體施工參數(shù)包括累計加入粒徑為0.425mm?0.850mm的陶粒30m3 ;前置液35m3 ;攜砂液85m3 ;排量3.2m3/min ;砂比階梯遞增，從10%?80%，達到最高砂比后加入頂替液5m3。
[0044](3) J12井利用電加熱器將注入空氣加熱到400°C以上，持續(xù)注入4天實現(xiàn)點火。
[0045](4) J12井關閉點火器繼續(xù)注入空氣，注氣壓力達到18MPa時停止注氣，累計注氣45 X 104m3m3。
[0046](5) J12井注空氣結束后，注入6 X 104m3氮氣段塞，以防止回采時氧氣濃度超標。
[0047](6) J12井燜井3天后回采，初期峰值產(chǎn)量12t/d，平均單井產(chǎn)量7.8t/d，周期累產(chǎn)量 1160t。
[0048]同期，J11因點火期間注氣壓力在I天后迅速超過18MPa，無法采用火燒油層吞吐方法生產(chǎn)。
[0049]從本實施例可以看出，由于J11井注氣難，導致壓力超限，難以實現(xiàn)火燒油層吞吐的方法，采用本發(fā)明的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法的J12井成功實現(xiàn)生產(chǎn)，而且累計注入空氣、平均單井產(chǎn)量以及周期累產(chǎn)量都能達到很理想的效果。經(jīng)實驗室內旋轉粘度計測定，J12井產(chǎn)出原油粘度(在地層溫度30°C下)平均為1650mPa.s，約為原始地層原油粘度的三分之一.產(chǎn)出原油與原始地層原油對比，飽和烴的含量從62.5%提高到69.5%,膠質和浙青質的含量從17.4%下降到14.9%，實現(xiàn)了高溫裂解改質。
[0050]實施例3
[0051]油藏3油藏深度2600m ;油層厚度分2個小層，總厚度14.2m ;油層滲透率550X 1^ym2 ;油層溫度75°C ;地層溫度下脫氣原油粘度22800mPa.s ;原油密度0.9820g/cm3 ;含油飽和度67.9%。L1和L2井為油藏上2 口生產(chǎn)井，常規(guī)冷采無產(chǎn)能。前期進行過超臨界壓力注蒸汽試采，平均日產(chǎn)量低于3t，無經(jīng)濟效益。地層破裂壓力46MPa，地面壓縮機最大注氣壓力35MPa。
[0052](I)對L1井套管射孔段采用利用水力壓裂技術壓出40m長人工裂縫，加入支撐劑35m3, 2個油層實現(xiàn)上下貫通。具體施工參數(shù)包括累計加入粒徑為0.425mm?0.850mm的陶粒35m3 ;前置液40m3 ;交聯(lián)攜砂液IlOm3 ;排量3.8mVmin ;砂比階梯遞增，從10%?80%，達到最高砂比后加入頂替液5m3。
[0053](2)對L1井下泵回采，出油5天后停止抽油。
[0054](3)對L1井和L2井實施注空氣火燒油層吞吐。步驟為點火、注空氣、注氮氣段塞、回采。
[0055]試驗結果:
[0056](I)L1井在注入壓力達到壓縮機極限注入壓力前就完成了設計注入量60X 104m3，注氣期間平均注入速度為35000m3/d，平均注入壓力31.5MPa。
[0057](2) L2井在注入速度為15000m3/d的條件下第12天注入壓力超過35MPa，無法繼續(xù)注入，后將注氣速度將為10000m3/d，又10天后注入壓力超過35MPa。最終累計注氣35 X 104m3，只完成該井設計注氣量的70%。
[0058](3)1^1井峰值產(chǎn)量1財/(1，平均單井產(chǎn)量12.8^/(1，周期累產(chǎn)量178(^。L2井峰值產(chǎn)量10.3t/d，平均單井產(chǎn)量5.8t/d，周期累產(chǎn)量810t。
【權利要求】
1.一種壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，該方法包括步驟: (1)在油井套管射孔段對油藏實施水力壓裂改造，在井筒兩翼形成垂直人工裂縫，并加入壓裂支撐劑充填裂縫； (2)應用點火技術，使井底溫度達到原油燃點溫度，將油井油層點燃； (3)向油井中連續(xù)注入空氣； (4)注空氣結束后，煙井； (5)開井回采原油。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，步驟(I)中所述水力壓裂改造形成的裂縫的擴展高度為油層厚度，裂縫半長度為30?50m。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，在水力壓裂形成人工裂縫后，加入的支撐劑為陶?；蚴⑸?，支撐劑用量為30?70m3 ;優(yōu)選地，在支撐劑充填裂縫后并在井筒內部采用篩管礫石充填完井。
4.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，所述步驟(2)所述點火技術選自電熱點火、化學點火或自然點火。
5.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，步驟(3)中注入空氣的速度為6000?35000m3/d ;當注入壓力達到地層破裂壓力以下2MPa時，停止注入空氣；單周期累計注入量為30 X 14?100X 104m3。
6.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，步驟(54)中燜井時間為2?5天。
7.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，所述油藏為低滲透的稠油油藏、薄層的稠油油藏和/或薄互層的稠油油藏。
8.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，所述油藏為薄互層油藏，在步驟(I)中將薄互層的多層油藏射開，并利于水力壓裂改造產(chǎn)生的人工裂縫將多個油層同時溝通。
9.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，其中，所述油藏深度小于3300m，優(yōu)選700?2600m ;油層總厚度8m以上，優(yōu)選8?25m ;油層滲透率大于100Χ1(Γ3μπι2，優(yōu)選 200Χ1(Γ3μπι2 ?1500 X 1-3 Um2 ;原油粘度小于等于 50000mPa.s，優(yōu)選1000?50000mPa.s ;含油飽和度50%以上，優(yōu)選50%?80%。
10.根據(jù)權利要求1所述的壓裂輔助火燒油層吞吐開采稠油的方法，該方法還包括在注空氣結束后向油井中注入氮氣段塞或蒸汽段塞再進行燜井的過程。
【文檔編號】E21B43/247GK104265258SQ201410446103
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2014年9月3日
【發(fā)明者】雷春娣 申請人:雷春娣