一种SAGD采油方法及强化采油井网与流程

一种sagd采油方法及强化采油井网
技术领域
1.本发明涉及油田采油技术领域，尤其涉及一种sagd采油方法及强化采油井网。


背景技术：

2.sagd(steam assisted gravity drainage，蒸汽辅助重力泄油)，是一种开发稠油油藏的开发方式，双水平井sagd应用比较广泛，一般由一口注入水平井和一口生产水平井组成，由注入水平井连续向油层中注入高干度的蒸汽，高温产出液由正下方的生产水平井产出。双水平井sagd技术，目前已在我国辽河油田与新疆油田成功实现工业化。
3.通常情况下，采用超稠油sagd开发的储层渗透率在5000md附近，高峰阶段采油速度可以达到6～8％，采收率能达到60％。
4.对于陆相河流相储层，储层非均质性严重，油层温度下脱气油粘度大于5
×
104mpa
·
s，温度200℃条件下粘度仍大于20mpa
·
s，渗透率往往低于2000md，高峰阶段采收率速度为2～3％，采收率低于55％，存在sagd中后期阶段采油速度较低、以及最终采收率较低的问题，影响了sagd技术的经济效益。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种sagd采油方法及强化采油井网，以缓解现有技术中对于渗透率较大的储层，存在sagd中后期阶段采油速度较低、以及最终采收率较低的问题。
6.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
7.本发明提供一种sagd采油方法，所述sagd采油方法采用sagd强化采油井网，所述sagd强化采油井网包括sagd井组和加密水平井，所述sagd井组包括注入水平井和生产水平井；
8.所述sagd采油方法包括：
9.步骤s10，所述sagd井组预热后，所述注入水平井注汽，所述生产水平井采油；所述加密水平井预热后转为循环采油；
10.步骤s20，当所述sagd井组的蒸汽腔与所述加密水平井的蒸汽腔联通后，所述加密水平井停止循环采油，转为连续采油；
11.步骤s30，点燃蒸汽腔内残余油后，向所述加密水平井连续注空气及蒸汽。
12.在优选的实施方式中，所述步骤s10与所述步骤s20之间实施步骤s40，所述步骤s40包括：所述注入水平井伴注氮气。
13.在优选的实施方式中，当所述sagd井组的蒸汽腔在油层顶部横向拓展40m时，开始实施所述步骤s40；当所述sagd井组的蒸汽腔泄油角降低至20
°
时，开始实施所述步骤s30。
14.在优选的实施方式中，所述步骤s40中，所述注入水平井所注的气体中，蒸汽与氮气的注入量地面体积比范围为1:20～1:50。
15.在优选的实施方式中，所述步骤s30中，所述注入水平井注蒸汽，注汽速率小于20t/d。
16.在优选的实施方式中，所述加密水平井中设有长管和短管；所述步骤s30中，所述加密水平井采用所述长管注空气、所述短管注蒸汽，所述长管注空气的注汽速率为20000～50000m3/d。
17.在优选的实施方式中，所述步骤s30中，从所述加密水平井中向所述蒸汽腔中注入氧气含量不小于60％的富氧空气，连续注入多天后，点燃蒸汽腔内残余油。
18.在优选的实施方式中，所述加密水平井的水平段趾端上翘。
19.在优选的实施方式中，所述步骤s10中，所述sagd井组的预热方式为循环预热，所述加密水平井的预热方式为吞吐预热。
20.本发明提供一种sagd强化采油井网，包括加密水平井和至少两组sagd井组，所述sagd井组包括注入水平井和生产水平井；
21.所述加密水平井设置于相邻的两组所述sagd井组之间；所述加密水平井的水平段趾端上翘。
22.在优选的实施方式中，所述加密水平井的水平段趾端上翘5m～10m。
23.在优选的实施方式中，上翘的所述加密水平井的水平段趾端，为水平段靠近脚尖50m的井段。
24.本发明的特点及优点是：
25.该sagd采油方法先采用蒸汽辅助重力泄油开发，sagd井组与加密水平井同时开采，降低了井距，有助于加快sagd井组之间储量的动用，提高了全过程开采的采油速度，并且有助于蒸汽腔快速联通。
26.步骤s10为扩腔生产阶段，步骤s20为水平井辅助sagd强化采油生产阶段，步骤s30为空气辅助sagd强化采油阶段。水平井辅助sagd生产可有效开采井间剩余油，水平井辅助sagd强化采油生产阶段减少了蒸汽注入量并提高了生产油汽比。后期注入空气燃烧汽腔中的残余油并驱扫井间热油，空气辅助sagd强化采油阶段进一步降低了蒸汽注入量，实现整个开采过程开采成本的降低，同时注入蒸汽，将下部剩余油向sagd井组中的生产水平井驱替，原油持续向生产井流动，确保采收率最终可达60％以上。
27.该sagd采油方法应用于稠油开发，通过设置加密水平井，进行井网调整，实现相邻双水平井sagd井组之间三角地带油层有效动用；后期点燃蒸汽腔，并转注空气，进一步燃烧残余油，延长sagd生产周期、提高经济效益，有利于大幅度提高sagd中后期采收率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明提供的sagd采油方法的示意图；
30.图2为本发明提供的sagd采油方法所采用的sagd强化采油井网的结构示意图；
31.图3为本发明提供的sagd采油方法在扩腔生产阶段的示意图；
32.图4为本发明提供的sagd采油方法在氮气辅助sagd采油阶段的示意图；
33.图5为本发明提供的sagd采油方法在空气辅助sagd强化采油阶段的示意图；
34.图6为本发明提供的sagd采油方法在末期阶段的示意图。
35.附图标号说明：
36.10、sagd井组；11、注入水平井；12、生产水平井；
37.20、加密水平井；21、趾端。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例一
40.本发明提供了一种sagd采油方法，该sagd采油方法采用sagd强化采油井网，如图2所示，sagd强化采油井网包括sagd井组10和加密水平井20，sagd井组10包括注入水平井11和生产水平井12；如图1所示，该sagd采油方法包括：步骤s10，sagd井组10预热后，注入水平井11注汽，生产水平井12采油；加密水平井20预热后转为循环采油；步骤s20，当sagd井组10的蒸汽腔与加密水平井20的蒸汽腔联通后，加密水平井20停止循环采油，转为连续采油；步骤s30，点燃蒸汽腔内残余油后，向加密水平井20连续注空气及蒸汽。
41.该sagd采油方法先采用蒸汽辅助重力泄油开发，sagd井组10与加密水平井20同时开采，降低了井距，有助于加快sagd井组10之间储量的动用，提高了全过程开采的采油速度，并且有助于蒸汽腔快速联通。
42.步骤s10为扩腔生产阶段，步骤s20为水平井辅助sagd强化采油生产阶段，步骤s30为空气辅助sagd强化采油阶段。水平井辅助sagd生产可有效开采井间剩余油，水平井辅助sagd强化采油生产阶段减少了蒸汽注入量并提高了生产油汽比。后期注入空气燃烧汽腔中的残余油并驱扫井间热油，空气辅助sagd强化采油阶段进一步降低了蒸汽注入量，实现整个开采过程开采成本的降低，同时注入蒸汽，将下部剩余油向sagd井组中的生产水平井驱替，原油持续向生产井流动，确保采收率最终可达60％以上。
43.该sagd采油方法应用于稠油开发，通过设置加密水平井20，进行井网调整，实现相邻双水平井sagd井组10之间三角地带油层有效动用；后期点燃蒸汽腔，并转注空气，进一步燃烧残余油，延长sagd生产周期、提高经济效益，有利于大幅度提高sagd中后期采收率。当sagd井组10日产量降低到4t/d时，结束生产。
44.优选地，当两个sagd井组10的蒸汽腔与加密水平井20的蒸汽腔联通时，即转入水平井辅助sagd强化采油生产阶段。
45.sagd井组10旁设置加密水平井20；优选地，如图2所示，加密水平井20与sagd井组10的方向相平行，且位于相邻两组sagd井组10中间。加密水平井20中设有长管和短管；具体地，步骤s10中，加密水平井20循环采油为长管注汽、短管采油。步骤s20中，加密水平井20连续采油为长管停止注蒸汽，转为短管连续采液。
46.具体地，步骤s30中，点燃蒸汽腔内残余油可以为：向水平井中注入富氧空气段塞，点燃蒸汽腔内残余油。富氧空气段塞为富氧空气以段塞的形式间歇注入。
47.在本发明的一实施方式中，步骤s10与步骤s20之间实施步骤s40，步骤s40包括：注
入水平井11伴注氮气。
48.步骤s40为氮气辅助sagd采油阶段。sagd井组10进入蒸汽腔扩展阶段后，采用氮气辅助生产，氮气作为非凝结气体，可降低整个汽腔的温度，降低汽腔对顶底盖层的热损失，提高该阶段的整个生产油汽比；同时，如图4所示，非凝结气体携带热量相比蒸汽更远，会将将三角蒸汽腔形态调整为椭圆形态，有助于加速sagd井组10的蒸汽腔与水平井的蒸汽腔建立联通关系。
49.优选地，当sagd井组10的蒸汽腔在油层顶部横向拓展40m时，开始实施步骤s40。
50.更进一步地，步骤s40中，注入水平井11所注的气体中，蒸汽与氮气的注入量地面体积比范围为1:20～1:50。氮气辅助sagd采油阶段降低了开采过程的热损失，氮气的注入降低了开采过程的热损失。氮气辅助扩腔，与加密水平井20采液协同操作，有助于加速汽腔扩展及提高采油速度。
51.火烧油层，是一种用电的、化学的等方法使稠油油层温度达到原油燃点，并向稠油油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法火烧油层，是一种用电的、化学的等方法使稠油油层温度达到原油燃点，并向稠油油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法。
52.在本发明的一实施方式中，当sagd井组10的蒸汽腔泄油角降低至20
°
时，开始实施步骤s30。
53.火烧产出的烟道气将补充地层能量，部分超稠油将在高温条件下裂解变稀，从而增强原油的地下流动性。sagd后期时，目标层段蒸汽腔具有体积大与温度高的特点，此时通过烟道气的补充能量就能维持sagd的正常生产，烟道气的分压作用将降低蒸汽腔的温度，这将减少对顶底盖层热损失。
54.进一步地，步骤s30中，注入水平井11注蒸汽，注汽速率小于20t/d。
55.注入水平井11以低速注蒸汽的方式，一是提高了生产井周围的温度，提高井筒附近超稠油的流动性；二是因为汽腔内残余油饱和度较低，不易形成稳定的油墙，加密水平井20注入的空气会在局部突进，当sagd注入水平井11注入蒸汽时，将促进空气与原油的氧化，将生产水平井12井筒内氧气含量控制在5％的安全生产限以下，有利于控制安全风险，提高了sagd后期的安全性，中间部署的加密水平井20注入空气，sagd井组10的注入水平井11注入少量的蒸汽，规避了生产水平井12中氧气的采出，该方法组合了sagd与注空气技术的优势，可以降低注入成本，提高热利用率与采收率。
56.具体地，空气辅助sagd强化采油阶段，采用富氧空气段塞高效点燃sagd汽腔的残余油，后续空气的持续驱扫井间热油，sagd井组10的注入水平井11注入少量蒸汽降低了氧气突破的风险，且有助于热油降粘采出。
57.进一步地，步骤s30中，加密水平井20采用长管注空气、短管注蒸汽，长管注空气的注汽速率为20000～50000m3/d。
58.通常情况下，sagd阶段蒸汽注入量为100～200t/d。该采油方法中，sagd后期的蒸汽注入量仅仅维持在较低水平井，日注20t/d，转注的低廉的空气，将使吨油的操作成本降低60％，这种低成本的操作方式为sagd后期持续生产提供了保障。提高采收率显著。
59.进一步地，步骤s30中，从加密水平井20中向蒸汽腔中注入氧气含量不小于60％的富氧空气，连续注入多天后，点燃蒸汽腔内残余油，然后，再以20000～50000m3/d连续注空
气。优选地，富氧空气与空气均使用加密水平井20中的长管来注入；富氧空气的注汽速率可以为50000m3/d，连续注入的天数可以为5天。
60.sagd蒸汽内含油饱和度与操作温度相关，sagd中后期操作压力一般降低到1～2mpa，对应的200℃条件下残余油饱和度仅为15～20％之间，通过向加密水平井20中注入较高浓度的氧气，有利于汽腔内低含油饱和度的点火成功。通过后续注空气最大程度利用汽腔内蒸汽驱扫后的残余油，残余油在中高温条件下的燃烧将耗尽空气中的氧气，同时孔隙中的残余油饱和度将降低到5％以内。
61.在本发明的一实施方式中，加密水平井20的水平段趾端21上翘。在两组相邻sagd井组10中间加密了一口趾端21上翘的加密水平井20，提高了井网的控制储量，有利于井间三角地带剩余油快速采出。sagd井组10与加密水平井20同时投产后同时生产，提高整个阶段的采油速度，可在钢管柱安全生产期内完成整个阶段的生产。加密水平井20上翘式的井身结构，加速了加密水平井20的汽腔与sagd井组10的汽腔联通，有利于加密水平井20辅助sagd井组10进行泄油，有利于加速中后期采油。
62.步骤s30中，通过上翘式的加密水平井20注入空气的设计方式，使空气能直接进入油藏顶部，实现在油层顶部燃烧或高温氧化，在顶部形成高浓度的气顶降低了蒸汽腔的热损失。
63.进一步地，加密水平井20的水平段趾端21上翘5～10m。
64.在本发明的一实施方式中，步骤s10中，sagd井组10的预热方式为循环预热，加密水平井20的预热方式为吞吐预热。
65.上翘设计的加密水平井20采用循环预热方式生产，更易实现趾端21部分的汽腔扩展，提高了sagd井组10与加密水平井20汽腔之间联通的可能性。加密水平井20采用先吞吐预热后循环采油的方式，可以以较快的速度实现加密水平井20的蒸汽腔与sagd汽腔的有效联通。
66.该sagd采油方法适用于超稠油双水平井sagd中后期强化采油，并给出了不同阶段的过渡标志，实现了不同阶段的有序过渡；该sagd采油方法包括：扩腔生产阶段、氮气辅助sagd采油阶段、水平井辅助sagd强化采油生产阶段、和空气辅助sagd强化采油阶段；包括有4个采油阶段，并提高了不同阶段的sagd开发效果，提高了sagd全过程的生产效果。
67.为了使该sagd采油方法更易于理解，下面就以具体实施方案，作举例说明。
68.油藏基本参数：油藏埋深250m，孔隙度32％，含油饱和度75％，净毛比0.8，水平渗透率2500md，垂向渗透率1250md，油层厚度30m，温度15℃，油藏温度条件下粘度1500000mpa.s。
69.a、部署sagd强化采油井网
70.在稠油油藏的开采区域内部署上述sagd强化采油井网，如图2所示，该sagd强化采油井网至少拥有2组sagd井组10与1口加密水平井20，生产水平井12部署在油层底部，注入水平井11与生产水平井12位于同一垂面上，垂向上相距4～6m；生产水平井12与加密水平井20的水平距离为40m，加密水平井20水平段靠近脚尖50m的井段上翘，上翘的纵向高度为5～10m，优选地，加密水平井20的趾端21轨迹控制在最后水平段50m垂向上上翘10m。
71.b、扩腔生产阶段
72.sagd井组10循环预热实现联通后，注入水平井11连续注入蒸汽，井口干度为90％，
注汽速度120吨/天以上，注汽井井底压力为4mpa，生产水平井12连续排液，水平井井间压差控制在0.2～0.5mpa。加密水平井20吞吐预热后转循环生产，采用长管在趾端21连续注汽且短管在跟端连续排液，长管注汽速度控制在60t/d，井底压力控制在3.8mpa。其中sagd蒸汽腔与水平井的蒸汽腔扩展见图3。
73.c、氮气辅助sagd采油阶段
74.随着注汽量的逐渐上升，平均日产油量进入高峰生产阶段，生产3年后，sagd井组10日产油量达到50t/d，加密水平井20日产油量11t/d，sagd蒸汽腔在油层顶部扩展已达40m时，sagd的注汽量降低10％，蒸汽与氮气的注入量地面体积比控制在1:20～1:50之间，注入注入井的井底压力为4mpa，加密水平井20井底压力控制在3.8mpa。该阶段示意图见图4。
75.d、水平井辅助sagd强化采油生产阶段
76.sagd井组10的蒸汽腔与加密水平井20的蒸汽腔联通后，注入水平井11持续注入蒸汽与氮气，加密水平井20的长管停止注蒸汽，转为短管连续采液，注入水平井11井底压力与加密水平井20的井底压力控制在0.3～0.6mpa。
77.e、空气辅助sagd强化采油阶段
78.随着蒸汽腔的高度的下降，产量随之进入下降阶段，当sagd蒸汽腔的泄油角下降到20
°
，即蒸汽腔聚并后从油层顶部下降了13m时，从加密水平井20长管中注入氧气含量为60％的富氧空气，注入速度为50000m3/d连续注入5天点燃油层，再以20000～50000m3/d连续注空气，sagd注入水平井11注汽速度降低到20t/d，该阶段示意图见图5和图6。当sagd井组10日产量降低到4t/d时，结束生产。
79.就上述本发明的具体实施方案，与单纯双水平井sagd开采效果进行了预测对比。
80.生产预测情况如下表所示。
81.技术对比时间(年)采收率油汽比单纯双水平井sagd12.551.70.198本发明17.069.00.225
82.如该表所示，从生产情况来看，采用单纯双水平井sagd，有效生产时间为12.5年，最终采收率为51.7％，油汽比为0.198。而本发明，经济有效生产时间约为17年，最终采收率为69％。其中，氮气辅助sagd采油阶段与水平井辅助sagd强化采油生产阶段采出程度为31％，转空气辅助sagd强化采油阶段为5％。比单纯双水平井sagd提高了17.3％。该方法可以在sagd全过程实施，也可以在中后期开始实施。
83.实施例二
84.本发明提供了一种sagd强化采油井网，如图2所示，该sagd强化采油井网包括加密水平井20和至少两组sagd井组10，sagd井组10包括注入水平井11和生产水平井12；加密水平井20设置于相邻的两组sagd井组10之间；加密水平井20的水平段趾端21上翘。
85.趾端21上翘的加密水平井20，提高了井网的控制储量，有利于井间三角地带剩余油快速采出。sagd井组10与加密水平井20同时投产后同时生产，提高整个阶段的采油速度，可在钢管柱安全生产期内完成整个阶段的生产。加密水平井20上翘式的井身结构，加速了加密水平井20的汽腔与sagd井组10的汽腔联通，有利于加密水平井20辅助sagd井组10进行泄油，有利于加速中后期采油。
86.通过上翘式的加密水平井20注入空气的设计方式，使空气能直接进入油藏顶部，
实现在油层顶部燃烧或高温氧化，在顶部形成高浓度的气顶降低了蒸汽腔的热损失在本发明的一实施方式中，加密水平井20的水平段趾端21上翘5m～10m。
87.进一步地，上翘的加密水平井20的水平段趾端21，为水平段靠近脚尖50m的井段。
88.上翘设计的加密水平井20采用循环预热方式生产，更易实现趾端21部分的汽腔扩展，提高了sagd井组10与加密水平井20汽腔之间联通的可能性。
89.以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。