二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法.pdf

二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，应用于油田开采。特征是：采用直井与水平井组合蒸汽驱开发深层稠油油藏。同时采取在注蒸汽的同时注入二氧化碳气体。二氧化碳与蒸汽冷水当量地下体积比为8～10，二氧化碳总注入量为0.2～0.5PV。目的是：解决深层稠油油藏传统单一注蒸汽干度难以满足汽驱要求，致使油汽比低、采收率低的问题。二氧化碳在超越凝析水前缘，与前面的冷油相遇后，溶解部分原油，降低粘度，提高原油流动性，缩短汽驱初期阶段的低产期，提高采油速度。该方式在蒸汽吞吐的基础上，能提高采出程度30％左右，累积油汽比可以达到0.20以上，加上吞吐阶段的采出程度，总采收率可以达到50％左右。

1.  一种二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，其特征是：采用二氧化碳辅助直井与水平井组合的蒸汽驱开发深层稠油油藏，即采用直井注汽、新钻水平井采油的井网，在直井注蒸汽的同时注入二氧化碳气体，二氧化碳与蒸汽冷水当量地下体积比为8～10，在注入蒸汽和二氧化碳的同时，在新钻水平井连续采油，当二氧化碳总注入量为0.1～0.3PV时，停止注入二氧化碳，但继续注入蒸汽，在新钻水平井连续采油。

2.  根据权利要求1所述的二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，其特征是：
A、选择适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏
适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏满足以下条件：油层较深在1300～1700m之间；剩余油饱和度＞0.45，油层总厚度＞10.0m，净总厚度比＞0.5，平均油层孔隙度＞0.20，渗透率变异系数＜0.7；
B、选择实施井组
实施井组应满足：在已经实施过吞吐采油的直井之间能够新钻水平井，即已经实施过吞吐采油的直井与准备新钻水平井的平面距离在30～50m之间；
C、钻水平井
在曾经实施过吞吐采油的直井之间钻水平井，水平井的水平段长度在200～500m之间，水平井的水平段在吞吐采油的直井油层内；
D、预热新钻水平井
在新钻的水平井进行蒸汽吞吐采油1～2年，吞吐2～3周期，预热新钻水平井周围的油层，使水平井与注汽直井之间温度比油藏原始温度升高20～30℃；
E、二氧化碳辅助蒸汽驱的地面设备安装
实施二氧化碳辅助蒸汽驱的注汽井是新钻水平井周围的曾经实施过蒸汽吞吐采油的直井；实施二氧化碳辅助蒸汽驱的采油井是新钻水平井，在实施过蒸汽吞吐采油的直井井口安装二氧化碳注入泵和蒸汽锅炉，二氧化碳注入泵的工作压力15～20MPa，排量15吨/小时，蒸汽锅炉的工作压力15～18MPa，排量20吨/小时，在新钻水平井井口安装抽油机和输油管线；
F、注入蒸汽和二氧化碳，实施二氧化碳辅助蒸汽驱
向曾经实施过吞吐采油的直井内，连续注入纯二氧化碳和蒸汽，二氧化碳、蒸汽分别用二氧化碳注入泵组和蒸汽锅炉注入，井组注蒸汽速度在1.2～1.6m³/d.ha.m；井底蒸汽干度为25～35％，二氧化碳的注入速度以二氧化碳与蒸汽冷水当量的地下体积比为8～10，在注入蒸汽和二氧化碳的同时，在新钻水平井连续采油；
G、停止注入二氧化碳
当二氧化碳的总注入量达到本井组储层体积的0.1～0.3PV时，停止注入二氧化碳，但继续注入蒸汽，在新钻水平井连续采油。

二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法
技术领域
本发明涉及油田开采技术领域，特别涉及一种利用高压蒸汽驱开采稠油的方法。是一种在油田蒸汽吞吐后，利用二氧化碳辅助蒸汽驱提高稠油油藏采收率和采油速度方法。
背景技术
在稠油油藏采油过程中，所使用的蒸汽驱采油技术是蒸汽吞吐采油的接替技术。如图1所表示的是常规的直井蒸汽驱反九点井网。常规蒸汽驱采用的是直井与直井组合的井网形式，由中心部位的注汽井1连续往井内注汽，通过周围相邻生产井2连续采出原油。国内外理论研究和现场实践表明，成功实现蒸汽驱采油应达到的指标是实际采收率接近油藏条件应有的采收率。要能达到该指标，必须同时满足四个条件：A、注蒸汽速率在1.6～1.8m³/d.ha.m之间；B、采注比在1.2～1.3之间；C、井底蒸汽干度大于40％；D、油藏压力小于5MPa。参阅：岳清山等著，《稠油油藏注蒸汽开发技术》，P₂₆，1998年9月，石油工业出版社出版。
我国稠油油田大约占60％地质储量的稠油油藏属于深层油藏，深层油藏埋深在900～1700m之间。对深层油藏实施蒸汽驱采油，难以同时满足上述四个条件。所以人们片面追求高速注汽来满足井底蒸汽干度大于40％。可是蒸汽前缘遇冷油凝结成水，降低了蒸汽加热油层的速度。因此，采用高速注汽方法，采注比难以达到要求，造成投入大产出小；如果想要满足采注比达到要求，采用低速注汽又难以实现井底干度40％的目标，无法将深层油藏井下的稠油采出来。这就是我国稠油油田采用蒸汽驱的技术现状。同时，稠油油田蒸汽驱初期，还存在一个较长的低产期。如图2所表示的是蒸汽驱采油速度曲线。蒸汽驱采油的低产期，平均为6～10个月，有的甚至大于1年，不利于采油速度的提高，这就是现有蒸汽驱采油方法本身的特点决定的。
提高深层稠油油藏蒸汽驱采油效果，必须寻找一种适合我国稠油油藏的蒸汽驱采油方法，打破长期以来单一追求高速注蒸汽的惯例。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，利用二氧化碳能够溶解稠油，降低原油粘度的非凝析气体性质，实现埋深在900m～1700m的深层稠油油藏高轮次吞吐后，进一步提高深层稠油油藏采收率的作业方法。不仅能有效弥补蒸汽驱要求的井底蒸汽干度大于40％的不足，而且又能缩短蒸汽驱初期阶段的低产期，提高采油速度。克服现有蒸汽驱低产期长的问题。解决深层稠油油藏传统单一注蒸汽干度难以满足汽驱要求，致使油汽比低、采收率低的问题。
本发明采用的技术方案是：二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，采用二氧化碳辅助直井与水平井组合的蒸汽驱开发深层稠油油藏，即采用直井注汽、新钻水平井采油的井网。利用水平井与油层接触面积大、泄油能力强的优势，保证实现汽驱过程中采注比在1.2～1.3之间。采取在直井注蒸汽的同时注入二氧化碳气体。二氧化碳与蒸汽冷水当量地下体积比为8～10。在注入蒸汽和二氧化碳的同时，在新钻水平井连续采油。当二氧化碳总注入量为0.1～0.3PV时，停止注入二氧化碳，但继续注入蒸汽。在新钻水平井连续采油。
利用二氧化碳能够溶解稠油，降低原油粘度的非凝析气体性质，弥补蒸汽遇冷凝结成水的不利影响。二氧化碳在超越凝析水前缘，与冷油带相遇后，部分溶解，降低原油粘度，提高原油流动性；并且使原油膨胀，提前激励冷凝水前缘原油的作用，形成非混相驱。这样，在油藏中二氧化碳辅助蒸汽驱的驱油过程为二氧化碳/蒸汽+蒸馏物+蒸汽冷凝带+二氧化碳降粘带+冷油区，如图4所示。由于二氧化碳提前的激励作用，增加了未被蒸汽加热的冷油带的流动性，从而提高了原油的采油速度，缩短纯蒸汽驱过程的低产期。
具体做法是：
A、选择适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏
根据油田地质特征与开发现状，进行油田粗筛选。适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏满足以下条件：油层较深在1300～1700m之间；剩余油饱和度＞0.45，油层总厚度＞10.0m，净总厚度比＞0.5，平均油层孔隙度＞0.20，渗透率变异系数＜0.7。
B、选择实施井组
在适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏内，确定实施井组。实施井组应满足：在已经实施过吞吐采油的直井之间能够新钻水平井。即已经实施过吞吐采油的直井与准备新钻水平井的平面距离在30～50m之间。
C、钻水平井
在曾经实施过吞吐采油的直井之间钻水平井，水平井的水平段长度在200～500m之间，水平井的水平段在吞吐采油的直井油层内。本领域的工程技术人员能完成新钻水平井施工。该井网利用水平井与油层接触面积大、泄油能力强的优势，保证实现汽驱过程中采注比在1.2～1.3之间。参阅附图3。
D、预热新钻水平井
在新钻的水平井进行蒸汽吞吐采油1～2年，吞吐2～3周期，目的是预热新钻水平井周围的油层，与注汽直井形成热连通，使水平井与注汽直井之间温度比油藏原始温度升高20～30℃。
E、二氧化碳辅助蒸汽驱的地面设备安装
实施二氧化碳辅助蒸汽驱的注汽井是新钻水平井周围的曾经实施过蒸汽吞吐采油的直井；实施二氧化碳辅助蒸汽驱的采油井是新钻水平井。在实施过蒸汽吞吐采油的直井井口安装二氧化碳注入泵和蒸汽锅炉。二氧化碳注入泵的工作压力15～20MPa，排量15吨/小时，蒸汽锅炉的工作压力15～18MPa，排量20吨/小时。在新钻水平井井口安装抽油机和输油管线。
F、注入蒸汽和二氧化碳，实施二氧化碳辅助蒸汽驱
向曾经实施过吞吐采油的直井内，连续注入纯二氧化碳和蒸汽。二氧化碳、蒸汽分别用二氧化碳注入泵组和蒸汽锅炉注入。井组注蒸汽速度在1.2～1.6m³/d.ha.m(ha-公顷，面积单位，1ha＝10,000平方米；m-油层厚度，米)；井底蒸汽干度为25～30％，二氧化碳的注入速度以二氧化碳与蒸汽冷水当量的地下体积比为8～10。在注入蒸汽和二氧化碳的同时，在新钻水平井连续采油。
G、停止注入二氧化碳
当二氧化碳的总注入总量达到本井组储层体积的0.1～0.3PV时，停止注入二氧化碳，但继续注入蒸汽。在新钻水平井连续采油。
本发明的有益效果：本发明的二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法与现有蒸汽驱采油相比有较大的改进，打破传统单一注蒸汽很难实现采收率的要求。二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏能达到采注比保持在1.2以上。在蒸汽吞吐的基础上，能提高采出程度30.0％左右，油汽比可以达到0.20以上，加上吞吐阶段的采出程度，总采收率可以达到50.0％左右。
采用本发明方式开发深层稠油油藏可以取得以下效果：
(1)蒸汽干度为30％的二氧化碳辅助蒸汽驱的采收率与蒸汽干度50％的纯蒸汽驱的采收率相同；
(2)二氧化碳辅助蒸汽驱的采油速度与纯蒸汽驱的采油速度相比，提高1.2％～1.5％；
(3)二氧化碳辅助蒸汽驱的低产期比纯蒸汽驱期间的低产期缩短2～3个月；
(4)仅在二氧化碳辅助蒸汽驱的前期注入二氧化碳，当二氧化碳的总注入量达到井组储层体积的0.1～0.3PV停止注入二氧化碳。
附图说明
图1是现有直井蒸汽驱反九点井网平面示意图。
图2是现有直井蒸汽驱采油速度曲线示意图。竖线左边为低产期，竖线右边为高产期。
图3是本发明二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法井网平面示意图。是实施例1和实施例2的示意图。
图4a是二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，从直井注入二氧化碳和蒸汽，到水平井采出原油的驱油过程机理示意图。
图4b是现有直井蒸汽驱方法，从直井注入蒸汽，到采出原油的驱油过程机理示意图。
图中，1.直井采油井，2.直井注蒸汽井，3.直井注蒸汽和二氧化碳井，4.水平井采油井，5.蒸汽带，6.蒸馏物带，7.蒸汽冷凝带，8.二氧化碳降粘带，9.冷油带。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：参阅附图3。本发明二氧化碳辅助蒸汽驱开发深层稠油油藏方法，在某油田进行试用。该油田适合深层稠油油藏高轮次蒸汽吞吐后转注二氧化碳辅助直井与水平井组合蒸汽驱开发的条件。经过长期蒸汽吞吐方式采油的油藏，压力已经降到了3MPa以下，剩余油主要分布在井间区域，适合采用向地层补充能量的蒸汽驱开发方式。因此，在剩余油丰富的井间钻一口加密水平井，先吞吐2～3周期，待与直井形成热连通后，即可转入直井注二氧化碳和蒸汽，加密水平井采油的二氧化碳辅助蒸汽驱开发。
具体做法是：
A、选择适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏
某油田的油藏埋深在1500m，油层有效厚度为35.0m，油层净总厚度比为0.86，平均孔隙度为24％，平均渗透率1500md，渗透率变异系数0.64，油层条件下原油粘度为500-700cp。油田已采用蒸汽吞吐开发已经20年，地层含水率较高，蒸汽吞吐阶段采出程度为23.0％，地层压力为2～3MPa。
B、选择实施井组
参阅图3。在该油田适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏内，确定实施井组有9口直井。该井组已经实施过吞吐采油的直井之间能够新钻一口水平井。即实施过吞吐采油的直井与准备新钻水平井的平面距离45m。
C、钻水平井
在实施过蒸汽吞吐采油的直井之间钻一口水平井，水平井的水平段长度为300m，水平井的水平段在吞吐采油的直井油层内。参阅图3。该井网利用水平井与油层接触面积大、泄油能力强的优势，保证实现汽驱过程中采注比在1.2～1.3之间。
D、预热新钻水平井
在新钻的水平井进行蒸汽吞吐采油13个月，吞吐2周期，预热新钻水平井周围的油层，使水平井与注汽直井之间温度比油藏原始温度升高20℃。
E、二氧化碳辅助蒸汽驱的地面设备安装
实施二氧化碳辅助蒸汽驱的注汽井是实施过蒸汽吞吐采油的直井；实施二氧化碳辅助蒸汽驱的采油井是新钻水平井。在实施过吞吐采油的直井井口安装二氧化碳注入泵和蒸汽锅炉。二氧化碳注入泵的工作压力为18MPa，排量15吨/小时，蒸汽锅炉的工作压力为16MPa，排量20吨/小时。在新钻水平井井口安装抽油机和输油管线。
F、注入蒸汽和二氧化碳，实施二氧化碳辅助蒸汽驱
向实施过吞吐采油的直井内，连续混合注入纯二氧化碳和蒸汽。二氧化碳、蒸汽分别用二氧化碳注入泵组和蒸汽锅炉注入。井组注蒸汽速度为1.3m³/d.ha.m(ha-公顷，面积单位，1ha＝10,000平方米；m-油层厚度，米)；井底蒸汽干度为30％，二氧化碳的注入速度以二氧化碳与蒸汽冷水当量的地下体积比为10。实施注入蒸汽和二氧化碳的同时，在新钻水平井连续采油。
G、停止注入二氧化碳
当二氧化碳的总注入量达到井组储层体积的0.15PV时，停止注入二氧化碳，但继续注入蒸汽，在新钻水平井连续采油。
能达到采注比保持在1.2以上。在蒸汽吞吐的基础上，可提高采出程度26.5％，油汽比可达到0.20以上，加上吞吐阶段的采出程度，总采收率可达到49.5％。
实施例2
某油田油藏埋深在1300m，油层有效厚度为30.0m，油层净总厚度比为0.65，平均孔隙度为22.0％，平均渗透率1000md，渗透率变异系数0.60，油层条件下原油粘度为400-500cp。油田已采用蒸汽吞吐开发已经15年，地层含水率较高，蒸汽吞吐阶段采出程度为20.0％，地层压力4～5MPa。采用二氧化碳辅助蒸汽驱开发该油田深层稠油油藏。
A、选择适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏
根据油田地质特征与开发现状，进行油田粗筛选。适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏满足以下条件：油层较深为1300m；剩余油饱和度＞0.45，油层总厚度＞10.0m，净总厚度比＞0.5，平均油层孔隙度＞0.20，渗透率变异系数＜0.7。
B、选择实施井组
在适合二氧化碳辅助蒸汽驱的油藏内，确定实施井组。实施井组满足实施过吞吐采油的直井之间能够新钻水平井。即实施过吞吐采油的直井与准备新钻水平井的平面距离为35m。
C、钻水平井
在实施过蒸汽吞吐采油的直井之间钻一口水平井，水平井的水平段长度为400m。水平井的水平段在吞吐采油的直井油层内。
D、预热新钻水平井
在新钻的水平井进行蒸汽吞吐采油18个月，吞吐3周期，预热新钻水平井周围的油层，使水平井与注汽直井之间温度比油藏原始温度升高25℃。
E、二氧化碳辅助蒸汽驱的地面设备安装
实施二氧化碳辅助蒸汽驱的注汽井是实施过蒸汽吞吐采油的直井；实施二氧化碳辅助蒸汽驱的采油井是新钻水平井。二氧化碳注入泵的工作压力为20MPa，排量15吨/小时，蒸汽锅炉的工作压力为18MPa，排量20吨/小时。在新钻水平井井口安装抽油机和输油管线。
F、注入蒸汽和二氧化碳，实施二氧化碳辅助蒸汽驱
向实施过吞吐采油的直井内，连续混合注入纯二氧化碳和蒸汽。二氧化碳、蒸汽分别用二氧化碳注入泵组和蒸汽锅炉注入。井组注蒸汽速度为1.3m³/d.ha.m(ha-公顷，面积单位，1ha＝10,000平方米；m-油层厚度，米)；井底蒸汽干度为30％，二氧化碳的注入速度以二氧化碳与蒸汽冷水当量的地下体积比为10。实施注入蒸汽和二氧化碳的同时，在新钻水平井连续采油。
G、停止注入二氧化碳
当二氧化碳的总注入量达到井组储层体积的0.20PV时，停止注入二氧化碳，但继续注入蒸汽，在新钻水平井连续采油。
能达到采注比保持在1.2以上。在蒸汽吞吐的基础上，可提高采出程度30.5％，油汽比可达到0.20以上，加上吞吐阶段的采出程度，总采收率可达到50.5％。
解释图4a和图4b对比，有助于理解本发明。
图4a是二氧化碳辅助蒸汽驱驱油过程机理示意图。二氧化碳与蒸汽同时从注入直井3注入油层。注入的蒸汽不断加热井筒周围的地层，而注入的二氧化碳不断溶解在原油内使原油粘度降低，并最终形成随蒸汽/二氧化碳的不断注入而增长的蒸汽带5。蒸汽/二氧化碳将蒸汽带5中的含油饱和度降到很低，并将可流动油排出蒸汽带5，被推到蒸汽带5前缘前面的蒸汽冷凝带7中。如果原油具有一定的挥发性，那么，蒸汽带5中残余油的部分馏分会蒸发到气相中，并被流动着的蒸汽/二氧化碳携带到蒸汽前缘，在那里，这些烃蒸汽被冷凝并形成一个蒸馏物带6。蒸汽遇冷油凝析后，二氧化碳跨过蒸汽冷凝带前缘，与那里的冷油带9中的原油相遇，形成二氧化碳降粘带8，缩小了冷油带9的体积。室内物理实验表明，在压力5MPa，温度150℃时，二氧化碳对普通稠油的降粘率达到50％。这样，可流动的原油在蒸汽、二氧化碳、热水的作用下，被驱向水平井采油井4，再通过人们举升生产出来。
图4b是传统的单一注蒸汽驱油过程机理示意图。它是单纯的蒸汽驱，缺少二氧化碳的辅助作用，因此没有二氧化碳降粘带，采油速度低。