水平井多井缝间面积注入CO2开采页岩油的方法及装置与流程

水平井多井缝间面积注入co2开采页岩油的方法及装置
技术领域
1.本发明属于页岩油开发技术领域，涉及通过水平井多井缝间面积注入的增产方法，降低无效注入、提高页岩油产量的油藏工程方法，具体涉及水平井多井缝间面积注二氧化碳采页岩油的方法及装置。


背景技术：

2.国内页岩油藏具有丰富的储量资源，页岩油水平井自然能量开发递减大、采出程度低，是制约页岩油规模效益开发的技术难题。为了提高页岩油采收率及产量，迫切需要研究新的驱油方法和驱油方式。大量研究表明二氧化碳作为驱油剂注入到油藏进行驱油，可以较大幅度提高采收率。北美率先在permain盆地开展了二氧化碳驱油矿场试验，该试验表明向油藏中注入二氧化碳可以补充地层能量和提高原油产量。国内早期大庆油田外围致密储层采取注入二氧化碳进行驱油矿场试验，试验表明二氧化碳驱动一定程度上解决了注入难的问题，建立起有效的驱动体系，提高原油流动能力。该项技术在胜利油田、江苏油田、中原油田也取得了重大突破，具有很高的经济效益，但是井间仍然存在无法动用的剩余油。大庆油田针对树101区块，结合波及系数概念对二氧化碳驱油井网优化设计，吉林油田针对低渗透油藏建立二氧化碳井网驱油。结果表明，二氧化碳井网注入受效好、单井产量高，但水平井缝间仍然存在没有波及到的储层。长庆油田针对低产水平井开展二氧化碳吞吐补能实验，提出“连片补能、同注同闷同采”思路，使油井产量大幅提高。中国石油大学（北京）（专利号cn115324542b）提出一种低渗透致密油藏水平井多井缝间注水采油方法和系统，针对拉链式裂缝实现多井缝间类反七点法面积注水，充分发挥线性、径向驱替，扩大注入波及范围，明显提高驱油效率和单井产量。
3.以上方法不能解决页岩储层水平井多井缝间仍然存在死油区的难题，迫切需要新的方法，使页岩储层水平井多井缝间的油藏得以开采。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种水平井多井缝间面积注二氧化碳采页岩油的方法及装置，使页岩储层水平井多井缝间的油藏得以开采。本发明利用油气层渗流力学、油藏工程理论，分析裂缝扩展规律，在现有的异步注采方法上，针对不同的布缝方式建立水平井多井缝间面积注入二氧化碳采油方法。本发明创新点在于考虑了天然裂缝开启，运用面积注入原理，将井间的驱替改进为缝间驱替方式，也就是将“线性驱替”改进到“面驱替”，充分利用开启的天然裂缝形成的有利通道，尽可能使注入二氧化碳达到均匀驱替的效果，提高二氧化碳驱油效率。与现有技术比较，该方法的可操作性强，简单易行，极大地提高了二氧化碳波及范围，为增加注入效率、提高油田产量提供了思路，为该类油藏增产措施提供了技术支撑。本发明的目的通过以下技术方案实现。
5.水平井多井缝间面积注二氧化碳采页岩油的方法，其特征在于，针对页岩油水平井，刻画天然裂缝扩展特征，在异步注采的基础上，将水平井天然裂缝较为发育的水平井段
设置为二氧化碳注入段，该井段周围相邻的井段设置为生产井段，构成缝间面积注采网络。该方法类似于多井面积注采方法，本发明称为水平井多井缝间面积注入二氧化碳采油方法。
6.水平井多井缝间面积注入二氧化碳采油方法能够扩大注入波及范围，充分发挥线性、径向驱替，增加受效井段数量，提高驱替效率和单井产量，该方法为页岩油增产措施提供了重要的技术指导。
7.进一步的，具体包括以下步骤：s1：针对页岩油水平井地质特征、岩心实验及动态监测资料建立天然裂缝扩展物理模型；s2：根据物理模型建立数值模拟，通过数值模拟结果判断天然裂缝开启及发育特征；s3：将模拟结果显示天然裂缝比较发育的水平井段设置为二氧化碳注入井段，相邻的井段设置为生产井段。
8.进一步的，步骤s1从页岩油地质特征观察天然裂缝的类型，从岩心实验结果明确天然裂缝扩展规律，动态监测资料辅助验证天然裂缝扩展特征。
9.进一步的，步骤s2从数值模拟结果的渗透率及压力数据及流体流动状态，判定天然裂缝扩展形态，进而确定天然裂缝发育程度。
10.进一步的，步骤s3中当天然裂缝为拉链式裂缝时，采用缝间菱形反九点法面积注入。此处的段距、井距要参考裂缝扩展长度，避免发生气窜现象。
11.用于上述方法的装置，其特征在于，包括二氧化碳注入管柱和设置在二氧化碳注入管柱上的产出阀门、注入阀门和封隔器。
12.进一步的，所述产出阀门、注入阀门和封隔器有多组，每组产出阀门、注入阀门和封隔器对应一个注入段。
13.进一步的，二氧化碳注入管柱截面由外向内依次为水泥环、套管、油套环空、隔热层和油管。
14.本发明依据面积注入原理探索新的增产措施，采用多井缝间面积注入二氧化碳的采油方法，降低水平井多井缝间死油区，提高注入二氧化碳效率。其优势在于：利用面积注入方法均匀驱替，以实现对多井缝间面积注入效率、单井产量的提高，为后续页岩油立体井网设计方案的制定提供技术支持。
15.本发明考虑了水平井多井缝间天然裂缝扩展，采取水平井多井缝间面积注入采油方式，用“面驱替”代替了“线驱替”，扩大了二氧化碳波及范围、增加注入效率，提高单井产量。该面积注入采油方法更符合实际情况，易于操作，为页岩油水平井多井缝间面积注入二氧化碳及增产措施方案的调整提供了技术依据。具体体现在：（1）提出了一种页岩油水平井多井缝间面积注入二氧化碳采油方法；（2）解决了目前二氧化碳注入只针对井与井之间的注入和采油方式的问题；（3）扩大了注入波及范围、提高注入率、增加单井产量；（4）在双碳理念下，充分利用二氧化碳，有利于减少碳排放。
附图说明
16.图1是注入二氧化碳扩散示意图。
17.图2是水平井缝间菱形反九点法面积注入二氧化碳采油方法示意图。
18.图3是二氧化碳注入管柱截面示意图。
19.图4是二氧化碳注入装置示意图。
20.附图标记：1-水泥环，2-套管，3-油套环空，4-隔热层，5-油管，6-产出阀门，7-注入阀门，8-封隔器。
实施方式
21.下面结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式，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方式，都属于本发明的保护范围。
22.水平井多井缝间面积注二氧化碳采页岩油的方法，针对页岩油水平井，刻画天然裂缝扩展特征，在异步注采的基础上，将水平井天然裂缝较为发育的水平井段设置为二氧化碳注入段，该井段周围相邻的井段设置为生产井段，构成缝间面积注采网络。
23.大量的地质资料显示页岩油藏一般含有两种天然裂缝，一种是闭合天然裂缝，另一种是带有填充物的天然裂缝。结合岩心实验数据结果及水平井动态监测资料解释成果，建立天然裂缝扩展物理模型，开展数值模拟计算。从数值模拟计算结果的渗透率及压力数据及流体流动状态，能够判定天然裂缝扩展形态，确定天然裂缝发育程度。将水平井天然裂缝较为发育的水平井段设置为二氧化碳注入段，该井段周围相邻的井段设置为生产井段，形成类似井网的面积网络，实现储层均匀驱替，扩大注入波及范围，从而提高注入效率，增减单井产量。
24.本发明提供的一种水平井多井缝间面积注二氧化碳采页岩油的方法及装置，包括以下方面。
25.（1）页岩油藏注入二氧化碳采油原理页岩油具有低渗透率、低孔隙度、高粘土含量和高有机质含量。层化是页岩的共同特征，也是页岩非均质性质的主要原因。当二氧化碳注入页岩储层后，按浓度分布可以划分为高浓度区、低浓度区。二氧化碳从高浓度区域向低浓度区域发生扩散作用，当浓度区域平衡时，扩散现象停止，页岩储层波及范围受到限制，如图1所示。
26.（2）线驱替转化为面驱替针对注入受效困难、剩余油富集的水平井，可以扩大波及体积，提高其动用程度。面积注入是一种将生产井和注入井按一定几何形状均匀地分布在整个开发区上，进行强化注采的方法。优势在于用“面驱替”代替了“线驱替”，实现储层均匀驱替，储量动用比较充分，采油速度较快，生产段能同时受周围几个注入段的作用，达到有效注入的预期效果。
27.常规面积注入采油方法主要有反五点法、反方七点法、反方九点法等，本发明提出的缝间面积注二氧化碳采油方法，把水平井每个井段类似比作单独的1口井，每个井段都参与注采井网的设计。
28.依据面积注入原理，沿裂缝线性注二氧化碳的速度越小，从裂缝向采出端推进的
前缘越均匀，波及效率越高，气体突破时的采收率越高。根据地质特征、动态监测资料以及数值模拟资料，将天然裂缝发育程度较高的水平井段设置为二氧化碳注入段，周围相邻几段为采油段，这种方法称为缝间面积注入二氧化碳采油方法，本发明针对拉链式布缝井场采用面积注入菱形反九点法，如图2所示。
29.该方法能够最大程度地扩大注入二氧化碳波及范围，同时发挥裂缝线性、径向驱替作用，这种转变可以避免无效注入。
30.（3）水平井多井缝间面积注入二氧化碳采油装置本发明设计了水平井缝间面积注入二氧化采油装置，包括二氧化碳注入管柱和设置在二氧化碳注入管柱上的产出阀门6、注入阀门7和封隔器8，如图4所示，产出阀门6、注入阀门7和封隔器8有多组，每组对应一个注入段。二氧化碳注入管柱截面如图3所示，由外向内依次为水泥环1、套管2、油套环空3、隔热层4和油管6。该装置的工作原理是，注入阶段，打开注入阀门7，二氧化碳通过环形空间流入配注器进入地层；采出阶段，关闭注入阀门7，打开产出阀门6，原油通过油嘴进入油管6被采到地面，实现水平井缝间注入和采油。
31.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书及其等同技术方案限定。

技术特征：
1.水平井多井缝间面积注co2采页岩油的方法，其特征在于，针对页岩油水平井，刻画天然裂缝扩展特征，在异步注采的基础上，将水平井天然裂缝较为发育的水平井段设置为二氧化碳注入段，该井段周围相邻的井段设置为生产井段，构成缝间面积注采网络。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1：针对页岩油水平井地质特征、岩心实验及动态监测资料建立天然裂缝扩展物理模型；s2：根据物理模型建立数值模拟，通过数值模拟结果判断天然裂缝开启及发育特征；s3：将模拟结果显示天然裂缝比较发育的水平井段设置为二氧化碳注入井段，相邻的井段设置为生产井段。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s1从页岩油地质特征观察天然裂缝的类型，从岩心实验结果明确天然裂缝扩展规律，动态监测资料辅助验证天然裂缝扩展特征。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s2从数值模拟结果的渗透率及压力数据及流体流动状态，判定天然裂缝扩展形态，进而确定天然裂缝发育程度。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s3中当天然裂缝为拉链式裂缝时，采用缝间菱形反九点法面积注入。6.用于权利要求1-5任一项所述的方法的装置，其特征在于，包括二氧化碳注入管柱和设置在二氧化碳注入管柱上的产出阀门、注入阀门和封隔器。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述产出阀门、注入阀门和封隔器有多组，每组产出阀门、注入阀门和封隔器对应一个注入段。8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，二氧化碳注入管柱截面由外向内依次为水泥环、套管、油套环空、隔热层和油管。

技术总结
本发明公开了水平井多井缝间面积注入二氧化碳开采页岩油的方法及装置，属于页岩油开发技术领域。本发明针对水平井多井缝间，分析天然裂缝扩展及分布，利用缝间面积注入的方法充分发挥均匀驱替的作用，扩大注入波及范围。本发明将裂缝较为发育的水平井段设置为中心注入井段，相邻的井段设置成采油井段，形成水平井多井缝间面积注二氧化碳采油方法。该方法能够发挥天然裂缝发育形成的通道，提高注入效率、增加油田产量，从而为页岩油水平井多井缝间面积注入采油的工作制度、增产措施方案的调整提供了技术指导。整提供了技术指导。整提供了技术指导。


技术研发人员：马收 邸士莹 魏玉华 缪立南 田中政
受保护的技术使用者：华美孚泰油气增产技术服务有限责任公司
技术研发日：2023.08.27
技术公布日：2023/10/20