一种新型火烧油层稠油开发井网结构及方法

摘要

本发明公开了一种新型火烧油层开发的井网结构及方法，采用两口水平双分支鱼骨井作为生产井，在两口水平双分支鱼骨井中间上方安置两口直井作为注气井，在两口水平双分支鱼骨井外侧上方分别安置两口排气井。水平双分支鱼骨井含有垂直段和水平段，水平段处具有侧向分支井。两口水平鱼骨井平行排列，两口注气直井和四口排气井都平行于水平双分支鱼骨井。本发明提出在水平双分支鱼骨井的侧向设置分支井的，能更大程度沟通生产井覆盖油藏的面积，同时精确的设计相对距离，使其能有效降低热损失，并利用排气井排出燃烧后的气体和空气中的氮气，能缓解现有传统火烧油层井网易发生气体超覆的现象，提高稠油油藏采收率。

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体是一种利用四分支鱼骨井作为生产井和一排垂直井作为注入井的井网结构。

背景技术

火烧油层(in-situ combustion)，又称为火驱，或原地火烧，是一种具有巨大潜力的稠油热采技术方法，属于热力开采技术。它是利用油层本身的部分裂解产物作燃料，不断燃烧生热，实现层内燃烧，从而将地层原油从注气井推向生产井，实现提高采收率的目的。火驱技术伴随着复杂的传热、传质过程和物理化学变化，具有蒸汽驱、热水驱、烟道气驱等多种开采机理。火驱驱油效率很高，室内实验证明，己燃烧区残余油饱和度几乎为零，采收率可达85％～90％；在已实施的现场火驱方案中，采收率也能达到50％～80％。

现有的稠油火驱工艺技术传热过程：即在一口或数口注气井又称火井中点燃油层后，通过不断向油层注入适量氧化剂空气或富氧助燃，形成径向移动的燃烧前缘又称火线。火线前方的原油受热降粘、蒸馏，蒸馏后的轻质油、汽与燃烧烟气驱向前方，留下未被蒸馏的重质成分在高温下产生裂化、分解，最后剩下的裂解产物―焦炭作为燃料，维持油层继续向前燃烧。在高温下，油层水包括束缚水、注入水及燃烧生成水，变成蒸汽，携带大量的热量传递给前方油层，并再次洗刷油层原油。从而形成一个多种驱动的复杂过程，把原油驱向生产井。被烧掉的裂解产物，约为储量的10％～15％。

火驱辅助重力泄油技术是在传统直井火烧油层技术基础上，改进生产井为水平井，缩短了生产井和注入井之间的热传播距离，充分发挥重力在泄油中的作用。火烧油层热力采油技术自采用研究以来，在世界范围内开展了为数不多的火驱辅助重力泄油实验及油田开采。如罗马尼亚Suplacu油田在1970年决定采用Top-down火驱方法进行商业化开采。

如图1所示，是现有火驱辅助重力泄油技术中的一种：Top-down火驱技术。Top-down是近年来发展起来的新技术，顶部向下火驱技术的布井方式为，在油层顶部按照一定的井距部署一排垂直注气井，水平生产井部署在油层底部，且位于注气井排的正下方。该方法将火驱技术与重力泄油理论结合起来，能取得较好的生产效益。该方法的缺点是：没有排气井，一旦燃烧前缘从水平井段突破，就会造成大量未被燃烧带波及区域的原油无法被采出，形成死油区。因此，该技术尽管可以提高火驱纵向波及系数，也面临着燃烧前缘从水平井突破形成大范围死油区的油藏风险。如何解决气体超覆现象，以及如何更大程度上减少热损耗，提高经济效益，是目前本领域需要深入研究的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新型火烧油层稠油开发井网结构，通过设计适应鱼骨水平井的火烧油层驱油方式，并调整其最佳排布方式，能减少生产井和注入井之间的距离，进一步减少了热损耗，缩短了原油在生产中的运移距离，并提出一种能缓解现有传统火烧油层井网易发生气体超覆现象的方法，提高稠油油藏采收率。

本发明的技术方案是：

一种新型火烧油层稠油开发井网结构，包括两口水平双分支鱼骨井、两口注气直井、四口排气井；所述两口水平双分支鱼骨井分为水平双分支鱼骨井一、水平双分支鱼骨井二，所述两口注气直井分为注气直井一、注气直井二，所述四口排气井分为排气井一、排气井二、排气井三、排气井四；所述水平双分支鱼骨井一和水平双分支鱼骨井二相互平行，所述注气直井一、所述注气直井二与所述水平双分支鱼骨井一和所述水平双分支鱼骨井二平行且等距，所述排气井一和所述排气井二位于所述水平双分支鱼骨井一外侧，所述排气井三和所述排气井四位于水平双分支鱼骨井二外侧；所述水平双分支鱼骨井一和所述水平双分支鱼骨井二为生产井，其水平段的长度为1000米，作为主井段，水平双分支鱼骨井一的水平井作为主井段一，水平双分支鱼骨井二的水平井作为主井段二，所述主井段一和所述主井段二的两侧均设有多个分支井形成鱼骨支架结构，两侧的分支井为对称结构。

进一步的，所述水平双分支鱼骨井一和所述水平双分支鱼骨井二的主井段位于油藏底部，所述注气直井一和所述注气直井二的底部位于油层顶部；所述注气直井一和所述注气直井二之间的间距为400米；所述注气直井一和所述注气直井二与所述主井段一和所述主井段二42之间垂直距离分别为250米，所述注气直井一和所述注气直井二与分支井之间的垂直距离分别为50米；所述排气井一和所述排气井二之间的间距为400米，所述排气井三、所述排气井四之间的间距为400米；相邻分支井之间的间距为400米。

进一步的，所述主井段与所述分支井之间夹角为90度，单个分支井的长度为200米。

进一步的，所述水平双分支鱼骨井的主井段设有套管，并在套管上采用割缝衬管完井，其两侧的分支井为裸眼井。

一种新型火烧油层稠油的开发方法，包括如下步骤：

S1、将含氧气体通过两口注气直井注入到油层中，利用排气井将燃烧带生成的废气排出，并尽可能降低产出气体中氧气的含量及产出气的温度；排气井的存在使得产出的气液分开采出，缓解了了气体超覆的现象；

S2、水平双分支鱼骨井部署在靠近油层底部的位置，以便最大限度地利用重力泄油的作用，其侧向分支井缩短了主井段和注气直井之间的距离，进一步减少了热损耗，缩短了原油在生产中的运移距离，并减少了钻新井的成本；

S3、燃烧过程中，首先在各注气直井的周围形成分散的燃烧腔，随着燃烧过程的进行，各个小燃烧腔向外扩展连成一连续的燃烧腔，加热的原油靠重力作用泄到下面的主井段，最终采出地面。

本发明的有益之处在于：

1、本发明创新的提出利用水平双分支鱼骨井作为火烧油层开发中的生产井，其侧向分支井的存在，减少了主井段和注入直井之间的距离，增大了在油藏中的覆盖面积，进一步减少了热损耗，缩短了原油在生产中的运移距离，提高了原油采收率；并利用排气井及时排出燃烧后的气体和空气中的氮气，能缓解现有传统火烧油层井网易发生气体超覆的现象，提高稠油油藏采收率；

2、本发明将两组水平双分支鱼骨井组合到一起，形成四分支鱼骨井，能让中间部分的注气直井完成两侧的注气驱油，节约钻井数量；

3、通过数据仿真和实验，对井下距离的最优参数进行设计，使其能够达到既满足驱油的效果，又能够最大距离保持井间距，用最少的注入直井实现最大的驱油效率。

附图说明

图1是现有火驱辅助重力泄油技术中的Top-down技术示意图；

图2是本发明所提供的井网结构的示意图；

图3是水平双分支鱼骨井的细节图。

图中：

1为水平双分支鱼骨井、2为注气直井、3为排气井、4为主井段、5为分支井、

11为水平双分支鱼骨井一、12为水平双分支鱼骨井二、

21为注气直井一、22为注气直井二、

31为排气井一、32为排气井二、33为排气井三、34为排气井四、

41为主井段一、42为主井段二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2和3所示，一种新型火烧油层稠油开发井网结构，包括两口水平双分支鱼骨井1、两口注气直井2、四口排气井3；所述两口水平双分支鱼骨井分为水平双分支鱼骨井一11、水平双分支鱼骨井二12，所述两口注气直井分为注气直井一21、注气直井二22，所述四口排气井分为排气井一31、排气井二32、排气井三33、排气井四34；所述水平双分支鱼骨井一11和水平双分支鱼骨井二12相互平行，所述注气直井一21、所述注气直井二22与所述水平双分支鱼骨井一11和所述水平双分支鱼骨井二12平行且等距，所述排气井一31和所述排气井二32位于所述水平双分支鱼骨井一11外侧，所述排气井三33和所述排气井四34位于水平双分支鱼骨井二12外侧；所述水平双分支鱼骨井一11和所述水平双分支鱼骨井二12为生产井，其水平段的长度为1000米，作为主井段4，水平双分支鱼骨井一11的水平井作为主井段一41，水平双分支鱼骨井二12的水平井作为主井段二42，所述主井段一41和所述主井段二42的两侧均设有多个分支井5形成鱼骨支架结构，两侧的分支井5为对称结构。

所述水平双分支鱼骨井一11和所述水平双分支鱼骨井二12的主井段4位于油藏底部，所述注气直井一21和所述注气直井二22的底部位于油层顶部；所述注气直井一21和所述注气直井二22之间的间距为400米；所述注气直井一21和所述注气直井二22与所述主井段一41和所述主井段二42之间垂直距离分别为250米，所述注气直井一21和所述注气直井二22与分支井5之间的垂直距离分别为50米；所述排气井一31和所述排气井二32之间的间距为400米，所述排气井三33、所述排气井四34之间的间距为400米；相邻分支井5之间的间距为400米。

所述主井段4与所述分支井5之间夹角为90度，单个分支井的长度为200米。

目前水平井和分支井技术都已经比较成熟，但要实现火烧油层对稠油的开发，分支井的长度以上述举例较为合适，如果过长会因为动力不足而影响输送效率，过短会造成地层原油难以输入，影响产量。

所述水平双分支鱼骨井1的主井段4设有套管，并在套管上采用割缝衬管完井，其两侧的分支井5为裸眼井，主井段4的套管上采用割缝衬管能够有效起到支撑作用，同时相比于普通射孔而言让原油能有更多的缝隙进入，便于更好的开采，同时，裸眼的分支井5可以减少完井的难度，且为了有效的实现火驱，必须要更大的渗透面，采用裸眼结构可以最大化的提高开采效率。

一种新型火烧油层稠油的开发方法，包括如下步骤：

钻井作业完成后，在井场排布所需的注入设备和采油机构，将含氧气体通过两口注气直井2注入到油层中，利用排气井3将燃烧带生成的废气排出，并尽可能降低产出气体中氧气的含量及产出气的温度。排气井3的存在使得产出的气液分开采出，缓解了了气体超覆的现象；

水平双分支鱼骨井1部署在靠近油层底部的位置，以便最大限度地利用重力泄油的作用，其侧向分支井5缩短了主井段4和注气直井2之间的距离，进一步减少了热损耗，缩短了原油在生产中的运移距离，并减少了钻新井的成本；

燃烧过程中，首先在各注气直井2的周围形成分散的燃烧腔，随着燃烧过程的进行，各个小燃烧腔向外扩展连成一连续的燃烧腔，加热的原油靠重力作用泄到下面的主井段4，最终采出地面。

上述距离的选择，是经过流场分析、井筒静力学和动力学分析、热力学分析，再经过计算分析得到的，以加拿大阿尔伯达省Mc Murry油砂区和阿尔伯达省Conklin地区的稠油进行开采的情况为例，目前，该地区采用常规THAI技术进行生产，每天平均单井产油为88m³，产出流体的温度为80～170℃，燃烧前缘推进速度为0.14～0.28m/d，预计采收率为60％，而通过计算机模拟，如果对该区块采用本发明所设计的井网结构，由于对地层的加热更快，不需要在点火成功后再向生产井注入蒸汽以维持井底温度，模拟得出的结果能减少80％蒸汽需量，在该区域储层厚度比较大(20～40m)、原油粘度高于5000mPa·s的地层条件下，采用本发明的方法初始的燃烧前缘仍能到达水平井端部，且由于该区域为水平分支井结构，如果设计成本发明所提供的鱼骨结构分支井，则油藏覆盖面积增加，能耗以及原油采出时流经路径减少，再结合本发明的驱油方法，其模拟得到的预计采收率为80-85％，大大高于目前的采收率。

同时采用本发明的结构，只在火烧油层稠油开发中可以实现最大效果，采用其他的诸如蒸汽驱、注水驱、化学驱等方式，由于其间距较大，且结构较复杂，而且中间的注入直井2要同时供应两侧的主井段4，其效率与采用传统的一对一驱替的模式相比提升效果有限。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。