[发明专利]水平井行列式石油采收过程

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采过程，更具体地，涉及使用水平井从地下烃沉积开采石油的方法。

背景技术

基于蒸汽的石油采收过程通常用于采收重油和沥青。例如，采用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)和周期蒸汽注入来采收重油和冷沥青。当石油作为天然油流动或通过一些原地预处理呈现为流动时，也可使用蒸汽驱动过程。蒸汽过程的重大缺点是在地表生成蒸汽的低效率性，因为损耗了大量由燃料产生的热量而没有在储层提供有用的热量。Roger Butler在其《石油和沥青的热采收》(Thermal Recovery of oil and Bitumen')一书中的第415、416页中，估计了在蒸汽注入过程的各阶段的热效率如下：蒸汽发生器：75-85％；传输至井：75-95％；从井向下流向储层：80-95％；在储层中流向凝结前缘：25-75％。有必要将在注入器和前进凝结前缘之间的储层保持在蒸汽温度，以使得可从在石油表面的蒸汽凝结进行主要能量传递。总之，在热量到达油表面之前可丢失50％或更多的燃料能量。与蒸汽注入相比，空气注入在储层中基于BTU的能量消耗低2.6-4.4倍。随着基于蒸汽的石油采收过程出现了几个其他缺点：可能无法用天然气点燃蒸汽锅炉，可能缺乏淡水，并且将净化所产生的水用于再循环至锅炉的成本很高。总之，基于蒸汽的石油采收过程热效率低下、成本高且对环境不利。

有许多井模式可用于从地下储层生产石油。这些井模式中的一些使用垂直井或将垂直井与水平井相结合。模式过程的示例为：已经采用的、使用垂直井的蒸汽、溶剂和基于燃烧的过程的反向7点井模式；已经采用的、美国专利5,273,111的交错水平井模式(仅限于使用蒸汽注入的过程)。

美国专利5,626,191公开了重复性的方法，该方法被称作“水平段注(toe-to-heel)”空气注入(THAI^TM)，由此，水平井随后转换为空气注入井以协助通过相邻的水平井采收流动的石油，随后将相邻的水平井同样转换为空气注入井，并重复该过程。

美国专利6,167,966采用了使用垂直井和水平井的组合的注水过程。

美国专利4,598,770(Shu等人，1986)公开了蒸汽驱动模式过程，其中，交替的水平注入井和水平生产井都置于储层的低处。未考虑原位燃烧过程。

Joshi in Joshi,S.D.，“采用水平井的石油热采收综述(A Review of Thermal oil Recovery Using Horizontal wells)”在In Situ11(2&3)，211-259(1987)中公开了使用交错的和垂直移位的水平注入井和生产井模式的、基于蒸汽的石油采收过程。关注的重点是当在储层顶部注入蒸汽时，至盖层的热损耗很高。

美国专利5,273,111(Brannan等人,1993)教导了用于在石油储层中采收流动石油的、基于蒸汽的模式过程。平行偏移水平井的模式采用蒸汽注入装置。注入井的水平部分置于储层中生产井的水平部分之上，并且生产井的水平部分在储层的基底和储层的中点之间的点处钻入储层中。蒸汽通过上注入井连续注入，同时，通过下注入井生产石油。未提及原位燃烧过程。

美国专利5,803,171(McCaffery等人，1998)教导了对Brennan专利的改进，其中，使用周期蒸汽吞吐，以在应用连续蒸汽注入之前实现在注入井和生产井之间的连通。未提及原位燃烧过程。

美国专利7,717,175(Chung等人，2010)公开了利用水平井模式的、基于溶剂的过程，其中水平井交替地置于储层的较高处和较低处，并且上井用于生产溶剂稀释的石油，下井用于溶剂注入。油与溶剂的逆流流动引起重力引起的油-溶剂混合。井设有流控制装置来实现沿井孔的均匀注入和生产剖面。流控制装置补偿了沿井孔的压降，该压降可引起井孔中流体的不均匀分布并降低储层波及效率。未提及原位燃烧过程。

WO/2009/090477(Xiai和Mauduit，2009)公开了一种原位燃烧模式过程，其中，将在顶部完成的一系列垂直井置于具体在储水层之上的水平生产井之间。声称井的这种排列在存在含水层时可用于石油生产。

美国专利申请2010/0326656(Menard，2010)公开了导致使用交替的水平注入井和水平生产井的蒸汽模式过程，其中，沿流体出口和入口的各自的井孔创建流体出口和入口的隔离区域，以实现均匀的储层波及。交替的井孔可处于同一垂直平面或在储层中的低处与高处之间交替，如美国专利5,803,171中所述。热汽注入上井中(例如，蒸汽)。