[发明专利]用于通过独立注入水和气体为水下油储层加压的水下系统和方法

说明书

一种通过独立注入水和气体对水下油储层加压的系统，所述系统包括：至少第一和第二水下注入井，其中第一和第二水下注入井中的至少一个借助于单独水下管线与开采单元连接；至少两个跨接管：第一跨接管，其将第一水下注入井的湿式采油树液压连接到第二水下注入井的湿式采油树；第二跨接管，其将第二水下注入井的湿式采油树液压连接到第一水下注射井的湿式采油树。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月6日提交的BR 10 2017 021444-3的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及在油储层中注入流体以维持压力。更具体地，本发明涉及同时或交替地在水下井中注入水和气体以增加产量并且增加石油采收率。

背景技术

在海上石油开采中，随着开采储层，储层中的压力降低。为了允许开采的连续性，存在用于二次采油的各种技术，其中我们可以提到注入水以最小化原料平衡的不足，从而使储层压力尽可能地保持接近原始压力。对具有高油气比的深水油田(例如位于巴西盐下(pre-salt)区域的油田)进行的研究确定了增加储层采收率的机会，为此采用了在同一个井和同一储层的地点中交替注入气体和水的方法，这称为WAG(水-交替-气体)。该方法已在世界各地的各种陆上油田中使用，但很少在海上油田中使用。根据储层类型，与单独注入水的方法相比，WAG方法可以提供更好的采油指标。存在一些WAG方法的变体方案，所述变体方案包括那些在同一个井中同时注入气体和水的方法。

在巴西已经出现了利用富含CO₂的气体进行WAG注入的机会，这主要是因为最近发现了盐下层中存在大型油储层。盐下碳酸盐储层中所含的大部分油都是轻质的，其密度介于28°至30°API(美国石油学会)之间，其中气体含量高，气油比超过200m³/m³，并且含有介于8％至20％之间的CO₂，这使得将气体用于高级采油的可能性极具吸引力。通过WAG注入方法将产生的含CO₂的气体重新注入，除了减少温室气体的释放外，还具有提高这些储层采油率的良好前景。该技术在深水中的应用是一个挑战。

在大深度的石油开采中以及在同一个井中注入气体和水的系统中所存在的固有问题涉及由水合物形成、高压和低温条件下的气体和水的直接接触所导致的管道阻塞的风险。如果气体中包含的CO₂百分比大于1％，则使用一个管线用来交替气体和水的流动的另一个问题是需要特殊的冶金方法和操作程序，其中通过置换惰性流体封堵部(plug)来切换流体，从而不仅要避免水合物形成，还要避免使CO₂与水反应从而生成碳酸(一种高度腐蚀性的物质)。

为了规避管线腐蚀和水合物风险的问题，在巴西盐下油田的深水中的第一个海底油田的开发中，设计了一种灵活的系统，该系统允许仅注入水或交替注入水和气体(WAG方法)，其具有用于切换所注入流体的设备，并且因此降低了水合物形成的风险。因此，开发了用于注入水和气体的海底管汇系统(Manifold Submarino de de e Gás,MSIAG)，该系统与两个水下的注入井相连运行。在该系统中，管汇负责控制井中气体和/或水的注入。考虑到资本成本和运营成本(CAPEX和OPEX)，MSIAG的经济效益要优于两个独立的附属WAG井的互连。

尽管这种设计有许多优点，但是这些管汇除了水下管线的成本和操作成本之外，还具有大约三千万美元的高资本成本。因此，需要开发在生产中提供对储层压力的维持的新的解决方案。

因此，有兴趣寻找具有更好成本效益比而同时又不需要管汇的其他的解决方案，以用于在上述的场景中通过WAG方法提供注入。为此，多功能的水下系统变得具有吸引力，即，所述多功能水下系统结合交替注入水和气体以提高储层采油率，同时具有减轻水合物的更大的鲁棒性相结合，并且仍然具有注入从海底直接收集的水的可能性。