用于通过使用井下控制阀提高水气交替注入过程(WAG-CV)中的油藏采收率的方法、系统和最优化技术技术方案

一种用于提高采收率法采油(EOR)的水气交替(WAG)注入的系统包括被配置来实现水和气的多点选择性注入的机械井。所述系统还包括最优化引擎，所述最优化引擎被配置来计算储集层流动态并且根据储集层流动态通过所述机械井选择性地注入水和气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文描述的各种实施方案总体涉及水气交替(WAG)注入，水气交替(WAG)注入是一种公认的提高采收率法采油(EOR)工艺。
技术介绍
当油被限制在非均匀多孔介质中时，有时很难从钻井采收油。为了增强系统从多孔介质采收油的能力，已经使用水和/或气注入的各种方案来将油从此类多孔介质的孔中推出。水和/或气的基本注入可能并不是在各种情况下都有效，因为介质的孔隙率、介质的可润湿性以及包含在其中的油的粘度可能有所不同。因此，可能期望能够在此类过程中提供更高效率的方案。附图说明图1示出流向垂直井时的水段塞和气段塞的实例；图2-图6示出在各种操作阶段中的使用井下控制阀的增强WAG的一个实施方案；图7a和图7b示出在各种操作阶段中的使用井下控制阀的增强WAG的流程图的实例；图8示出根据针对WAG-CV所描述过程的一个实施方案可在多区WAG注入器中提供水和气注入控制的机械元件的一个实施方案；图9示出具有横截面A、B和C的选择阀的区域的一个实施方案；图10示出选择阀的组合横截面视图的一个实施方案；图11a示出图9的横截面A；图11b示出图9的横截面B；图11c示出图9的横截面C；并且图12示出通过WAG-CV实现的估计效率提高的实例。具体实施方式本文描述用于使用井下控制阀的增强WAG(下文称为“WAG-CV”)的系统和方法的各种实施方案。所描述的WAG-CV系统和方法可适用于任何钻井构型(不管是水平的、垂直的或偏斜的)，并且适用于由任何类型的沉积环境(不管是碎屑或碳酸盐)形成的储集层。水气交替(WAG)注入是公认的提高采收率法采油(EOR)工艺，其通常应用于储油层以便优于常规水或气注入提高采收率法采油。WAG过程的目的是降低常规水或气注入之后的残余油饱和度并且控制生产井的早期见水或见气。取决于储集层情况例如流体和岩石类型、粘度以及岩石可润湿性，可以将水注入储集层中持续两到五个月，接着是气段塞，并且重复所述循环。这种技术的变型形式是SWAG或同时水和气注入，其中使用相同的管路同时注入气和水。在WAG或SWAG中可使用垂直井注入水和气。对于具有超过3000英尺长的支线部分的水平井来说，由于趾跟效应(Toe-HeelEffect)，控制注入点可能是非常困难的，所述趾跟效应是指注入水的大部分可如何进入井的第一约1000英尺，留下支线部分的剩余部分被限制为没有注入。有时，可以使用如流入控制装置(ICD)或间隔控制阀(ICV)的井下控制阀来控制并分配穿过支线部分的注入流。在WAG-CV的各种实施方案中，可以使用水和气的连续注入，并且通过生产套管注入水以及通过管路注入气，同时沿着井的支线部分分别选择用于水和气的最佳注入点。这种注入选择性可通过使用若干ICV以及一个新的机械井构型以允许这种类型的连续注入来实现。数值模拟模型可确定在任何给定时间注入水或气的最佳间隔。在一些构型中，WAG-CV的各种实施方案可具有两个组成部分：1.用于通过使用在一个计算机模型中耦接井、ICV以及储集层流动态的3D数值模拟器来提高WAG油采收率的最优化技术。此最优化技术确定如何打开和关闭ICV以便确保沿着水平部分的水和气注入的期望选择性。2.用于允许WAG-CV过程的多点选择性注入的新的机械井构型。WAG-CV的各种实施方案的一个目的是产生与传统WAG注入相比显著提高采收率法采油的新WAG过程。基于WAG-CV的各种实施方案，在井的支线部分的不同位置处执行注入气和水的一系列数值模拟并且发现：A.油采收率应比传统WAG过程增加超过5％；B.与传统WAG过程相比，见水和/或见气延迟；并且C.由于更多的同质洗油通过储集层，每个区域中残余油饱和度显著降低。WAG-CV的各种实施方案的特征包括用于以下的能力：1.提高采收率法采油超过传统WAG采收过程；2.最大化针对每个储集层区域的洗油效率，允许沿着井的水平部分的更多的同质油排出；3.在每个区中延迟见水，因此延长生产井的寿命长度；并且4.评估储集层模型与流线型模拟的连通性。图1描述传统WAG过程：水被注入到储集层中，接着是气段塞，并且重复所述过程直到含水量或气油比(GOR)超过经济极限。垂直井110被配置来以向下的方式注入气或水。图1示出流向垂直井125的水段塞115和气段塞120。在被气和水推动时，垂直井125将所得到的油从区域向上泵送。WAG-CV的各种实施方案可应用于连续注入水的水平井。所述井可使用两个管柱，在所述两个管柱中通过套管注入水并且通过管路注入气。所述井可使用井下阀、套筒、封隔器以及光纤设备的独特组合。井下阀和套筒可自动激活打开或关闭以便协调多注入点。激活特定注入点的时间可通过优化器软件来限定，所述优化器软件随时间推移评估储集层中的(气、水或两者的)流体注入体积以及段塞位置。在一个实例中，储集层可具有在10至150毫达西(md)之间的渗透率的高异质性，如图2所示。支线部分可表征为不同的储集层区域。例如，如图2所示，部分221具有10md的渗透率并且部分222具有150md的渗透率。在所述实例中，部分223具有100md的渗透率。部分224具有40md的渗透率。部分225具有10md的渗透率。部分226具有50md的渗透率。部分227具有1md的渗透率。为了解决渗透率上的差异(除其他问题之外)，当从此类井中生产油时，WAG-CV的各种实施方案可使用预测水、气和油的生产曲线的3D数值模拟器。在所述实例中，注入210和生产水平井215相隔3000英尺并且在模型中被配置成各自具有4000英尺的支线230、235。图2描绘水平生产和注入井的构型。所建模的过程的各种实施方案可描述如下。取决于储集层可润湿性以及其他岩石-流体特性，可将水注入到储集层中持续很长一段时间(图3A)。可通过套管350、355注入水。随即，水开始引入如区域360和370的高渗透率区域中，从而在这些区域中产生更大的水量310、320。这是因为与部分221和部分224相比，部分223的渗透率要高得多。在这个实例中，所有阀都可100％打开。图3B示出显示通过套管的水注入的横截面。在若干数值模拟迭代之后，优化器可确定气段塞应以特定的段塞尺寸和日速率被注入通过区域360(图4A)。气段塞410可通过管路420、425被注入到区域360，同时水可被注入穿过支线部分350的剩余部分。气注入点可被限定在WAG-CV的各种实施方案的第二部分中。区域360中的套筒可关闭，从而允许气注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高采收率法采油(EOR)的水气交替(WAG)注入的系统，其包括：机械井，所述机械井被配置来实现用于水和气的多点选择性注入；以及最优化引擎，所述最优化引擎被配置来计算储集层流动态并且根据储集层流动态通过所述机械井选择性地注入水和气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.30 US 61/872,4771.一种用于提高采收率法采油(EOR)的水气交替(WAG)注入的系统，其包括：
机械井，所述机械井被配置来实现用于水和气的多点选择性注入；以及
最优化引擎，所述最优化引擎被配置来计算储集层流动态并且根据储集层流动态通过
所述机械井选择性地注入水和气。
2.根据权利要求1所述的系统，其中由所述最优化引擎执行的所述计算包括最优化技
术的确定，所述最优化技术包括在计算机模型中使用耦接所述井、间隔控制阀(ICV)以及储
集层流动态的3D数值模拟器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述最优化技术确定何时打开和关闭ICV以便确保
沿着所述机械井的水平部分的水和气注入的期望选择性并且由此执行水和气的所述选择
性注入。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述机械井包括用于递送水的第一系统和用于递
送气的第二系统。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述机械井的水平部分包括用于递送水和气的穿
孔。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述水平部分被隔离封隔器分成子部分，以使得所
述子部分中的第一子部分递送水而所述子部分中的第二子部分递送气，所述第一子部分与
所述第二子部分相邻。
7.根据权利要求6所述的系统，其中用于递送水的所述第一系统包括接收水的套管，所
述套管环绕接收气的导管，所述导管被包括作为用于递送气的所述第二系统的一部分。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述机械井包括用于所述子部分中的每一个的端
口选择阀，所述端口选择阀被配置来在所述子部分中的每一个中提供所述水或气注入。
9.一种使用水气交替(WAG)注入的提高采收率法采油(EOR)的方法，所述方法包括：
提供被配置来实现水和气的多点选择性注入的机械井；
使用最优化引擎计算储集层流动态；以及
根据储集层流动态通过所述机械井选择性地注入水和气。
10.根据权利要求9所述的方法，其中由所述最优化引擎执行的所述计算包括确定最优
化技术，所述最优化技术包括在计算机模型中使用耦接所述井、间隔控制阀(ICV)和储集层
流动态的3D数值模拟器。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述最优化技术提供如何打开和关闭ICV以便确
保沿着所述机械井的水平部分的水和气注...

【专利技术属性】
技术研发人员：古斯塔沃·卡瓦雅尔，M·科诺普诺恩斯基，A·查康，S·科纳比，
申请(专利权)人：兰德马克绘图国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US