專利名稱:采油方法
本發(fā)明涉及從地下石油聚集中采油的方法。本發(fā)明作為一項(xiàng)提高石油采收率的技術(shù)，特別適用于正在生產(chǎn)的油井，也可以用于從過去認(rèn)為已枯竭的油田里采油。用于從任何油田采油，包括新發(fā)現(xiàn)的油田，該方法都是有益的。
任何油田都是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。一般來說，油田除含有所希望的油和氣以外，還含有大量的水。這些物質(zhì)具有不同的比重，因此它們的分布是氣體在頂部，其次是油，而水在底部。差異捕集原理用來解釋為什么一個(gè)圈閉無油氣，而相鄰的圈閉卻是好的出油的油藏。圈閉可以定義為一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造，它向下是敞開的，并具有一個(gè)不滲透的蓋層。差異捕集原理也可解釋為什么某些圈閉中有氣無油，而相鄰的圈閉中有油。
簡(jiǎn)單地說，按照上述原理，當(dāng)在一個(gè)圈閉中有兩種比重不同的流體存在時(shí)，較重的流體要從圈閉中被驅(qū)替出來。每一個(gè)石油聚集事實(shí)上都是較輕的流體(油)驅(qū)替出了較重的流體(水)而形成的。
大多數(shù)的石油聚集都有從小到大充滿水(油或氣聚集以前)的孔隙，袋(Pocket)或洞穴。其可能的尺寸范圍是從1/8英寸到很大的洞穴。開口向下的袋稱為背斜式袋。當(dāng)石油聚集在圈閉中時(shí)，所有背斜式袋將有水被驅(qū)替出來，并將為石油所充滿。這些油不能用水(較重的流體)驅(qū)替出來，但它卻容易被氣體(或空氣)驅(qū)替出來。開口向上的袋或向斜式袋總是為水所充滿，并且這些水既不能用油也不能用氣驅(qū)替出來，因此總是充滿著水。向斜式袋中的水僅能通過蒸發(fā)失去，但這種現(xiàn)象在地下是很少發(fā)生的。
在現(xiàn)代的石油開采中，常用水改善石油的流動(dòng)。這可能是天然水驅(qū)或人工注水，并從而獲得直接收益。然而，從全世界平均來看，一般僅能采出30%的原油地區(qū)儲(chǔ)量。這是因?yàn)楫?dāng)用更重的流體(水)驅(qū)替較輕流體(油)時(shí)，背斜式袋中的油不可能被水驅(qū)替出來，屋脊油也開采不出來，并有大的油段塞(slug)或大量的油在注水驅(qū)替中被注入水繞過，并被表面張力捕留下來。油藏中剩余的油，可能達(dá)70%到90%之多，不能通過一次或二次注水方法開采出來。
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)了的采油方法，可用于新油井和正在生產(chǎn)的油井，也可以用作從過去認(rèn)為已枯竭的油井中采油的方法。
因此本發(fā)明是一個(gè)從地下石油聚集中采油的方法，該石油聚集中包含水，油和水形成一油/水界面。該方法包括將一種氣體注入到石油聚集中，從而迫使石油從聚集流向油井，特別是開口向下凹槽(recess)中的石油，被氣體迫使向下流動(dòng)，離開凹槽，流向油井。
在一較好的實(shí)施方案中，使用的氣體是空氣。
僅舉例用圖說明發(fā)明的各個(gè)方面，其中圖1是說明本發(fā)明方法從新油田采油的圖;
圖2類似于圖1，但它說明從老油田中采油;
圖3a直到3f展示用本發(fā)明方法驅(qū)出石油的順序;以及圖4a和4b展示一個(gè)油段塞和從其中采油的情況。
圖1表示油/水含量可觀及含有一些氣體的地質(zhì)構(gòu)造。這一構(gòu)造包括圈閉2、4和6。圖1展示一個(gè)新油田在8的位置注入空氣，在圈閉2中產(chǎn)生空氣10。在圈閉4中有油12，在圈閉6中有油14。圈閉6中還含有一個(gè)可能是原生的氣頂16。屋脊油可以定義為因被捕集在圈閉或屋脊中而不能被水驅(qū)開采出來的油。這種屋脊油出現(xiàn)在線18以上并由該線以上所有的石油組成。
每個(gè)圈閉各有一個(gè)溢出點(diǎn)20，22和24。
水位于油/水界面30以下的水體中。油柱中(油/水界面30以上)捕集的水是原生水，包括向斜式袋中的水;潤(rùn)濕孔隙和砂粒表面的水，這些孔隙和砂粒在石油聚集之前就全是水潤(rùn)濕的;以及在砂粒接觸處呈水環(huán)捕集下來的水。在油為連續(xù)相的地方，原生水不能移動(dòng)。
因此，圖1表示一圈閉中的石油聚集，它占據(jù)了圈閉溢流點(diǎn)24上方的全部空間。油12和14位于石油聚集頂部的頂點(diǎn)。氣體16被捕集在一個(gè)圈閉6中。除原生水以外，石油驅(qū)替出圈閉中所有的水，并充滿這一圈閉。當(dāng)石油充滿圈閉至溢流點(diǎn)24時(shí)，所有的水被向下驅(qū)替到線30以下的水體中。石油驅(qū)替掉水，在溢流點(diǎn)24以上的原水體中聚集起來。
當(dāng)空氣在8的位置注入時(shí)，它進(jìn)入圈閉2，將圈閉2中的油驅(qū)替出來，被驅(qū)替出來的油溢流進(jìn)入圈閉4，然后進(jìn)入圈閉6，并且油柱向下移出含屋脊油的帶。隨著油面的下降，氣體從圈閉4溢出，然后進(jìn)入圈閉6。隨著空氣的連續(xù)注入，空氣/油界面下移至平面26、28和30，最后停在原始的油/水界面上，即發(fā)現(xiàn)石油聚集時(shí)的界面上，它是由于溢流點(diǎn)24的存在而形成的。石油是在油管入口32處通過井31采出的，其采出石油的速度應(yīng)確保在溢流點(diǎn)24處無油損失。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)本發(fā)明方法如圖1所示，應(yīng)用于新油田時(shí)，可以采出所有的油，包括圈閉4和6中的油，而這些油靠水驅(qū)是無法采出的。通常，按照過去的工藝，這樣的油將遺留在地下，并將油田報(bào)廢。因此，很顯然，從油田開始生產(chǎn)就注入空氣，舊工藝的問題，特別是大量的石油儲(chǔ)量被遺留在地下的問題，就可以避免。也就是說，油既不會(huì)被捕集在背斜式袋中，也不會(huì)被捕集在被水繞過，并被表面張力就地束縛的油段塞中，見圖4a和4b。
圖2同樣以圖解的形式說明本發(fā)明在已廢棄油田上的應(yīng)用。這種油田也有三個(gè)圈閉，即33，34和35，以及原有的油井38。曾經(jīng)應(yīng)用注水開發(fā)形成一個(gè)水淹帶40，在水淹帶的頂部剩有屋脊油，即位于線42以上的全部石油。也有溢流點(diǎn)，即44，46，但是正如從圖2清楚看出的，注水不能采出屋脊油，即位于線42以上的油，因此這些油將殘留下來。
使用本發(fā)明方法，通過老油井38注入空氣，可采出油田中所有遺留下來的油，包括屋脊油。
在油井38開始注入空氣，隨后的采油過程如圖3a至3f所示?？諝庾詈笞匀﹂]33溢出。沿上傾方向進(jìn)入圈閉34，向下驅(qū)替石油，直到空氣能溢出并沿上傾方向進(jìn)入第三個(gè)圈閉35為止。
這樣，在圖3a中展示了這口油田開發(fā)時(shí)的油井。這里有油藏45，油井便位于此處。如圖3b所示，在注水采油之后，油藏剩下屋脊油45。在它下面是一水淹油帶46。如圖3c所示，開始注入空氣后，在上部形成一個(gè)空氣層48。在空氣層下面，還有一個(gè)重新飽和由屋脊油組成的油帶50和一個(gè)水淹帶52。如圖3d所示，當(dāng)繼續(xù)注入空氣時(shí)，重新飽和油帶50變大，水淹油帶52減小，水從水淹帶52被驅(qū)替進(jìn)入下面的水體中(或用泵抽出)。如圖3e所示，全部水被抽出，原來的油水界面被恢復(fù)，至此采油工作可以開始。鉆一口井54，將油全部采出來?？諝?水界面位于原來的油/水界面處，全部油從所有的背斜式袋和空穴中沖刷出來，靠重力下排。圖3f表示采油的結(jié)果，全部油得到開采，只有空氣48留在井里。
圖4a和4b說明，使用本發(fā)明方法消除油段塞。這些油段塞普遍存在于砂巖油藏的水淹帶中，這也是許多油殘留在地下的一個(gè)主要原因。石油100為水101所包圍并為表面張力所捕集。這是因?yàn)樵幂^重流體(水)來驅(qū)替較輕流體(油)的緣故。在水驅(qū)中水繞過了大量的油，致使它們殘留下來。但在注入氣體104時(shí)，水被向下驅(qū)替，如圖4b所示，油被釋放出來，此時(shí)可靠重力向下排出，并在氣體104下面和水101上面形成一個(gè)重新飽和的油柱102。油也可通過浮力向上排出。圖4b表明氣體104怎樣驅(qū)替水101以及油100怎樣靠重力下排，在水面以上形成重新飽和油柱102的。隨著氣體的注入，這一過程繼續(xù)進(jìn)行。重新飽和的油柱不斷下移，并隨著石油靠重力作用的下排而變厚，最后，全部油都能從水帶中向上逸出。
這樣的油段塞可能很大，例如可達(dá)3英里或更長(zhǎng)。
因此，本發(fā)明的工藝是利用了差異捕集原理。這種方法適用于新井，實(shí)際上可作為一種初期采油的技術(shù)使用，因?yàn)樗诤艽蟪潭壬鲜共捎瓦^程簡(jiǎn)易化。然而，如圖2和圖3a至3f中所示，它也可作為提高油田原油采收率技術(shù)應(yīng)用，如用于曾用注水開采過的油田。具有重要意義的是可以從過去認(rèn)為已枯竭的油井里采油，而在這樣的油井里，根據(jù)上述差異捕集原理，實(shí)際上在不易達(dá)到的位置有油被捕集下來。應(yīng)用本發(fā)明的方法，可以把油從圈閉中逼出并在一口井處采出。
使用的氣體可為天然氣、二氧化碳?xì)?，氮?dú)饣蚩諝?。如果有氣頂或在開始采油之前，可以先生產(chǎn)氣體，天然氣就是最理想的氣體?，F(xiàn)在已使用二氧化碳?xì)?，但它既溶于水又溶于油，故需要注入的量要比空氣多得多。氮?dú)饪赡鼙榷趸己靡恍?，因?yàn)樗簧倭康厝苡谒陀椭小?br>采用本發(fā)明方法，將大大增加世界上石油的可采儲(chǔ)量。本發(fā)明方法對(duì)一些特殊領(lǐng)域，如焦油砂，重油等意義不大，但它可用于大量的石油聚積，并可采出大量的石油。
權(quán)利要求
1.一個(gè)從地下含水的石油聚集中采油的方法，該方法包括向石油聚集的頂部注入一種氣體，從而迫使石油從石油聚集流向油井，特別是開口向下凹槽中的石油，被氣體迫使向下流動(dòng)，離開凹槽流向油井。
2.權(quán)利要求
1的方法，其中的氣體是空氣。
3.權(quán)利要求
1的方法，其中的聚集是一個(gè)過去認(rèn)為已經(jīng)枯竭的油田。
4.權(quán)利要求
1的方法，其中的聚集是一個(gè)新油田，在有油存在的情況下，在保持原有的油水界面的同時(shí)，注入氣體。
5.從地下石油聚集和圈閉中采油的方法，所述的圈閉包含有水，并因而有一油水界面，圈閉在其最低處，還包括一溢流點(diǎn)，流體可以從這一溢流點(diǎn)離開聚集，該方法包括向圈閉的頂部注入一種氣體，從而使所述界面隨著水離開地下聚集向下移動(dòng)，直到與所述溢流點(diǎn)處于同一水平;在聚集中完成一口井;以便當(dāng)油水界面對(duì)準(zhǔn)溢流點(diǎn)時(shí)，從井中采油。
6.權(quán)利要求
5的方法，其中聚集是一個(gè)老油田，注氣進(jìn)行直到所說的界面向下運(yùn)動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)溢流點(diǎn)時(shí)，開始采油。
專利摘要
從地下石油聚集中采油的方法，該方法包括向石油聚集的頂部注入一種氣體，從而迫使石油從聚集流向油井，特別是開口向下凹槽中的石油被氣體迫使向下流動(dòng)，離開凹槽流向油井。
文檔編號(hào)E21B43/25GK87100828SQ87100828
公開日1988年8月24日 申請(qǐng)日期1987年2月14日
發(fā)明者威廉姆·C·古索 申請(qǐng)人:復(fù)興石油公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan