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流量控制帮你改善非常规油藏的EOR效果

流量控制帮你改善非常规油藏的EOR效果

Tendeka先进的完井流量控制工具用于页岩油藏气体EOR技术。

来自 | E&P
编译 | TOM 大安

页岩油资源已成为北美石油开采的主要贡献者。由于这些页岩油藏的微渗透性,再加之裂缝与井筒附近孔隙压力的快速衰竭,大多数井在短期生产后产量会急剧下降,这些井的油气采收率很低,通常仅能开采出3%至12%的地质储量。

想要开采出大量的剩余油,研发有效的提高采收率技术是必经之路。传统的二次开采作业,例如注水,在非常规油藏中是无效的,因为这些地层中的注入率低且波及效率差。因此,业内将大部分目光转向注入粘度更低的气体。几家油气公司已经使用二氧化碳或采出气,对页岩油藏进行了EOR的试点研究。例如,EOG Resources公司通过使用吞吐技术注入天然气,发现Eagle Ford页岩油井的采收率提高了30%至70%。

气体吞吐是指将气体注入油藏,以实现气体与油混溶的循环过程。经过一段时间的浸泡(关井)后,可从相同井眼内开采出混合物。一个气体吞吐循环包括三个阶段:注入,浸泡与开采。

在其基础上,纳米级的扩散过程决定了页岩油藏中气体EOR作业的有效性。在该作业中气体分子穿过基岩孔隙结构,与原油混合。在纳米级尺度上的平流是非常困难的,因为气体与油分子的运移主要是由扩散过程决定。

扩散与温度有关,并且由沿着行进路径的浓度与压力梯度所驱动。当气体进入基岩孔隙结构时,它利用混溶性或可溶性与原油相结合。该混合物具有较低的粘度与膨胀率,可将原油从孔隙中挤入相邻的微裂缝或大裂缝,从而流入至井筒中。

基于油/溶剂混合液的浓度梯度,扩散作用还可驱动油/溶剂混合物运移流经基岩的孔隙结构。在吞吐作业中,浸泡时间能够使扩散过程将气体更深的渗透到基岩与油/溶剂混合液中。在生产作业中,降低井筒压力会增加油的膨胀,提高回采工艺的有效性。

先进的完井流量控制用于页岩油藏气体EOR技术

自动流入控制装置是一种主动流量控制工具,它对不需要的流体(如水或气体)提供额外的限制。在远程控制的情况下,该装置无需作业者的干预,也能产生额外的限制。当运用于一口多段水平井中时,AICD完井工具可防止在单个或多个段中发生见水后,产出过量的气体。Tendeka公司在全球超过135口井中使用了超过25000个AICD FloSure流量控制生产阀门(RCP)。

在长水平井中,注入气体的有效分布以及在储层中积聚气体以维持能量的能力,对EOR的效果有很大的影响。利用适当设计的流入控制装置(ICD)与自动流入控制装置先进的完井技术,可以提高这些气体吞吐EOR方案的作业效果。

完井装置由内衬管组成,该内衬管利用膨胀封隔器将井眼分为多个区段。每个封隔器都被置于特定位置,以分隔单个裂缝或裂缝簇。

在每段衬管内,确定ICD与AICD的数量与尺寸,以在预期的作业条件下,以规定的速率控制注气与油气开采。

每段都利用ICD来平衡沿井眼的注气分布,方法是在ICD中适当调整油嘴的尺寸,并结合一个止回阀机制,只允许在注气方向上流动。每段中的AICD可限制气体的早期回采。FloSureRCP类型AICD还具有止回阀功能,只允许在开采方向上流动。

该井最初为了采油,消耗了井筒与裂缝附近储层中的压力。一旦产量与压力下降,就停止生产,并将气体注入井中。通过沿主井眼向下注气,气体可连续注入至每个完井段,然后流入内衬管,并通过ICD流出完井段,进入地层。继续注入,直到将一定量的气体注入地层或产生阻止继续注入的压力条件(如图1)。

流量控制帮你改善非常规油藏的EOR效果

 图1. 展示了部分水平段注气作业期间的气体流动路径。(来源:Tendeka 公司)

然后关井一段时间,让气体扩散至地层孔隙中的剩余油内,并使油/溶剂混合液扩散回到微裂缝网中。

经过预定的浸泡期,井就可以投产了。油气从储层岩石中产出,进入微裂缝与诱发裂缝,然后流入井筒。在常规完井中,由于气体的良好流动性,在吞吐循环的开采阶段,会优先采出回流的注入气体。然而,利用先进的完井技术,产出的流体会通过AICD进入生产管道(如图2)。

流量控制帮你改善非常规油藏的EOR效果

 图2. 展示了部分水平段开采作业期间的气体流动路径。(来源:Tendeka 公司)

AICD对气体的流动限制大于对油的流动限制,因此,含有以油相为主的裂缝层段受到的限制最小,而含有以产气为主的裂缝层段受到非常明显的压降作用。如此一来,在某些区域内气体没有足够时间与剩余油有效反应,也能维持高压,同时最大限度地提高了高含油区的产量。以这种方式,过量的气体会保留在储层中,以进一步扩散与油反应,并保持储层能量与压力,以提高油的采收率。随着加入AICD装置后,可缩短浸泡时间,提高注气效果。

注入与开采的循环重复多次,以最大化的从储层中采出原油

通过油藏模拟与井况模拟,研究了先进的完井技术在EOR作业中的应用。该研究已经证明了先进的完井技术如何用于平衡沿井眼的注气分布。因此,在非常规采油作业中,该技术有助于控制气体吞吐EOR作业中的气体早期回采现象。

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