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

申请号 CN201380078584.8 申请日 2013-11-11 公开(公告)号 CN105473810A 公开(公告)日 2016-04-06
申请人 兰德马克绘图国际公司; 发明人 古斯塔沃·卡瓦雅尔; M·科诺普诺恩斯基; A·查康; S·科纳比;
摘要 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。
权利要求

1.一种用于提高采收率法采油(EOR)的气交替(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(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入的期望选择性并且由此执行所述选择性注入。
12.根据权利要求9所述的方法,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;所述机械井的水平部分包括用于递送水和气的穿孔;以及隔离封隔器,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。
13.根据权利要求12所述的方法,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。
14.根据权利要求13所述的方法,其中端口选择阀被包括用于所述子部分中的每一个,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。
15.一种用于在水和气的多点选择性注入中使用的机械井,其包括:
用于递送水的第一系统和用于递送气的第二系统;
所述机械井的水平部分包括用于递送水和气的穿孔;以及
隔离封隔器,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。
16.根据权利要求15所述的机械井,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。
17.根据权利要求16所述的机械井,其还包括用于所述子部分中的每一个端口选择阀,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。
18.根据权利要求17所述的机械井,其中所述端口选择阀包括气旁通端口以及第一水旁通端口和第二水旁通端口。
19.根据权利要求18所述的机械井,其中所述端口选择阀包括滑阀,所述滑阀被定位并且被配置来针对所述气旁通端口以及所述第一水旁通端口和所述第二水旁通端口将流关闭和打开。
20.根据权利要求19所述的机械井,其中所述滑阀具有第一定向、第二定向和第三定向,所述第一定向的特征在于从所述子部分中与端口选择阀相关联的子部分的穿孔提供水流;所述第二定向的特征在于从所述子部分中与端口选择阀相关联的所述子部分的穿孔提供气流;并且所述第三定向的特征在于从所述子部分中与端口选择阀相关联的所述子部分的穿孔不提供流。
1.一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10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入的期望选择性并且由此执行所述选择性注入。
12.根据权利要求9所述的方法,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;所述机械井的水平部分包括用于递送水和气的穿孔;以及隔离封隔器,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。
13.根据权利要求12所述的方法,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。
14.根据权利要求13所述的方法,其中端口选择阀被包括用于所述子部分中的每一个,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。
15.一种用于在水和气的多点选择性注入中使用的机械井,其包括:

说明书全文

用于通过使用井下控制提高气交替注入过程(WAG-CV)中

的油藏采收率的方法、系统和最优化技术

技术领域

[0001] 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。

背景技术

[0002] 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,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
[0003] 图1示出流向垂直井时的水段塞和气段塞的实例;
[0004] 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;
[0005] 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;
[0006] 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;
[0007] 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;
[0008] 图10示出选择阀的组合横截面视图的一个实施方案;
[0009] 图11a示出图9的横截面A;
[0010] 图11b示出图9的横截面B;
[0011] 图11c示出图9的横截面C;并且
[0012] 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

[0013] 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(不管是碎屑或酸盐)形成的储集层。
[0014] 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。
[0015] 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-Heel Effect),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。
[0016] 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。
[0017] 在一些构型中,WAG-CV的各种实施方案可具有两个组成部分:
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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:
[0022] A.油采收率应比传统WAG过程增加超过5%;
[0023] B.与传统WAG过程相比,见水和/或见气延迟;并且
[0024] 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。
[0025] WAG-CV的各种实施方案的特征包括用于以下的能力:
[0026] 1.提高采收率法采油超过传统WAG采收过程;
[0027] 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;
[0028] 3.在每个区中延迟见水,因此延长生产井的寿命长度;并且
[0029] 4.评估储集层模型与流线型模拟的连通性。
[0030] 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送。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 所建模的过程的各种实施方案可描述如下。
[0034] 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。
[0035] 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,从而允许气注入通过管路425并且阻止区域360中的水注入。水可继续被注入支线部分230的剩余部分中。图4B示出通过套管的水注入和通过管路的气注入。
[0036] 在增量的时间段之后,优化器可确定另外的气段塞510、515、520应该以特定的体积和特定的注入速率被注入通过区域360、370和380,如图5A所示。气段塞可通过管路420、425被注入区域360、370和380中,同时水继续被注入区域365、375中。区域360、370和380中的套筒可关闭,以便允许气通过管路注入并且阻止这些区域中的水注入。图5B的横截面示出通过套管的水注入和通过管路的气注入。
[0037] 所述过程可以多个循环的方式重复以便最大化油采收率并且最小化含水量或气油比(GOR)。目标功能的一部分是降低每个区域中的残余油饱和度(Sor),延迟早期见水或见气,并且实现整个储集层的同质油排出。一旦GOR和/或含水量达到由操作员设立的最大生产极限,所述过程就可结束。图6A示出已注入的多个气段塞和水段塞的实例。如图中清晰地示出,与区域365、375和380相比,区域360和370已具有大量的段塞。图6B的横截面示出通过套管的水注入和通过管路的气注入。注意,上述描述是实例性的,并且用于注入的确切方案将取决于储集层的特性以及由操作员设定的参数,除其他因素之外。
[0038] WAG-CV的各种实施方案的部件
[0039] 与构成典型的WAG过程的部件相比,WAG-CV的各种实施方案可包括水平井,所述水平井随时间推移选择性地将水和气注入到支线的不同部分中到达至少一个生产水平井。WAG-CV的各种实施方案的另外的特征包括水平井的机械构型,所述机械构型允许随时间推移选择性地将水和气注入储集层的不同部分中。所述机械构型可使用一系列间隔控制阀(ICV)(其可以是Halliburton ICV)、膨胀封隔器(其可以是Halliburton膨胀封隔器)以及适于这个WAG过程的套筒(其可以是Halliburton套筒),从而允许同时在不同横向位置处的通过多点注入的气注入。
[0040] 数值储集层模拟器允许水平井、ICV和储集层的整合。数值储集层模拟器的一个实例可从Halliburton公司获得并且被称为NexusTM。也可使用其他数值储集层模拟器。数值模拟器可预测油、水和气生产曲线,量化总油采收率对油原位,预测早期见水或见气,并且量化洗油效率以及油残余饱和度。
[0041] 自动化工具和优化器可被配置来在井的使用期内以最小的人工干预来使最优化建模过程自动化。自动化工具内的优化器可计算水和气段塞体积、速率以及随时间推移穿过支线部分的多个区域的注入周期。优化器可命令数值模拟器来更新并运行多个模拟直到实现目标功能。
[0042] 图7a和7b示出最优化流程图的一个实例。在框710和715中,水和气被连续注入在井口。在框720中,水被连续注入在井下;并且在框725中,气被连续注入在井下。如图所示,典型的布置将具有在水注入内部的气注入,如在下文将解释的。如图所示,各个阀730、731、732、733和734控制每区段的水速率并且提供将在不同时间t0737、t1738、t2739注入的气段塞735和水段塞736。如框740中所指示,各种注入被设定时间以便最大化油产量并且最小化水使用和生产以及最小化含水量。
[0043] 另外,图7b示出用于优化多个阀操作的流程图。在框750和755中,结合各个区域中期望的流并且结合将在不同时间打开或关闭的阀来分别优化表面气速率和表面水速率。在框760和765中,分别选择气打开或关闭的区域并且针对水流优化阀设置。在框770和775中,确定气注入时间和水注入时间。如框780中所指示的结果是:在最小化水生产的同时最大化油产量,延迟含水量并且增加每区域的残余油饱和度。
[0044] WAG-CV井机械构型
[0045] 图8示出根据针对WAG-CV所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。图解是针对多区水平井,所述多区水平井的三个区801、802、803分别被示出为注入气、水和气,尽管每个区中的气/水注入的任何组合都是可能的。图8提供一个实施方案的完井示意图,而图9-11c提供三位三端口选择阀的细节。系统包括用于从导管递送气或水的穿孔804。
[0046] 在所示出的实例中,可钻探并完成井,其中在目标储集层区中具有水平边,并且7”生产套管805被固定在适当位置。根据储集层地质状况和注入策略,识别水平部分的区段,并且将生产套管穿孔以便建立井筒与地层之间的接触。5-1/2”生产衬管806被插入(并且挂在衬管悬挂器807上)7”生产套管805的水平部分中,其中(液压设备)5-1/2”x 7”隔离封隔器808被定位在5-1/2”衬管上以便将所述井筒分段并且在期望注入控制的区之间提供挡板。5-1/2”衬管的端口接合部被定位在每个区内隔离封隔器808之间,其中端口的任一侧上具有4-1/2”抛光钻孔809,以便在5-1/2”衬管内部与5-1/2”衬管与7”套管之间每个区中的环形空间之间提供连通。
[0047] 2-3/8”注入管路810被安装在井筒中、延伸到5-1/2”生产衬管806中。沿着2-3/8”注入管路810定位有多个2-3/8”x 5-1/2”三位三端口选择阀811(实际外径是对应于抛光钻孔的4-1/2”),所述阀811是液压致动的。选择阀811的数量对应于定位在5-1/2”衬管中的端口式5-1/2”x 4-1/2”抛光钻孔809的数量,并且选择阀沿着2-3/8”管路间隔开使得它们与相应的端口式抛光钻孔对准。选择阀的外部包括两组密封件,所述密封件接合在端口的任一侧上的抛光钻孔809以便隔离每个区。2-3/8”注入管路通过定位在最高选择阀上方的3-1/2”x 5-1/2”锚固件812被保持在适当位置,并且防止2-3/8”管路与5-1/2”衬管之间的相对移动,但允许在两者之间的环形空间中泵送流体。阀、管路、端口、封隔器、衬里、套管等的尺寸的所有上述实例仅仅是示例性的,并且用于WAG-CV的各种实施方案的替代构型是可能的。
[0048] 用于液压、电导体和/或光纤的一系列1/4”控制线路825被绑并且通过夹具附接到2-3/8”注入管路810的外部,并且馈送通过3-1/2”x 5-1/2”锚固件812和选择阀811。液压(或电力)控制线路825连接到位于每个选择阀811的阀控制模820,这允许使用有限数量的控制线路825实现选择阀的复用。这些控制模块的两个实例是Halliburton公司的Digi-HydraulicTM控制模块(全液压)或Halliburton公司的SmartPlexTM模块(电动液压混合动力控制系统)。包含电导体的控制线路825中的一个可附接到多个电子压力/温度计量器(未示出),针对每个区具有一个或多个电子压力/温度计量器,以便测量每个区中的环形空间中的压力和温度或每个区的水或气注入压力。安装有光纤的控制线路825可提供分布式温度或分布式声读数,所述读数可用来解释沿着井的长度的每个区中的注入分布。阀、管路、端口、封隔器、衬里、套管等的尺寸的所有上述实例仅仅是示例性的,并且用于WAG-CV的各种实施方案的替代构型是可能的。
[0049] 气840被向下注入2-3/8”管路810并且能够沿着这个管道穿过选择阀811中的每一个到达水平井中的每个区。水830被向下注入7”x 2-3/8”环空835到达5-1/2”衬管806的顶部,然后向下进入5-1/2”x 2-3/8”环空通过3-1/2”x 5-1/2”锚固件812,并且能够穿过每个选择阀811、通过旁通端口到达水平井中的每个区。
[0050] 选择阀是三位阀,从而允许2-3/8”注入管路810与用于气注入的5-1/2”x 7”环空的端口之间的连通,2-3/8”x 5/1/2”环空与用于水注入的5-1/2”x 7”环空的端口之间的连通,或所述区与气或水注入的隔离。图9和图10提供在WAG-CV的一个实施方案中的选择阀操作的更多细节。阀、管路、端口、封隔器、衬里、套管等的尺寸的所有上述实例仅仅是示例性的,并且用于WAG-CV的各种实施方案的替代构型是可能的。
[0051] 图9示出具有横截面A、B和C的选择阀811的区域。图11a示出横截面A;图11b示出横截面B;并且图11c示出横截面C。选择阀811被旋拧到2-3/8”注入管路810上,并且提供轴向穿过阀811的气旁通端口1010。图10示出选择阀811的组合的横截面视图。用于水的两个其他较小的旁通端口1005在从阀的一端到另一端的轴向方向上通过阀811提供连通以便连接所述阀的任一侧的环形空间。三位滑阀1015轴向定位在选择阀811中并且通过在滑阀1020(双动式)的任一端上注入液压流体而致动。缓和机构可结合在滑柱(未示出)中以便帮助将滑阀维持在中间位置(没有隔离所述区的注入)。这是图10中示出的滑柱的位置。当滑阀移动到图解中的左侧时,在2-3/8”管路810的内部与通往5-1/2”x 7”环空的端口之间建立连通,所述环空用于相应区(图9的截面C-C)中的气注入。当滑阀811移动到右侧时,在两个水旁通端口1005与通往5-1/2”x 7”环空的端口之间建立连通,所述环空用于相应区(图9的截面A-A)中的水注入。滑柱通过将液压流体注入在滑柱一端处的室中并且从在相对的一端处的液压室回收液压流体来移动。这通过以下方式完成:钻入阀主体(未示出)中的两个小型端口将液压控制线路1030连接端口连接到相应的液压室。
[0052] 滑阀上的端部插塞允许组装滑柱并且调整滑柱的移动极限。应注意,此滑阀并未在水注入压力与气注入压力之间达到液压平衡,即,压力差可能导致滑柱从其所预期位置移动。用于这种设计的阀控制模块必须能够将位于滑柱的任一端处的液压室隔离,以便防止液压致动流体的渗入或挤出(expression)以及滑柱的随后移动。滑阀的不同设计可能能够平衡所述阀并且防止这一问题。
[0053] 通过端口的至少四个控制线路进给1030轴向钻入穿过所述阀以便允许所有阀的通信、电力和控制所必需的液压、电力和/或光纤控制线路的安装。液压(以及电力)线路在每个阀的上游被连接到阀控制模块以便向所述控制模块提供电力和通信。两个1/4”液压控制线路端口也被定位在所述阀的一端上并且连接到阀控制模块以便通过滑阀的每一端处的液压室向滑阀提供液压致动力。
[0054] 密封组件被定位在选择阀的外部以便接合5-1/2”衬管上的端口式密封钻孔809。所示出的图解并不是按比例绘制的,并且有可能的是,选择阀的长度可显著增加以便增加密封组件的长度从而降低对完成的间隔的灵敏度。
[0055] 如可预期的,存在可以设想的实施方案WAG-CV的机械设计的许多变型形式。选择阀可以液压或机电(电机齿轮)的方式致动。水可被向下注入内部(2-3/8”)管路并且气可被向下注入环形空间。可以采用管路尺寸、衬管尺寸和套管尺寸的不同组合。生产衬管可一直延伸到井口以便将生产套管与注入流体隔离。井筒的储集层部分可以是打开的孔洞(需要机械的、可充气的或膨胀的隔离封隔器)、割缝衬管或屏幕,并且还可包括用于砂控制的砾石充填或压裂充填。
[0056] 代替同心的管状套管,水和气可被向下注入生产套管内的单独的平行注入管柱,尽管这将需要位于每个区的每个管柱上的单独的控制阀,以及用于每个区的双重完成隔离封隔器。这种变型形式将使完成的设计和安装比所描述的同心设计更加复杂。
[0057] 端口可包括在选择阀中以便允许将压力计连接到选择阀的环形端口,从而允许测量每个区中的压力。
[0058] 特定的限流器可被包括在选择阀中的交叉连通端口中以便限制每个区中的注入速率。
[0059] 密封组件可与选择阀分离以便优化设计的经济性,使阀/密封设计模块化并且提供用于间隔的更大灵活性。
[0060] 取决于储集层参数、岩石的可润湿性偏好以及流体-岩石相互作用,一些储集层更积极地响应于水注入而其他储集层更积极地响应于气注入。本说明书中的实例是具有水润湿特性的储集层的实例,这意味着与气注入相比,水驱法的洗油效果更好。图12示出通过WAG-CV实现的估计效率提高的实例。y轴1210表示油采收百分比。x轴1220表示所使用的采收系统的类型。图2中示出的具有水平井构型的模拟储集层可通过自然溶解气驱1230实现12%的油采收率。模拟指示气注入1240将采收率增加到23%(比溶解气驱多出11%)。注入水1250,储集层可生产高达30%(比气多出7%并且比溶解气驱多出18%)。使用传统WAG 
1260(具有水段塞和气段塞的若干循环的水气交替)模拟的情况将油采收率从30%增加到
37%(比水注入多出7%)。根据WAG-CV的各种实施方案沿着水平部分使用选择性多点注入的WAG过程产生甚至更好的结果。WAG-CV 1270的结果显示油采收率应从30%增加到42%,比常规水注入多出12%并且比传统WAG过程多出5%。
[0061] WAG-CV的各种实施方案可以在以下方面不同于传统WAG过程:
[0062] 1.复杂的数值模拟器与优化器的整合,以便优化水段塞和气段塞随时间推移的体积、速率、注入周期和位置;以及
[0063] 2.呈独特构型的新完成部件如ICV、套筒和膨胀封隔器的添加,以便允许多点注入。
[0064] WAG-CV的各种实施方案可提供:
[0065] A.油采收率比传统WAG过程增加超过5%;
[0066] B.延迟的早期见水和/或见气,以便提高采收率法采油并且降低水处理和气处理的成本;
[0067] C.整个储集层中降低的旁通油和残余油饱和度;以及
[0068] D.与钻探另一注入井相关联的降低的成本。
[0069] 在一个实施方案中,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。任选地,由最优化引擎执行的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井、间隔控制阀(ICV)和储集层流动态的3D数值模拟器。在一个替代方案中,最优化技术确定何时打开和关闭ICV以便确保沿着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选择性注入。在另一个替代方案中,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。任选地,机械井的水平部分包括用于递送水和气的穿孔。在一种构型中,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。任选地,用于递送水的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第二系统的一部分。作为替代方案,机械井包括用于子部分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水或气注入。
[0070] 在一个实施方案中,使用水气交替(WAG)注入的提高采收率法采油(EOR)的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。所述方法还包括使用最优化引擎计算储集层流动态。所述方法还包括根据储集层流动态通过所述机械井选择性地注入水和气。任选地,由最优化引擎执行的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井、间隔控制阀(ICV)和储集层流动态的3D数值模拟器。作为替代方案,最优化技术提供如何打开和关闭ICV以便确保沿着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选择性注入。在一种构型中,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;所述机械井的水平部分包括用于递送水和气的穿孔;以及隔离封隔器,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。在另一构型中,用于递送水的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第二系统的一部分。
[0071] 在一个实施方案中,用于在水和气的多点选择性注入中使用的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。机械井还包括所述机械井的水平部分,所述水平部分包括用于递送水和气的穿孔。机械井还包括隔离封隔器,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。任选地,用于递送水的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第二系统的一部分。作为替代方案,机械井包括用于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水或气注入。在一种构型中,端口选择阀包括气旁通端口以及第一水旁通端口和第二水旁通端口。任选地,端口选择阀包括滑阀,所述滑阀被定位并且被配置来针对气旁通端口以及第一水旁通端口和第二水旁通端口将流关闭和打开。作为替代方案,滑阀具有第一定向、第二定向和第三定向,所述第一定向的特征在于从所述子部分中与端口选择阀相关联的子部分的穿孔提供水流;所述第二定向的特征在于从所述子部分中与端口选择阀相关联的所述子部分的穿孔提供气流;并且所述第三定向的特征在于从所述子部分中与端口选择阀相关联的所述子部分的穿孔不提供流。
[0072] 先前的详细描述是针对实现用于WAG-CV的系统和方法的一小部分实施方案并且不意图限定范围。以下权利要求书提出所公开的用于WAG-CV的系统和方法的具有更大特殊性的多个实施方案。
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