地质层中待开采流出物的辅助开采方法

本发明涉及一项石油流出物（尤其是粘性石油流出物）的辅助开采方法，含有这些石油流出物的地质层是覆盖在另一不含待开采流出物且对上述流出物是不渗透的地质层之上。

根据本发明的方法，尽管与以往技术中所使用的方法（由美国专利3386508号可加以说明）相比限制了钻井的数目，但仍能较好地开采含有待开采流出物的地质层。

根据以往的这一专利，需钻一口主井以及数口称为辅助井的其他井。这些辅助井是倾斜的，它们在含有待开采流出物的地质层水平面与主井会合。

以往专利中所描述的开采机制在于以下事实，即：位于待开采地质层中的辅助井部分用于收集处于辅助井毗邻的待开采的流出物。

此外，根据此以往的专利，是利用重力现象进行开采以便把流出物驱向主井。然而，重力效应的强度是受到含有待开采流出物的地质层的上盘和辅助井通入主井汇合点部位之间的高度所限制，当含有待开采流出物的地质层是夹在不含有待开采流出物的其他两种地质层之中间时，就会发生上述情况。

根据以往专利，该高度充其量是等于含有待开采流体的地质层的高度。

本发明提出一项能够改善待开采流体回收率的方法。

此项改进对于某些实施方式来说可表达为由于重力效应的提高而有可能驱油，从而获得较佳的回收率，以及可用数目减少的钻井来开 采延伸带。

为改善采油系统的生产率，我们推荐按照本发明以向地质层注进一种驱动流体或驱油流体（或从中心井开始，或从一根或数根近似水平的排油管出发注射）的方法来清扫产油层（储层）。

所谓近似水平排油管，是指一种倾斜度接近90°，但尚未真正达到此倾角的排油管。

此新系统的优点是有可能实现：

-储层的开发范围较广泛，特别是开采含有低粘度油的储油层，

-体积扫油率的改进，

-区分每根排油管的产量以及通过寻找在有关排油管内使用的一种适当的流液来解决储（油）层的地域不均匀性问题，

-以及对于某些实施方式来说，特别是当驱动流体是通过主井而注射时，可利用比重很不相同的流体在储油层中的分凝现象，借助于注射气体或蒸气在储油层的上盘形成一种气体伞，而不会过早的打通排油管，这是因为排油管的倾斜度很大，此倾斜度接近水平线。

-减少系统覆盖地区之外的注射流体的损失，

-仅在采油中心近旁设置唯一的注射源。

本发明涉及到在一种地质层中所含流出物的开采方法，该地质层形成了所述流出物的储层，或生产层，该方法采用一口中心井和至少一根近似水平的排油管以及一种驱油剂或驱动剂，所述地质层覆盖于显然对上述流出物不渗透的另一地质层或不透水层之上，所述地质层之间的分界面称为所述储层的下盘。

根据本发明，我们在所述地质层内注射上述驱动剂，或是从所述中心井出发，或是从所述近似水平的排油管开始，而所述驱动剂引起了待开采流出物的运移。

根据本发明的一种变体方案，可应用于粘性石油流出物的开采， 该方案利用一口中心井作为生产井以及利用至少一口似水平井作为生产强化井。强化井（或增产井）可从地面起钻，并穿过生产层以便通入上述的不渗透层而和生产井会聚。

强化井可在其长度的一部分上加以钻祝獠糠窒匀皇嵌杂τ诖┕悖床筒悖┑那炕牟糠帧?

我们可以向强化排油管注射一种能够减小待开采石油流出物的粘度的流体，以便提高石油流出物在强化井中的流动速度。

我们可以在强化排油管内插入一个塞门以及把塞门安置在强化排油管的钻孔部分内。

我们也可以把塞门插入强化排油管，使之容纳在非产油层内的所述排油管部分之中。

我们还可以把一个塞门放置在强化排油管内，显然是在产油层和非产油层的分界面上。

强化排油管可在到达产油层之后但在尚未到达生产井之前而予以中断。

按照根据本发明方法的另一个变体方案，我们可以从中心井出发注射驱动剂或驱油剂，以及可以利用多根似水平的排油管。

根据本发明的一个亚变方案，垂直中心井不仅用于使通过似水平排油管收集的产额向地面运送，而且它还配备有一口特殊的完井，以便能同样把一种流体注射入储油层。

一般地说，此亚变体方案涉及一项包含在一种地质层中（形成所述流出物的储层）的流出物的开采方法，该方法利用一口中心井和数据似水平的排油管以及一种驱油剂，所述地质层覆盖于显然对所述流出物不渗透的另一地质层之上面，所述地质层之间的分界面是称为所述储油层的下盘。此项方法的特征在于：从所述中心井出发将所述驱油剂注射到地质层中，所述驱油剂引起待开采流出物的运移，其特征 还在于：此流出物是通过所述似水平的排油管而排向中心井的下部，流出物则在中心井下部过渡，由此在地面下进行开采。

根据此亚变体方案，可以通过位于所述中心井四周的似水平的排油管来回收所述待开采的流出物。

同样地，根据此亚变体方案，我们可以把待开采的所述流出物排入所述低位部分，直至达到低于储油层下盘的水平为止。

根据另一亚变体方案，垂直中心井不是用来将由似水平的排油管所收集的采油量向地面运送，但它配备有一只完井，能够把一种流体注射进储油层。这就是似水平的排油管本身，用于将采油量向地面运送。

一般地说，该新颖亚变体方案涉及一项开采包含于一种地质层中（形成所述流出物的储层）的流出物的方法，该方法利用一口中心井和多根似水平的排油管以及一种驱动剂或驱油剂，所述地质层覆盖于显然对所述流出物是不渗透的另一地质层的上面，所述地质层之间分界面足称为所述储油层的下盘。此项方法的特征在于：从所述中心井开始，向所述地质层注入所述驱动剂，并且，所述驱动剂引起待开采流出物的运移，待开采流出物则通过所述似水平的排油管向地面运送。

根据此亚变体方案，我们可以通过位于所述中心井周围的似水平排油管开采所述的流出物。

本发明同样涉及包含在一种地质层中的流出物开采系统，它包括一口中心井和多根似水平的排油管。此系统的特征在于：所述主井包含一个位于所述地质层水平面的钻孔区、一根连接所述钻孔区和驱动产品注射源的注射导管，并且，所述似水平的排油管是通到所述地质层的。

根据此开采系统的一种实施方式，主井还可以包括一个与钻孔区隔离的并位于所述钻孔区下面的过渡区，所述过渡区是通过采油导管 与地面相连，其特征在于，所述似水平的排油管通过所述地质层以便汇合所述过渡区。

用于这种实施型式的开采系统，同样可以包括一根位于所述井内的管子，它构成了采油导管。注射管路可由所述主井所限定的环形空间来构成。所述管子可以包含一个塞门，塞门使钻孔区和过渡区隔开。

此管子可以穿过所述塞门。

采油导管可包含一台泵，它位于过渡区内导管的下端，而形成所述采油导管的管子可以在所述塞门内滑动。

过渡区能具有的横剖面可较大于中心井上部的横剖面，这样就形成产品流出物的一个收集地堑。

根据本发明的系统可以有利地应用于下列场合，即：所述地质层覆盖于另一对于待开采流出物不渗透的地质层的上面。在此项应用中，所述收集区可以是至少部分地位于所述不透水层，以及所述似水平的排油管可以在穿过产油层之后通过所述不透水层再汇合到所述过渡区。

根据另一可能的实施方式，通过地质层的似水平的排油管可以具有这样的长度，即：似水平的排油管在离主井的轴线一定距离（不是毫无）处中断。

注射井可以包含一个塞门。

根据本发明的系统可以被有利地应用于下列场合，即：所述地质层覆盖于另一对于待开采流出物是不渗透的地质层之上。在此项应用中，收集排油管可以显然地在所述不透水地质层和所述的含有待开采流出物的地质层之间的界面的邻近处中断。

以下，通过附图来对实施例进行描述，附图表示含有石油流出物的地质层的开发，这将对本发明有更好的了解，它的优点也更加一目了然。

-图1显示出一口主井和一口强化井（或辅助井）的构型，此 系统能实现根据本发明的方法，

-图2形象地说明根据本发明的开采机制，

-图3和图4代表根据本发明的各种不同的变体方案，

-图5和图6形象地说明对含有待开采粘性流出物的一种地质层进行开采的总图，

-图7和图8形象地说明两种变体方案，即中心井用于注射驱动剂。

图1表示根据本发明方法的一种变体方案的实施方式，以便从地面2开始对一种地质层1进行生产。地质层1含有一种待开采的粘性石油流出物。

参考符号3表示位于产油层1下面的地质层。此底层对于包含在产油层中待开采的流出物是不渗透的。

参考符号4表示从地面2起钻并穿过产油层1的一口主井，此主井在不透水层3的5处中断。

在图1的情况下，产油层是由标有参考符号6的另一地质层所覆盖，此覆盖层被叫做上（地）层。

参考符号7表示一口辅助井，它用于强化和排放至少一部分包含于产油层1的粘性流出物的产额。

在图1上，此强化井穿过上层6以及产油层1，然后通入不透水的底层3以便在此底层水平面上与主井汇合。

较一般地说，根据本发明，辅助井在位于产油层下面的一种地质层水平面处通入主井，这是在辅助井钻进对待开采流体不渗透的地质层后进行的。

在图1上，参考符号8表示强化井或强化排油管7钻进产油层1的地点，而参考符号9表示强化井或强化排油管7的出口点。参考符号10表示包含在产油层1内的强化井部分。

当然，根据本变体方案，较可取的是：位于产油层1中的强化排油管7的10部分要尽可能的长些。

在图1的情况下，使用一种在强化排油管7内循环的刺激剂。此刺激剂导致待开采流出物的粘度的减小（待开采流出物邻近于排油管）。然后，待开采流出物通过强化排油管本身而流向主井4。

无疑地，强化排油管7的部分10是位于产油层1内的。当此部分不是构成一口发现井（或见油井）时，可以在其下落到井前加以钻孔，排油管的这一钻孔部分通常是按英语术语“衬管”来命名的，或者在现场钻孔。另一方面，也可能把强化排油管7的一些钻孔堵塞掉。

图2形象地说明根据本发明的第二种开采型式。按照此型式，位于产油层1内的强化排油管的部分10是仅仅在其长度的两部分11和13上加以钻孔，在所述排油管内安置有一塞门17以便把这两部分隔开。

我们在强化排油管7内注射进一种能使位于产油层1中待开采石油流出物的粘度减小的刺激剂，注射这种刺激剂是为了便于待开采流出物的流动。

这样的刺激剂可由水蒸气组成或含有其他产品，诸如一种碳氢化合物基的溶剂。

在所描述的实施例中，所考虑的刺激剂将是水蒸气。

由地面注射进来的水蒸气通过钻孔11的上部穿透到产油层1。

水蒸气在产油层1中的扩散是用箭头12表示之。

水蒸气加热包含于产油层1内的石油流出物特别是石油流出物的凝结体，能减低待开采流出物的粘度，因此，有一部分待开采流出物向钻孔13的下部流动。

产品流出物的流动是用箭头14表示的。

此流动发生在强化井10的下部方向，一方面是由于重力，另一方面是由于在强化井方向上出现递减的压力梯度。

压力梯度的递减是由于强化井10是与主井4有联系的，而主井4本身又与地面相连通，因此显然处于地面大气压力之下。

待开采流出物的流动是通过位于底部地质层3中强化排油管15的部分来进行的，一直流到主井4，在主井4的底部会聚。

这流动在图2上是以箭头16来表示的。

如此开采的流出物的提升是以典型方法从主井4出发的，例如通过由地面操纵的泵21来提升。

在以上描述的实施例的场合下，钻孔部分11（水蒸气由此出发扩散到产油层）和钻孔部分13（待开采流出物的流动由此开始进行）之间的分离是借助于插入塞门17来完成的。在此情况下，水蒸气12被迫从位于塞门17的上游的辅助排油管17中排出，而石油流出物则在塞门14下游处开采。如此，便于控制分离的地点。

一部分注射入的水蒸气12在产油层1中扩散，也就是向井4方向扩散，如此，清扫了属于产油层的且包括在强化排油管7的部分10和主井之间的一个广大区域20。这部分由箭头19表示之，且直接引起待开采流出物进入井4，这由箭头22表示之。

有可能在把产油层1和不透水的底层3（图3）分隔的分界面极限处安置一个塞门18，根据本发明的这一变体方案，在全部长度上加以钻孔的强化排油管7出现在产油层内。

无疑地在此情况下，强化排油管7的下部15是不能加以开采的。所有开采是在井4中直接进行，如由箭头22所表示那样。强化排油管7仅仅用于注射刺激剂。这由箭头19（图3）所表示。

图5和图6显示出生产总流程图。主井4是由一定数目的强化井（7a～7i）所围绕。

在图5上，这些强化井在地面上与主井4的距离是相等的。这丝毫不是强制性的，而强化井（7a～7i）离开主井的距离应设置在最适 合于开采产油层的地点。

参考符号8a～8i表示排油管7a～7i穿入产油层1内的地点，以及参考符号9a～9i表示排油管7a～7i穿出产油层1的地点。

如此，有可能通过把塞门插进9a…9i而开发全部影线区23（图6）。

在图6所表示的情况下，点9a～9i对于主井4是等距离的，但这丝毫不是强制性的。

当我们利用塞门17时，有可能随着不同地区的开发而改变塞门17的位置。

如此，为了开始注射，有可能把塞门17定位并使其位于产油层内，较接近于顶层6和产油层1之间的分界面25。然后，随着开采向前推进，将有可能下降塞门17。相反情况同样是可能的，也就是开始时把塞门17布置在尽可能最靠近产油层1和底层3之间的下界面25，然后随着产油层的开发，使塞门17的位置再上升。

如果在强化井7上钻孔时，而碰到困难，强化井是位于产油层内，则将有可能满足于利用强化井作为一根刺激注射排油管。用图4表示之，其中，排油管7只用于注射刺激剂。

按照另一变体方案，中心井是用来作为⑸淝恋模ㄍ?），该垂直中心井101是一直钻到储油层113的下盘102，然后下套管和用水泥固定。因此，套管103阻止所有储油层的流体流入中心井。

我们把含有石油流出物的地质层的下部叫做储油层的下盘，而把此地质层的上边界叫做储油层的上盘。

接着，借助于位于储层下的地层（或岩层）104内的一台套管下井眼扩大器，使钻井以较大的直径推进，以便形成一个地沟105，用于回收通过似水平的排油管106所收集的流体。此地沟是借助于一个密封塞门107（通常英语术语叫做“填井函（或盘根）”）以隔开井眼的其余部分，但允许一根导管108通过此地沟，此导管108用于通过泵送 装置109把收集的流体产额提升到地面。密封塞门107可以配有一个滑动接头使导管可作垂直运动，同时又确保完善的密封性。导管108可包含数个彼此首尾衔接的管道构件。

收集装置是通过似水平的排油管106的钻孔而完成的，从地面直至收集地沟105，各根排油管与储油层下盘102相交于一点110，该点110到中心井的距离为排油管倾斜度的函数，是系统的一个重要参数，这是因为所有采油量，从在原位的流体或注射入的流体来讲都要从储油层这一点110排出。系统的产油流量将是按这样的方法选择的，以致在地沟内的液面始终是低于储油层下盘坡度，以便使所收集的流体通过与储油层成直角的排油管而排出。

用于使原位上流体流动或移动的流体的注射是通过射孔111（按传统方法在中心井101的套管103中加以钻孔）在储油层113内进行的。通过在射孔水平面上储油层的刺激和酸化作用可以改善联络作用。这些射孔111的尺寸可借助于能够表示流动发挥作用的数字程序在模拟之后进行选择，以便把注射流体（热水、蒸气、二氧化碳、煤气、泡沫等）穿透到排油管中以获得最佳的储油层体积清扫率。此外应考虑的参数为：储油层厚度、在原位的油的粘度、排油管相对于地平线的角度、每一排油管的从储油层的出口点、注射流量、排油管的数目等等。

当注射流体是比在原位的油更轻的场合下，我们将利用重力分离效应，重力分离效应可获得位于驱动剂和待开采流出物之间分界面的一种伞形体形式。随着时间的推延，此伞形体形围绕在中心井周围而向侧面扩大。以上列举的参数可这样地计算以致由伞形体达到的界限实际上是平行于似水平的排油管（在每一排油管的各自平面上）。如此，以均匀方式将石油驱向排油管。

在开采的初始阶段，对于前面所推荐的系统来说，在重油储油层 的情况下，良好的是在排油管内进行蒸气的连续循环以便通过粘度的减小来改善流体的流动。

如此，根据本变体方案，驱动剂或驱油剂115是从套管103所限定的环形空间116和导管108（位于此套管108内并通过打在此同一套管上的射孔111过渡）开始被输送到产油层113内的。

驱动剂将在产油层113内扩散并引起石油流出物向排油收集器106运移，排油收集器106是在其位于产油层113的长度部分上加以钻孔的。

排油管106收集石油流出物和地沟105内的溢油（从地沟出发开采溢油）。

当然，为了使根据本发明的方法获得良好效果，必须使用位于垂直中心井四周的数根收集排油管。

按照另一变体方案，中心井是用于注射驱动剂（图8），此垂直中心井201是钻进储油层213的下盘202，然后下套管和浇水泥固定。如此，套管203阻挡了储油层的流体全都流进中心井。

储油层下盘的意思是指含有石油流出物的地质层的下部，而储油层上盘是指此地质层的上界面。

那时中断钻孔。如果打钻继续进行到位于储油层下面的地层204内，此延拓部分将有利地借助一个密封塞门207使与井眼的余下部分隔离，这样禁止了任何产物通向井的延拓部分，以便实现使井的延拓部分供以后使用。

特别当具有包含待开采流出物的数个地质层，而这些地质层是由对于流出物是不渗透的地质层所分隔时，可考虑井的延拓部分。

根据所示实施方式，待开采流出物的收集装置或系统是通过对似水平的排油管206的钻孔来实现的（从地面开始直到产油层213），每一排油管与储油层下盘202相交于离中心井一点210处，而且，显然 是在此点的水平面上中断。

用于使原位上流体流动和移动的流体的注射是通过射孔211（按传统方法在中心井201的套管203中经钻孔来实现）在储油层213内进行的。通过射孔水平面上储油层的刺激和酸化作用可以改善联络作用。这些射孔211的尺寸可借助于能够表示流动发挥作用的数字程序通过模拟后进行选择，以便把注射流体（热水、蒸气、二氧化碳、煤气、泡沫等）穿透到排油管206中。此外应考虑的参数为：储油层厚度、在原位的油的粘度、排油管相对于地平线的角度、每一排油管的从储油层的出口点、注射流量、排油管的数目等等。

在注射流体是比在原位的油更轻的场合下，我们将利用重力分离效应，重力分离效应可获得对于驱动剂和待开采流出物之间分界面的一种伞形体形式。随着时间的推延，此伞形体形式从中心井周围向侧面扩大。以上列举的参数可这样地计算以致由伞形体达到的界限实际上是平行于似水平的排油管（在每一排油管的各自平面上）。为此，石油将以均匀方式驱向排油管。

为此，根据本变体方案，驱油剂215是从主井开始而引进到产油层213内，并通过打在同一套管上的射孔211而过渡。

驱油剂将在产油层213内扩散并引起石油流出物向排油收集器206运移，排油收集器206在其位于产油层213的长度部分上加以钻孔。

排油管206收集石油流出物且从每一排油管出发分别被开采到地面209。开采的进行或是靠自然力，或是借助于泵。这些泵可安置在地面或至少在产油层水平面的某些似水平的排油管的内部。

如此，根据本发明，石油流出物是从围绕在主井四周的似水平的排油管出发而加以开采的。这些排油管在遇到主井轴以前并在离此轴为一定距离L处中断。因此，本发明可允许提高储油层开采容量。

在附图的情况下，似水平的排油管显然地在下盘202水平面上中 断，然而，如果排油管在此下盘前或后中断，也不被认为越出本发明的范围。