一種水平井自生混相熱流體采油方法的完井工藝與流程

石油與天然氣生產，完井，屬石油開采領域。

背景技術：

目前的稠油油藏的開發基本以熱采為主，主要有蒸汽吞吐、蒸汽驅，火燒油層技術，井下電加熱技術以及井下自生混相熱流體采油技術。

井下自生混相熱流體采油技術主要原理為：在油田注入井底部、油層上部布置井下混相熱流體發生器，在地面布置其配套供給系統；通過供給系統向井下混相熱流體發生器提供氧化劑、燃料和水，在井下形成混相燃燒生成高溫蒸汽和二氧化碳，并隨之注入油層中進行驅油，混相熱流體中的二氧化碳和高溫蒸汽可以對原油進行改質，減少原油中重質、膠質、瀝青質的含量，起到降低原油粘度、增加其流動性的作用，使其更易于被采出。

混相熱流體為燃燒生成的煙道氣和高溫蒸汽混合物，在驅油過程中高溫混相熱流體會接觸套管與油層之間的水泥封堵層，長期接觸會對水泥封堵層造成不可逆的損傷，造成套管與地層之間發生氣竄，嚴重的可以從地面看到冒汽，因此對鉆完井及固井工藝技術要求較高。

水平井注氣時，由于地層的非均質性，注氣過程極易發生氣竄，形成無效氣循環，極大增加了采油成本；水平井注入高溫流體時，水平井腳跟處易老化、腐蝕、穿孔，導致修井次數增加、注入流體波及面積不均勻，極大的增加了采油成本。

針對上述問題，本發明提供一種水平井自生混相熱流體采油方法的完井工藝，避免混相熱流體驅替時發生套管與地層之間氣竄，增加井筒的使用壽命；通過加設噴射保護層可減少水平井腳跟處老化、腐蝕、穿孔的幾率；通過階梯式射孔使水平段注氣更為均勻，減少水平段氣竄幾率。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種水平井自生混相熱流體采油方法的完井工藝，所述工藝包括：在油田鉆井過程中，鉆頭距目標油層50-300米時更換擴孔鉆頭，通過擴孔鉆頭繼續鉆入形成油層上部50-300米高的擴孔段，直井段鉆井完畢后在井筒中下入套管并在套管和地層之間的擴孔段加設水泥封堵層，待水泥封堵層凝固后，繼續鉆入水平井段，水平井段鉆井完畢后進行射孔完井作業，射孔方式采取階梯式射孔，并在水平井的直井段和水平段相連處加設噴射保護層。

所述擴孔段井筒直徑相對其上部未擴孔井筒直徑增加20-80厘米，從而使水泥封堵層直徑增加，以達到增強封堵性、穩定性作用。

所述封堵層為水泥與蒙脫石混合物，蒙脫石質量比為5-10％其余成分為水泥，所述水泥選擇api分級中e、f級。

所述蒙脫石粒徑范圍為0.01-0.1毫米，0.01-0.1毫米粒徑蒙脫石可以有效均勻分部與水泥中，且蒙脫石具有吸水膨脹的特性，在注入混相熱流體時，如果混相熱流體中的蒸汽透過水泥進入封堵層內部，蒙脫石可有效吸收蒸汽并膨脹，以阻斷后續蒸汽滲透，且0.01-0.1毫米粒徑的蒙脫石吸水膨脹后，不會對封堵層造成危害。

所述階梯式射孔具體為水平段射孔完井，將水平段自腳尖處至腳跟處分為等長四段，且四段射孔密度之比為4:3:2:1，射孔密度為10-60孔/米，通過階梯式射孔方式，可使注氣過程中水平段吸氣更為均勻，避免造成氣竄，具體射孔密度可根據地層實際情況進行適當調整。

所述噴射保護層為表面光滑耐高溫不銹鋼體構成，厚度5-10毫米，長度5-30米，起到保護水平井腳跟處套管不被混相熱流體腐蝕作用。

本發明實施例的有益效果在于：1)本發明工藝通過在井下形成擴孔段并在套管和地層中間加入水泥封堵層，擴孔段水泥封堵層相較傳統完井水泥封堵層更為堅固，封堵效果更為顯著；2)利用蒙脫石吸水膨脹的特性可有效防止注混相熱流體采油時高溫蒸汽對水泥封堵層和井筒造成的傷害，延長井筒的使用壽命；3)通過在人工井底加設噴射保護層，減少注混相熱流體時對井底的腐蝕，延長井筒使用壽命；4)水平井段采取階梯式射孔，可有效避免氣竄發生，使注入油層中的混相熱流體分部更為均勻。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為一種水平井自生混相熱流體采油方法的完井工藝井下示意圖。

圖2為水平段階梯式射孔示意圖。

圖3-5為水平井網排布示意圖。

附圖標號：1、套管2、水平井直井段3、油層4、水平井水平段5、擴孔段6、水泥封堵層7、噴射保護層8、第一水平段9、第二水平段10、第三水平段、11第四水平段12、水平段射孔13、水平注入井14、水平生產井。

具體實施方式

本發明實施例提供一種水平井自生混相熱流體采油方法的完井工藝，所述工藝包括：在鉆井作業時，鉆頭距目標油層50-300米時更換擴孔鉆頭，通過擴孔鉆頭繼續鉆入形成油層上部50-300米高的擴孔段，直井段鉆井完畢后在井筒中下入套管并在套管和地層之間的擴孔段加設水泥封堵層，待水泥封堵層凝固后，繼續鉆入水平井段，水平井段鉆井完畢后進行射孔完井作業，射孔方式采取階梯式射孔，并在水平井的直井段和水平段相連處加設噴射保護層。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供了一種水平井自生混相熱流體采油方法的完井工藝，所述工藝包括如下步驟：

步驟一：如圖1所示，鉆井作業時，鉆頭距目標油層50-300米時更換擴孔鉆頭，通過擴孔鉆頭繼續鉆入形成油層3上部50-300米高的擴孔段5，擴孔段5相對其上部未擴孔井筒直徑擴增加20-80厘米。

步驟二：直井段2鉆井完畢后在井筒中下入套管1并在套管1和地層之間的擴孔段5加設水泥封堵層6，所述水泥封堵層6為水泥與蒙脫石混合物，蒙脫石質量比為5-10％其余成分為水泥，所述水泥選擇api分級中e、f級，所述蒙脫石粒徑為0.01-0.1毫米。

步驟三：待水泥封堵層凝固后，繼續鉆入水平井段4，水平井段4鉆井完畢后進行射孔完井作業，射孔方式采取階梯式射孔，如圖2所示，階梯式射孔具體為將水平段自腳尖處至腳跟處分為等長四段，且四段射孔密度之比為4:3:2:1，射孔密度為10-60孔/米。

步驟四：在水平井的直井段和水平段相連處加設噴射保護層7，噴射保護層7為表面光滑耐高溫不銹鋼體構成，厚度5-10毫米，長度5-30米，起到保護水平井腳跟處套管不被混相熱流體腐蝕作用。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1：

某油田一個區塊，油層深度2250米，油層厚度10米，原油粘度20000毫帕秒，布井方式水平井網，如圖3所示，水平注入井與水平生產井同向分布，水平注入井水平段與水平生產井水平段呈橫向錯位分布，且水平注入井腳跟處位于水平生產井腳跟處后方300米，水平段長度為1000米，注入井距生產井400-500米，本實施例注入井距較近的生產井420米，距較遠的生產井470米，設計注入混相熱流體100噸/天，混相熱流體溫度為300度。

步驟一：鉆井作業時，鉆頭距目標油層220米時更換擴孔鉆頭，通過擴孔鉆頭繼續鉆入形成油層上部220米高的擴孔段，擴孔段井筒直徑相對其上部未擴孔井筒直徑增加50厘米。

步驟二：直井段鉆井完畢后在井筒中下入套管，套管與擴孔段同心布置，并在套管和地層之間的擴孔段加設水泥封堵層，所述封堵層中蒙脫石質量比為7％其余成分為水泥，水泥選擇api分級中f級，所述蒙脫石粒徑為0.05毫米。

步驟三：待水泥封堵層凝固后，繼續鉆入水平井段，水平井段鉆井完畢后進行射孔完井作業，射孔方式采取階梯式射孔，階梯式射孔具體為將水平段自腳尖處至腳跟處分為4段，如圖2所示，第一水平段射孔密度為10孔/米，第二水平段射孔密度為20孔/米，第三水平段射孔密度為30孔/米，第四水平段射孔密度為40孔/米。

步驟四：在水平井的直井段和水平段相連處加設噴射保護層，噴射保護層材質為耐高溫不銹鋼，長度為5米，厚度為5毫米。

完井作業完成后，可向井筒中下入井下混相熱流體發生器并開始驅油操作。

實施例2：

某油田一個區塊，油層深度900米，油層厚度12米，原油粘度5600毫帕秒，布井方式水平井網，如圖4所示，水平注入井與水平生產井反向分布，水平注入井水平段與水平生產井水平段呈橫向對其分布，水平段長度為1100米，注入井距生產井500-600米，本實施例注入井距較近的生產井530米，距較遠的生產井580米。設計注入混相熱流體140噸/天，混相熱流體溫度為140度。

步驟一：鉆井作業時，鉆頭距目標油層50米時更換擴孔鉆頭，通過擴孔鉆頭繼續鉆入形成油層上部50米高的擴孔段，擴孔段井筒直徑相對其上部未擴孔井筒直徑增加20厘米。

步驟二：直井段鉆井完畢后在井筒中下入套管，套管與擴孔段同心布置，并在套管和地層之間的擴孔段加設水泥封堵層，所述封堵層中蒙脫石質量比為5％其余成分為水泥，水泥選擇api分級中e級，所述蒙脫石粒徑為0.1毫米。

步驟三：待水泥封堵層凝固后，繼續鉆入水平井段，水平井段鉆井完畢后進行射孔完井作業，射孔方式采取階梯式射孔，階梯式射孔具體為將水平段自腳尖處至腳跟處分為4段，如圖2所示，第一水平段射孔密度為15孔/米，第二水平段射孔密度為30孔/米，第三水平段射孔密度為45孔/米，第四水平段射孔密度為60孔/米。

步驟四：在水平井的直井段和水平段相連處加設噴射保護層，噴射保護層材質為耐高溫不銹鋼，長度為30米，厚度為7毫米。

完井作業完成后，可向井筒中下入井下混相熱流體發生器并開始驅油操作。

實施例3：

某油田一個區塊，油層深度3100米，油層厚度30米，原油粘度14500毫帕秒，布井方式水平井網，如圖5所示，水平注入井與水平生產井反向分布，水平注入井水平段與水平生產井水平段呈橫向錯位分布，且水平注入井腳跟處與水平生產井腳尖處前方400米，水平段長度為1300米，注入井距生產井700-800米，本實施例注入井距較近的生產井720米，距較遠的生產井800米。設計注入混相熱流體300噸/天，混相熱流體溫度為240度。

第一步：鉆井作業時，鉆頭距目標油層300米時更換擴孔鉆頭，通過擴孔鉆頭繼續鉆入形成油層上部300米高的擴孔段，擴孔段井筒直徑相對其上部未擴孔井筒直徑增加80厘米。

步驟二：直井段鉆井完畢后在井筒中下入套管，套管與擴孔段同心布置，并在套管和地層之間的擴孔段加設水泥封堵層，所述封堵層中蒙脫石質量比為10％其余成分為水泥，水泥選擇api分級中f級，所述蒙脫石粒徑為0.01毫米。

步驟三：待水泥封堵層凝固后，繼續鉆入水平井段，水平井段鉆井完畢后進行射孔完井作業，射孔方式采取階梯式射孔，階梯式射孔具體為將水平段自腳尖處至腳跟處分為4段，如圖2所示，第一水平段射孔密度為12孔/米，第二水平段射孔密度為24孔/米，第三水平段射孔密度為36孔/米，第四水平段射孔密度為48孔/米。

步驟四：在水平井的直井段和水平段相連處加設噴射保護層，噴射保護層材質為耐高溫不銹鋼，長度為5米，厚度為10毫米。

完井作業完成后，可向井筒中下入井下混相熱流體發生器并開始驅油操作。