CN103790552B - 一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法，通过在储集层段下入电加热棒，利用加热电加热棒到一定温度，热量通过套管、水泥环传入地层水锁区域，加热孔隙中地层流体使之蒸发并流入井筒，从而解除水锁损害，所述电加热棒的直径为储集层段套管内径的4/5，电加热棒的长度应与储集层段厚度相同，可由多根定长加热棒串联组成，且电加热棒下入方向应与储集层段平行，电加热棒的发热温度为300℃~600℃，并预测加热时间。本发明原理可靠，操作简便，成本低，可有效解决地层水锁的问题，不但适用于裸眼完井，同样也可用于套管完井，具有广阔的应用前景。

Description

一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法

技术领域

本发明涉及油气开采领域用于解除地层水锁的方法，能够有效地提高采收率。

背景技术

在钻井、完井、修井及开采作业过程中，在许多情况下都会出现外来流体在多孔介质中滞留的现象称为水锁现象。水锁现象会引起近井地带含水饱和度增加或者多孔介质中原有不相混溶相饱和度增大，岩石孔隙中油水界面的毛管阻力增加，以及贾敏效应，使原油在地层中比正常生产状态下产生一个附加的流动阻力，损害油气的相对渗透率，宏观上表现为油井原油产量下降，有碍于油气开采。

目前解除水锁的方法有很多：注入干燥气体、酸化以及加入某些表面活性剂等方法。但是均没有涉及采用高温蒸发的方法。

较专利CN102536165A“用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置”而言，微波加热特点在于微波穿透能力强使得加热深度深，但是所需功率大，在井下的狭小空间内，难以下入大功率微波发生装置，因此具有较大的局限性。较专利CN2290692Y“井下无电缆变频电加热采油装置”、专利CN202611662U“井下涡轮发电机电加热稠油短节”等稠油开发所用的电加热增产而言，将电加热方式应用于稠油开采，通过加热地层稠油，增加稠油流动能力，从而增加稠油产量的增产原理与解除水锁不同。解除水锁的原理是通过依靠高温，使得水锁区域液体蒸发，较远段地层中气体膨胀，对孔隙中封堵液体的推动能力使得水锁液体流入井筒，解决水锁效益从而达到增产的目的。

在解除水锁的工艺上还没有采用电加热方式解除水锁的先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法，通过在储集层段下入一种电加热棒，利用电加热棒加热井筒近井地带地层，蒸发近井地层孔隙中流体来解除气层、尤其是低渗透气层的水锁损害，该方法原理可靠，操作简便，成本低，可有效解决地层水锁的问题，不但适用于裸眼完井，同样也可用于套管完井，具有广阔的应用前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

在储集层段下入一种电加热棒，利用高温电加热棒加热近井地带0～3米地层及孔隙流体，使得地层近井地带孔隙中流体蒸发流入井筒来解除气层、尤其是低渗透气层水锁损害。不仅降低了低渗透砂岩气层井筒周围水锁损害带含水饱和度，恢复和改善近井区域地层气相渗透率，同时在加热过程中，地层岩石同样会受到加热，发生膨胀，由于温度不均，膨胀程度不同，在近井地带会产生各个方向的微裂纹。当温度降低后，由于裂纹的方向不一致，在岩石压力作用下，不会全部闭合。因此，此方法不但解除了气井水锁损害，还构造了一些微裂缝，有助于提高产量。

一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法，通过在储集层段下入电加热棒，利用加热电加热棒到一定温度，热量通过套管、水泥环传入地层水锁区域，加热孔隙中地层流体使之蒸发并流入井筒，从而解除水锁损害。

所述电加热棒的直径为储集层段套管内径的4/5，使电加热棒表面尽量贴近套管，还能让套管有一定变形空间，以防套管变形将加热棒卡死；电加热棒的长度应与储集层段厚度相同，可由多根定长加热棒串联组成，且电加热棒下入方向应与储集层段平行。

通过传热传质公式，计算出将地层水锁地带加热到液体蒸发所需温度；根据地质资料选择地层热力学参数（地层综合导热系数、综合比热容等），确定电加热的功率，建立瞬态地层温度场计算模型，计算不同时间下地层温度分布情况，用以确定加热时间与地层温度的关系。

电加热棒的温度应该满足套管可以承受且能够加热蒸发近井地带水的温度。射孔后，地层近井壁压力与井筒压力相等，电加热棒的发热温度通常选取为300℃～600℃，通过地面调节控制。通过下式预测加热时间t：

$\frac{{\∂}^{2}T}{\∂r^2}+\frac{1}{r}g\frac{\∂T}{\∂r}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_f{c}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}g\frac{\∂T}{\∂t}$

式中：T为温度，t为加热时间，r为传热半径，ρ_f为岩石密度，λ_f为导热系数，C_f为比热容。

本发明通过井口气体流量监测装置监测井下气体流量，当流量稳定后，结束加热。这是由于在加热过程中，随着地层孔隙中水分的逐渐蒸发，会有越来越多的气层气体产出。通过地面气体流量监测装置，监测井下气体流量的变化，当气体流量不再随加热时间增大的时候，即可视为水锁已解除。

与现有技术相比，本发明在井下的狭小空间内使用电加热棒对近井地带水锁储层进行加热，由于水锁区域一般存在于近井地带0～3米范围内，因此电加热棒只需对近井0～3米的地层加热，既能够运用目前已有的大功率加热装置，又能够满足工程中需要的井眼尺寸，从而解决了所需功率大和装备尺寸小的矛盾。本发明的有益效果具体如下：

（1）可以快速有效降低低渗透致密砂岩气层井筒周围水锁损害带的含水饱和度，恢复和改善近井区域地层气相渗透率，使发生水锁损害气井的产能提高，且不会产生二次损害；

（2）一方面低渗透致密砂岩层本身就是一种多孔介质，另一方面在电加热过程中岩石的膨胀、水的体积膨胀和汽化以及对井筒周围岩石加热分布的不均会使周围岩石受力分布不均，有助于产生一些微裂缝，提高了地层的渗流能力，上述缝隙可作为水汽和液态水的排放通道，这样无需通过其它手段在低渗透致密砂岩层造缝，降低成本，也可减少对低渗透致密砂岩层结构的损害；

（3）本发明原理可靠，操作方便、成本低，其供电要求可以被目前施工所接受，因此可以广泛应用；

（4）本发明不仅可用于裸眼完井，还可适用于套管射孔完井、筛管完井、尾管完井等多种采用金属隔离的完井方式。

附图说明

图1为本发明在井场施工过程中的流程图。

图中：1升压变压器；2地面市电电源；3绞车；4油管；5套管；6钢丝铠装高压电缆；7：电加热棒；8：储集层段。

图2为电加热棒的结构示意图。

图中:6钢丝铠装高压电缆；9石英玻璃罩；10供电电极；11钨丝；12钨丝支撑托；13供电回路电极；14溴化氢气体。

图3为应用本发明的实例计算结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参看图1。

所述钢丝铠装高压电缆6连接电加热棒7，利用井场地面的升压变压器1、地面市电电源2和绞车3将钢丝铠装高压电缆6下入油管4，油管4外有套管5，电加热棒7随之下入到储集层段8的对应深度。

参看图2。

钢丝铠装高压电缆6连接电加热棒，电加热棒有供电电极10和供电回路电极13，石英玻璃罩9内有钨丝11、钨丝支撑托12、溴化氢气体14。

参看图3。

用绞车将钢丝铠装高压电缆连接的电加热棒下入储集层段后，连接并打开电源使电加热棒升温，当电加热棒达到稳定温度600℃后，计算地层温度时间关系如图3所示，预算加热时间约为5天。加热过程中将地层流入井筒的水以及水蒸气分离出井筒。观察井口气体流量监测装置，待产气量不再随时间变化而增加后，视为水锁已解除。关闭电源，用绞车将电加热棒提取出井筒，完成解除水锁的工艺。

Claims (2)

1.一种用于油气开采过程中高温解除水锁的方法，其特征在于，通过在储集层段下入电加热棒，利用加热电加热棒到一定温度，热量通过套管、水泥环传入地层水锁区域，加热孔隙中地层流体使之蒸发并流入井筒，从而解除水锁损害；所述电加热棒的直径为储集层段套管内径的4/5，电加热棒的长度与储集层段厚度相同，由多根定长加热棒串联组成，且电加热棒下入方向与储集层段平行；电加热棒的发热温度为300℃～600℃，通过下式预测加热时间t：

$\frac{{\∂}^{2}T}{\∂r^2}+\frac{1}{r}g\frac{\∂T}{\∂r}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_f{c}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}g\frac{\∂T}{\∂t}$

式中：T为温度；t为加热时间；r为传热半径；ρ_f为岩石密度；λ_f为导热系数；C_f为比热容。

2.如权利要求1所述的高温解除水锁的方法，其特征在于，通过井口气体流量监测装置监测井下气体流量，当流量稳定后，结束加热。