CN107313756A - Sagd泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，包括以下步骤：通过水力喷射射开注汽井水平段的筛管，进而射开油砂储层和泥岩夹层；向连续油管内排挤改造液，在挤液过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小1MPa，同时维持采油井的井底压力为静水压力；改造液通过水力喷射射开的井眼进入油砂储层，进而接触泥岩夹层，并逐渐溶蚀泥岩夹层中的砂泥成分；挤液结束后，通过水力脉冲发生器实现油砂储层的增压扩容。本发明的改造方法适用于筛管完井的稠油油砂储层，能有效突破、溶蚀上下井间及上井上方的泥岩、砂泥岩夹层，形成包围上下井且沿水平井段均匀分布的扩容区域，提高循环预热效果和最终单井采收率。

Description

SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，适用于油砂储层中泥岩夹层的改造。
背景技术
新疆准噶尔盆地风城油田的超稠油资源储量丰富，目前已经部署多组蒸汽辅助动力采油(Steam Assisted Gravity Drainage，简称SAGD)双水平井投入开发。但是随着SAGD开发的深入，井组循环预热效果逐渐变差，采油产量明显下降。
针对采油产量下降的问题，综合稠油储层地质和测井资料进行了分析，发现风城超稠油油藏为侏罗系陆相沉积，油藏中分布大量透镜体状、薄长且接近水平向的非均质泥岩夹层，这些夹层形成流体在上下井之间或上井向上流动的天然屏障，从而导致SAGD循环预热时蒸汽无法穿透泥岩夹层，无法启动蒸汽未达区域的层位，使蒸汽腔的发育显著受限，严重影响后期注汽生产，导致油藏汽油比高、产量低、采收率低。
目前风城油田使用水平井挤液扩容储层以沟通上下井来改造泥岩夹层，通过对上下井挤液在循环预热前(注蒸汽前)预先对储层进行扩容处理，建立上下井水力、热力连通。但是该挤液扩容技术无法突破杨氏模量较大、较致密坚硬的泥岩、砂泥岩夹层，同时由于储层的强非均质性会造成不均匀扩容，很容易造成气窜，从而使改造效果受到极大限制，因此急需开发一种新型的对油砂储层中泥岩夹层进行均匀改造的有效方法。
申请公布号为CN104790927A的发明专利公开了一种SAGD低物性夹层的酸化改造方法，该方法包括以下步骤：在改造油层中部署分层注入管，对分层注入管的上部和下部进行封堵，分层注入管的中间与分注阀连接；向分层注入管中注入改造液，改造液的组成包括4-6wt％的盐酸、20-30wt％的氢氟酸、余量为水。该发明通过分层注入改造液实现了井筒附近的薄夹层的改造，仅仅适用于井筒附近的厚度较小的夹层，但是对于离井筒较远、夹层厚度较大和随机分布的夹层却很难实现有效的改造；而且该发明使用的改造液，其配置仅适用于对深层稠油的改造，而对于浅层油砂却很难实现酸液返排。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：在SAGD井储层中，平行布置两口水平井段，其中注汽井位于采油井的上方；通过测井资料分析SAGD井储层渗透率分布的剖面，下入通井规通井，确定满足水力喷射的条件，并定位出需要改造的泥岩夹层；
步骤二：向注汽井中下入连续油管，在连续油管的前端设置导向管柱，在导向管柱上设置喷枪；使用陀螺仪校正方位，调整导向管柱使其靠近注汽井的顶端，此时喷枪位于泥岩夹层的正下方；
步骤三：控制注汽井和采油井的井筒压力均为静水压力状态；向注汽井内的连续油管中注入射流液体，采用高压水射流方式进行水力喷射，射流液体通过喷枪射开注汽井水平段的筛管，进而射开油砂储层和泥岩夹层；
步骤四：水力喷射结束后，取出连续油管及设置在其上的导向管柱和喷枪；取下喷枪，使连续油管的前端开口，重新向注汽井中下入连续油管至注汽井的顶端；向连续油管内泵入前置液，将井筒内带砂泥的液体全部顶替出去，然后停止泵入前置液；
步骤五：向连续油管内排挤改造液，在排挤改造液的过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小1MPa，标记注汽井的井底压力为P1，同时维持采油井的井底压力为静水压力；改造液通过水力喷射射开的井眼进入被射开的油砂储层，进而接触到被射开的泥岩夹层，逐渐溶蚀泥岩夹层中的砂泥成分；
步骤六：排挤改造液结束后，取出连续油管及设置在其上的导向管柱；在水力泵上安装水力脉冲发生器，通过水力脉冲发生器实现油砂储层的增压扩容；同时向注汽井和采油井内注入液体，在注入液体的过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小0.5MPa，标记注汽井的井底压力为P2；
步骤七：提高注汽井的泵压，使其最大井底压力为P2，并保持稳定状态；同时逐步提高采油井的井底压力，直至达到P2；
步骤八：同时维持注汽井和采油井的最大井底压力均为P2，并稳定10-12h，然后卸压使储层中的流体反排；向注汽井内注入蒸汽，同时从采油井内产油。
本发明通过向SAGD上下井大排量水力脉冲挤液，在地层中产生震动脉冲流动，致使原先被酸液溶蚀后的夹层在地层中产生震荡破碎，同时使储层区域产生均匀扩容，增加储层孔隙度和均匀性。该方法能够用于任意分布的泥质夹层的油砂储集层改造，能够均匀溶蚀夹层、增加渗流通道，建立上下井水力、热力连通，扩大储层可动用部分，促使SAGD增产、降低汽油比和提高最终采收率。
优选的是，步骤一中，定位出的泥岩夹层位于注汽井与采油井之间和/或注汽井上方5米以内的区域，泥岩夹层的横向扩展幅度为4-5m。
在上述任一方案中优选的是，步骤二中，所述导向管柱包括导锥、油管短节、导向器和锚定器。
在上述任一方案中优选的是，所述喷枪的数量为四个，四个喷枪处于同一平面内，该平面与所述导向管柱垂直。
在上述任一方案中优选的是，其中两个喷枪设置在所述导向管柱的上方，两个喷枪之间成90°夹角，两个喷枪与所述导向管柱所在的水平面均成45°夹角；另外两个喷枪对称设置在所述导向管柱的下方，两个喷枪之间成90°夹角，两个喷枪与所述导向管柱所在的水平面均成45°夹角。
在上述任一方案中优选的是，每相邻两个喷枪的喷嘴之间的距离均为60mm。
在上述任一方案中优选的是，步骤三中，使用的射流压力为25-30MPa，压差为20-25MPa；使用的射流液体为脱油污水，射流液体内添加浓度为6-8％的磨料；射流液体的流量为2.5-3.0m3/min，射流时间为10-15min。在射流液体中加入磨料，由于油砂储层比较疏松，射流可轻易到达一定距离范围内的泥岩夹层处；磨料采用中、低成本的石榴石、氧化铝或硅砂，辅助射流研磨泥岩夹层。
在上述任一方案中优选的是，水力喷射射开的井眼直径至少为筛管上筛孔直径的200倍。
在上述任一方案中优选的是，步骤五中，所述改造液为泡沫酸化改造液，其中各组分的体积百分比为发泡剂0.68％、盐酸10％、氢氟酸8％、转向剂4％、余量为水。泡沫酸化改造液可逐渐溶蚀暴露在射流孔道中的泥岩夹层，由此改造油砂储层，增加渗流路径，增强其孔渗均匀性。
在上述任一方案中优选的是，所述发泡剂为氯代十六烷基吡啶或十六烷基三甲基溴化铵；所述转向剂为油溶性树脂、苯甲酸、岩盐中的任一种。
在上述任一方案中优选的是，向连续油管内排挤的泡沫酸化改造液的体积为
式中，h1——注汽井到其上方泥岩夹层的垂直距离，m；
h2——注汽井到其下方泥岩夹层的垂直距离，m；
d——水力喷射射开的井眼直径，m。
在上述任一方案中优选的是，向连续油管内排挤泡沫酸化改造液的流量为Q＝需要改造的泥岩夹层数量×(10-15)L/min。
在上述任一方案中优选的是，步骤六中，使用的液体为脱油污水；使用的脉动压力为5MPa，脉冲频率为10Hz。考虑到地层温度及储层敏感性，水力射流所用液体和最终大排量挤酸所用液体均采用脱油污水，即前期SAGD工程处理后的产出液。
经过挤酸后通过大排量水力脉冲扩容，通过使用控制排量使脉动压力保持在5Mpa，频率控制在10Hz，从而实现对溶蚀后的泥岩夹层进行震荡破碎，最终达到建立上下井水力、热力连通，扩大油砂储层可动用部分，增产、增加采收率的目的。本发明提出水力脉冲扩容的新概念，相比较传统的增压扩容，通过水力脉冲发生器来实现油砂储层的增压扩容，并且实现溶蚀夹层的震荡破碎。
在上述任一方案中优选的是，步骤七中，逐步提高采油井井底压力的方法为，每次用30min的时间提高压力0.5MPa，提高后稳定2-3h，然后再用30min的时间继续提高压力0.5MPa，提高后再稳定2-3h，经过多次提高后，直至采油井的井底压力达到P2。
本发明的改造方法适用于筛管完井的稠油油砂储层，能有效突破、溶蚀上下井间及上井上方的泥岩、砂泥岩夹层，形成包围上下井且沿水平井段均匀分布的扩容区域，提高循环预热效果和最终单井采收率。
本发明的改造方法能够有效作用于离井筒较远和厚度较大的稠油储层夹层。酸化溶蚀能有效溶解泥岩夹层，泡沫体系可以有效实现浅层返排，加入转向剂可以辅助酸液在夹层中扩散，磨料射流可以控制挤液方向，水力脉冲扩容可有效实现溶蚀夹层的震荡破碎，从而实现夹层的均匀改造。
附图说明
图1为无泥岩夹层储层的SAGD井挤液扩容效果示意图；
图2为有泥岩夹层储层的SAGD井挤液扩容效果示意图；
图3为按照本发明的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法的一优选实施例中注汽井高压水射流射开泥岩夹层的操作示意图；
图4为按照本发明的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法的图3所示实施例中注汽井挤酸溶蚀泥岩夹层及扩容储层的操作示意图；
图5为按照本发明的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法的图3所示实施例中射流联作挤酸改造后，通过大排量挤液导致的储层SAGD井扩容效果的示意图。
图中标注说明：1-注汽井，2-采油井，3-泥岩夹层，4-横向扩展幅度。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
图1为无泥岩夹层储层的SAGD井挤液扩容效果示意图，由于没有泥岩夹层的阻碍，扩容区相对较大；图2为有泥岩夹层储层的SAGD井挤液扩容效果示意图，由于泥岩夹层的屏障作用，使扩容区受到影响，进而影响产油量。本实施例提出水力脉冲扩容的新概念，通过水力脉冲发生器来实现油砂储层的增压扩容，并且实现溶蚀夹层的震荡破碎，从根本上解决了泥岩夹层的阻碍影响。
本实施例的SAGD储层位于新疆风城油田，该储层为油砂储层，且在储层中不同深度存在多个泥岩夹层。
如图3-5所示，按照本发明的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法的一实施例，其按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：在SAGD井储层中，平行布置两口水平井段，其中注汽井1位于采油井2的上方；通过测井资料分析SAGD井储层渗透率分布的剖面，下入通井规通井，确定满足水力喷射的条件，并定位出需要改造的泥岩夹层3；
步骤二：向注汽井1中下入连续油管，在连续油管的前端设置导向管柱，在导向管柱上设置喷枪；使用陀螺仪校正方位，调整导向管柱使其靠近注汽井1的顶端，此时喷枪位于泥岩夹层3的正下方；定位误差小于0.2m；
步骤三：控制注汽井1和采油井2的井筒压力均为静水压力状态；向注汽井1内的连续油管中注入射流液体，采用高压水射流方式进行水力喷射，射流液体通过喷枪射开注汽井水平段的筛管，进而射开油砂储层和泥岩夹层3；
步骤四：水力喷射结束后，取出连续油管及设置在其上的导向管柱和喷枪；取下喷枪，使连续油管的前端开口，重新向注汽井1中下入连续油管至注汽井1的顶端；向连续油管内泵入前置液，将井筒内带砂泥的液体全部顶替出去，然后停止泵入前置液；
步骤五：向连续油管内排挤改造液，在排挤改造液的过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小1MPa，标记注汽井的井底压力为P1，同时维持采油井的井底压力为静水压力；改造液通过水力喷射射开的井眼进入被射开的油砂储层，进而接触到被射开的泥岩夹层3，逐渐溶蚀泥岩夹层3中的砂泥成分；
步骤六：排挤改造液结束后，取出连续油管及设置在其上的导向管柱；在水力泵上安装水力脉冲发生器，通过水力脉冲发生器实现油砂储层的增压扩容；同时向注汽井1和采油井2内注入液体，在注入液体的过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小0.5MPa，标记注汽井的井底压力为P2；
步骤七：提高注汽井1的泵压，使其最大井底压力为P2，并保持稳定状态；同时逐步提高采油井2的井底压力，直至达到P2；
步骤八：同时维持注汽井1和采油井2的最大井底压力均为P2，并稳定10h，然后卸压使储层中的流体反排；向注汽井1内注入蒸汽，同时从采油井2内产油。
本实施例通过向SAGD上下井大排量水力脉冲挤液，在地层中产生震动脉冲流动，致使原先被酸液溶蚀后的夹层在地层中产生震荡破碎，同时使储层区域产生均匀扩容，增加储层孔隙度和均匀性。该方法能够用于任意分布的泥质夹层的油砂储集层改造，能够均匀溶蚀夹层、增加渗流通道，建立上下井水力、热力连通，扩大储层可动用部分，促使SAGD增产、降低汽油比和提高最终采收率。
步骤一中，定位出的泥岩夹层位于注汽井与采油井之间和/或注汽井上方5米以内的区域，泥岩夹层3的横向扩展幅度4为5m。
步骤二中，所述导向管柱包括导锥、油管短节、导向器和锚定器。所述喷枪的数量为四个，四个喷枪处于同一平面内，该平面与所述导向管柱垂直。其中两个喷枪设置在所述导向管柱的上方，两个喷枪之间成90°夹角，两个喷枪与所述导向管柱所在的水平面均成45°夹角；另外两个喷枪对称设置在所述导向管柱的下方，两个喷枪之间成90°夹角，两个喷枪与所述导向管柱所在的水平面均成45°夹角。每相邻两个喷枪的喷嘴之间的距离均为60mm。
步骤三中，使用的射流压力为25MPa，压差为20MPa；使用的射流液体为脱油污水，射流液体内添加浓度为6％的磨料；射流液体的流量为3.0m3/min，射流时间为10min。在射流液体中加入磨料，由于油砂储层比较疏松，射流可轻易到达一定距离范围内的泥岩夹层处；磨料采用中、低成本的石榴石、氧化铝或硅砂，辅助射流研磨泥岩夹层。水力喷射射开的井眼直径为筛管上筛孔直径的300倍。
步骤五中，所述改造液为泡沫酸化改造液，其中各组分的体积百分比为发泡剂0.68％、盐酸10％、氢氟酸8％、转向剂4％、余量为水。泡沫酸化改造液可逐渐溶蚀暴露在射流孔道中的泥岩夹层，由此改造油砂储层，增加渗流路径，增强其孔渗均匀性。所述发泡剂为氯代十六烷基吡啶；所述转向剂为油溶性树脂。
向连续油管内排挤的泡沫酸化改造液的体积为式中，h1——注汽井到其上方泥岩夹层的垂直距离，m；h2——注汽井到其下方泥岩夹层的垂直距离，m；d——水力喷射射开的井眼直径，m。向连续油管内排挤泡沫酸化改造液的流量为Q＝需要改造的泥岩夹层数量×15L/min。
步骤六中，使用的液体为脱油污水；使用的脉动压力为5MPa，脉冲频率为10Hz。考虑到地层温度及储层敏感性，水力射流所用液体和最终大排量挤酸所用液体均采用脱油污水，即前期SAGD工程处理后的产出液。经过挤酸后通过大排量水力脉冲扩容，通过使用控制排量使脉动压力保持在5Mpa，频率控制在10Hz，从而实现对溶蚀后的泥岩夹层进行震荡破碎，最终达到建立上下井水力、热力连通，扩大油砂储层可动用部分，增产、增加采收率的目的。
步骤七中，逐步提高采油井井底压力的方法为，每次用30min的时间提高压力0.5MPa，提高后稳定2h，然后再用30min的时间继续提高压力0.5MPa，提高后再稳定2h，经过多次提高后，直至采油井的井底压力达到P2。在此期间，储层由注汽井和采油井的井筒向外区域逐渐扩容(如图5所示，区域颜色越深，代表该区域扩容程度越高)，扩容区夹层实现震荡破碎，改造结束。
本实施例的改造方法适用于筛管完井的稠油油砂储层，能有效突破、溶蚀上下井间及上井上方的泥岩、砂泥岩夹层，形成包围上下井且沿水平井段均匀分布的扩容区域，提高循环预热效果和最终单井采收率。
实施例二：
按照本发明的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法的另一实施例，其步骤、原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：
本实施例的储层位于辽河油田曙一区杜84块馆陶组油田，夹层为砂层中的物性夹层。
步骤一中，泥岩夹层的横向扩展幅度为4m。步骤三中，使用的射流压力为30MPa，压差为25MPa；射流液体内添加浓度为8％的磨料；射流液体的流量为2.5m3/min，射流时间为15min；水力喷射射开的井眼直径为筛管上筛孔直径的200倍。步骤五中，发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵，转向剂为苯甲酸；向连续油管内排挤泡沫酸化改造液的流量为Q＝需要改造的泥岩夹层数量×10L/min。步骤七中，采油井井底压力每次提高0.5MPa后稳定3h。步骤八：注汽井和采油井的最大井底压力达到P2后稳定12h。
本领域技术人员不难理解，本发明的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：在SAGD井储层中，平行布置两口水平井段，其中注汽井位于采油井的上方；通过测井资料分析SAGD井储层渗透率分布的剖面，下入通井规通井，确定满足水力喷射的条件，并定位出需要改造的泥岩夹层；
步骤二：向注汽井中下入连续油管，在连续油管的前端设置导向管柱，在导向管柱上设置喷枪；使用陀螺仪校正方位，调整导向管柱使其靠近注汽井的顶端，此时喷枪位于泥岩夹层的正下方；
步骤三：控制注汽井和采油井的井筒压力均为静水压力状态；向注汽井内的连续油管中注入射流液体，采用高压水射流方式进行水力喷射，射流液体通过喷枪射开注汽井水平段的筛管，进而射开油砂储层和泥岩夹层；
步骤四：水力喷射结束后，取出连续油管及设置在其上的导向管柱和喷枪；取下喷枪，使连续油管的前端开口，重新向注汽井中下入连续油管至注汽井的顶端；向连续油管内泵入前置液，将井筒内带砂泥的液体全部顶替出去，然后停止泵入前置液；
步骤五：向连续油管内排挤改造液，在排挤改造液的过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小1MPa，标记注汽井的井底压力为P1，同时维持采油井的井底压力为静水压力；改造液通过水力喷射射开的井眼进入被射开的油砂储层，进而接触到被射开的泥岩夹层，逐渐溶蚀泥岩夹层中的砂泥成分；
步骤六：排挤改造液结束后，取出连续油管及设置在其上的导向管柱；在水力泵上安装水力脉冲发生器，通过水力脉冲发生器实现油砂储层的增压扩容；同时向注汽井和采油井内注入液体，在注入液体的过程中控制注汽井的泵压，保证注汽井的最大井底压力比地层破裂压力小0.5MPa，标记注汽井的井底压力为P2；
步骤七：提高注汽井的泵压，使其最大井底压力为P2，并保持稳定状态；同时逐步提高采油井的井底压力，直至达到P2；
步骤八：同时维持注汽井和采油井的最大井底压力均为P2，并稳定10-12h，然后卸压使储层中的流体反排；向注汽井内注入蒸汽，同时从采油井内产油。
2.如权利要求1所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：步骤一中，定位出的泥岩夹层位于注汽井与采油井之间和/或注汽井上方5米以内的区域，泥岩夹层的横向扩展幅度为4-5m。
3.如权利要求1所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：步骤二中，所述导向管柱包括导锥、油管短节、导向器和锚定器。
4.如权利要求3所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：所述喷枪的数量为四个，四个喷枪处于同一平面内，该平面与所述导向管柱垂直。
5.如权利要求4所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：其中两个喷枪设置在所述导向管柱的上方，两个喷枪之间成90º夹角，两个喷枪与所述导向管柱所在的水平面均成45º夹角；另外两个喷枪对称设置在所述导向管柱的下方，两个喷枪之间成90º夹角，两个喷枪与所述导向管柱所在的水平面均成45º夹角。
6.如权利要求4所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：每相邻两个喷枪的喷嘴之间的距离均为60mm。
7.如权利要求1所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：步骤三中，使用的射流压力为25-30MPa，压差为20-25MPa；使用的射流液体为脱油污水，射流液体内添加浓度为6-8%的磨料；射流液体的流量为2.5-3.0m3/min，射流时间为10-15min。
8.如权利要求7所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：水力喷射射开的井眼直径至少为筛管上筛孔直径的200倍。
9.如权利要求1所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：步骤五中，所述改造液为泡沫酸化改造液，其中各组分的体积百分比为发泡剂0.68%、盐酸10%、氢氟酸8%、转向剂4%、余量为水。
10.如权利要求9所述的SAGD泥岩夹层的射流联作挤酸改造方法，其特征在于：所述发泡剂为氯代十六烷基吡啶或十六烷基三甲基溴化铵；所述转向剂为油溶性树脂、苯甲酸、岩盐中的任一种。
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