CN108708700A - 一种改善非均质储层中sagd技术应用效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其过程包括，完成水平生产井和水平注汽井钻井，沿水平注汽井的水平段打设多个垂直向上设置的分支井，构成直井与水平井组合结构，完成分支井钻井工作后，进行SAGD开采。该方法能改善在含隔夹层和垂向低渗透物性层的非均质油藏中应用常规双水平井SAGD技术的效果，包括降低隔夹层和垂向低渗透物性层对蒸汽腔垂向发育的影响、提高上产速度和项目油气比、强化水平井尾端动用及水平井整体动用程度。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法。
背景技术
全球超稠油的资源量巨大，作为国际上开发稠油的一项前沿技术，SAGD(Steam-Assisted Gravity Drainage，即蒸汽辅助重力泄油)在加拿大油砂开采中占据主体地位，我国辽河、新疆油田也得到了规模化应用。该方法是利用水平井、蒸汽来有效地开采稠油、超稠油等资源。通过向水平注汽井连续注入高干度水蒸汽，蒸汽上覆释放汽化潜热加热储层，被加热的稠油黏度大幅下降并和蒸汽冷凝液在重力作用下下泄，最后从油藏底部的水平井产出。由于储层流体不断被采出，蒸汽得以沿垂直和水平方向扩展，形成不断发育的蒸汽腔。相对于其他稠油开发技术，该方法具有高的油汽比和采收率。
然而在国内外已实施SAGD开发的油藏中，特别是非均质性强的油藏，储层垂向渗透性差，含夹层较多。通常展布较大的隔夹层由孔隙度小、渗透率低、胶结程度高的泥岩组成，蒸汽、原油等流体无渗流通过，只能缓慢绕流，大大限制了蒸汽腔的垂向扩展到顶的速度，因而被称为蒸汽腔发育的挡板。夹层严重限制了蒸汽腔的垂向扩展、受热原油的下泄、以及蒸汽腔的均衡发育，导致SAGD开发隔夹层发育的油藏时面临油气比低、产油速率低等不利局面。低物性层也会产生类似的负面影响。此外，由于水平井泵抽点一般在造斜段或者接近水平段的起点，在生产水平井内部自然形成一定的压力梯度，表现出尾端压力高而首端(靠近泵抽点)压力低，这就导致尾端生产压差低于首端，抑制了尾端原油下泄，导致生产水平井的尾端温度低、原油黏度高。从蒸汽腔发育的角度来讲，一般也是首端发育有明显的优势，而尾端相对差。在非均质性强的储层中部署SAGD井组风险较大，已投产的井组中有相当比例的SAGD井组中水平段动用程度低于50％，甚至存在尾端无法动用的情况，大大降低了水平井开发的效率。另外，常规SAGD生产初期存在一个低产阶段，由于该阶段汽腔处于上升阶段，泄油重力压头低，产油速度慢。如何加速上产速度，也是提高整个SAGD项目的经济性的重要一环。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，本发明针对隔夹层和垂向低渗透物性层对汽腔垂向发育的影响、尾端动用难及水平段动用程度低、初期上产速度慢等问题，提出了一种低成本的解决办法，该方法能改善在含隔夹层和垂向低渗透物性层的非均质油藏中应用常规双水平井SAGD技术的效果，包括降低隔夹层和垂向低渗透物性层对蒸汽腔垂向发育的影响、提高上产速度和项目油气比、强化水平井尾端动用及水平井整体动用程度。
本发明的目的是这样实现的，一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，完成水平生产井和水平注汽井钻井，沿水平注汽井的水平段打设多个垂直向上设置的分支井，构成直井与水平井组合结构，完成分支井钻井工作后，进行SAGD开采。
在本发明的一较佳实施方式中，改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法包括以下步骤，
步骤a.油层底部上方的第一距离处打水平生产井，在水平生产井上方的第二距离处打水平注汽井；
步骤b.沿水平注汽井的水平段打设多个垂直向上设置的分支井，构成直井与水平井组合结构；相邻分支井间的井间距自水平注汽井首端向水平注汽井尾端呈减小设置；分支井的高度为油层厚度的2/3～9/10；
步骤c.完成分支井钻井工作后，向水平注汽井和水平生产井内均下入割缝筛管防砂，在水平注汽井的割缝筛管内下入注蒸汽油管完井，在水平生产井内下入电潜泵及井下测温测压光纤；
步骤d.向水平注汽井中注蒸汽，蒸汽通过分支井到达油层上部，形成多个离散的且以分支井为轴心的锥状的蒸汽腔，在各蒸汽腔下部对应的水平生产井的水平段上形成泄油热点区；原油受热并在重力作用下下泄至生产井被采出。
在本发明的一较佳实施方式中，当分支井穿过延展大的夹层时，蒸汽通过分支井达到夹层上部，夹层上部原油受热后沿分支井下泄进入夹层下部的蒸汽腔内，并在重力作用下继续下泄到生产井中被采出。
在本发明的一较佳实施方式中，当分支井与延展大的夹层呈间隔设置时，蒸汽腔横向扩展，逐渐发育到夹层上部，蒸汽腔前缘的受热原油在重力作用下下泄到夹层界面，随后通过下面联通的蒸汽腔进入生产井被采出。
在本发明的一较佳实施方式中，步骤b中，分支井采用裸眼完井。
在本发明的一较佳实施方式中，步骤b中，分支井与盖层之间呈第三距离间隔设置。
由上所述，本发明提供的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法具有如下有益效果：
本发明的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法中，竖直的分支井大大增加了局部蒸汽腔高度，优先形成锥状的蒸汽腔，从而提高局部泄油动力(重力压头)，上产速度快、原油产出速率高，提高了项目的油汽比；竖直的分支井还可以直接突破延展性好的夹层，直接将蒸汽输送到夹层上方，促进夹层上部的蒸汽腔发育和原油产出；竖直的分支井促进分支井邻近的夹层及低物性层上方蒸汽腔的发育，同时也大大加速了夹层及低物性层下方蒸汽腔的发育速度；水平注汽井的水平段的尾端高密集分支井强化了尾端的动用，也保障了沿整个生产井水平段的高温分布，避免部分段温度逐渐降低最终不参与泄油；本发明的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法相对于其它改善措施，成本低、风险低、适应性强。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明的改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法的实施状态示意图。
图2：为本发明的改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法的实施过程水平生产井的温度示意图。
图3：为本发明的SAGD生产初期蒸汽腔在分支井部位及常规部位发育情况对比示意图。
图4：为本发明的分支井穿过延展大的夹层时开采状态示意图。
图5：为本发明的分支井与延展大的夹层呈间隔设置时开采状态示意图。
图中：
1、水平生产井；
2、水平注汽井；
3、分支井；
4、盖层；
5、蒸汽腔；
6、夹层；
7、常规部位蒸汽腔。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明提供一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其实施状态如图1所示，完成水平生产井和水平注汽井钻井，沿水平注汽井的水平段打设多个垂直向上设置的分支井，构成直井与水平井组合结构，完成分支井钻井工作后，进行SAGD开采。
本发明的改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，具体包括以下步骤，
步骤a.油层底部上方的第一距离处打水平生产井1，在水平生产井1上方的第二距离处打水平注汽井2；
第一距离、第二距离的具体数值根据实际生产情况确定。
步骤b.沿水平注汽井2的水平段打设多个垂直向上设置的分支井3，构成直井与水平井组合结构，通过直井与水平井组合结构进行SAGD生产，既能充分利用直井抗垂向非均质性强的特点，又能发挥水平井控制储量大、产油速度快的优势；
相邻分支井3间的井间距自水平注汽井2首端向水平注汽井2尾端呈减小设置，即分支井3沿水平注汽井2的水平段不均匀分布，分支井3在水平注汽井2的水平段后端(靠近尾端)分布密度高于前端(靠近首端)；分支井3的高度为油层厚度的2/3～9/10；
在本发明的一具体实施例中，分支井3的井眼直径为2～7英寸，分支井间距在20～100m左右，平均为50m。钻井现场，根据分支井钻遇夹层的情况，可适当加大分支井的密度。
通常SAGD油藏厚度为20～35m，即分支井高度为13.3～31.5m。
分支井3与盖层4(现有技术，油藏顶层)之间呈第三距离间隔设置，分支井3不可以打到盖层4附近，以避免对盖层4强度的破坏，同时减少对盖层的热损失。
当储层胶结较好时，分支井3可以采用裸眼完井。
常规双水平井SAGD用于非均质储层时，由于尾端泄油压差最小(尾端注汽压力最低、产油压力最高)、流量相对低，一般尾端温度较低，而超稠油对温度极其敏感，尾端原油黏度相对较高，导致尾端原油产出不畅，蒸汽腔发育相对较差。本发明提出在水平注汽井尾端适当布置密集的分支井，可在水平生产井的尾端形成多个供液高温热点，从而提高尾端的供液驱动力，提高尾端甚至整个水平段(生产水平井内的流体要从尾端流经整个水平段)的温度。见图2。既可以保障水平井尾端的有效开发，又可以提高整个水平段的动用程度。
步骤c.完成分支井钻井工作后，向水平生产井1和水平注汽井2内均下入割缝筛管防砂，在水平注汽井的割缝筛管内下入注蒸汽油管完井，在水平生产井内下入电潜泵及井下测温测压光纤；
步骤d.向水平注汽井2中注蒸汽，蒸汽通过分支井3到达油层上部，形成多个离散的且以分支井为轴心的锥状的蒸汽腔5，在各蒸汽腔5下部对应的水平生产井的水平段上形成泄油热点区；原油受热并在重力作用下下泄至生产井被采出。
各泄油热点区在SAGD生产初期即可发挥作用，因而大大加速上产过程。SAGD生产初期蒸汽腔在分支井部位及常规部位发育情况对比示意图见图3。由于初期分支井泄油压头高，本发明的改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法中，分支井周围的蒸汽腔较常规水平段发育要快得多，形成以分支井为轴心的锥状的蒸汽腔，而常规部位蒸汽腔7则缓慢发育近似倒三角的蒸汽腔。
当分支井3穿过延展大的夹层6时，蒸汽通过分支井3达到夹层6上部，夹层6上部原油受热后沿分支井下泄进入夹层下部的蒸汽腔5内，并在重力作用下继续下泄到生产井中被采出。随着夹层上部原油的产出，蒸汽腔5在夹层上部缓慢发育。分支井3起到了向夹层上部输送蒸汽和提供下泄通道的作用。该过程示意图见图4。
当分支井3与延展大的夹层6呈间隔设置时，蒸汽腔横向扩展，逐渐发育到夹层上部，蒸汽腔前缘的受热原油在重力作用下下泄到夹层界面，随后通过下面联通的蒸汽腔进入生产井被采出。分支井3起到了动用邻近夹层上部原油的作用，同时也大大加速了夹层下方蒸汽腔的发育速度。该过程示意图见图5。
同样的，多个分支井3也促进蒸汽腔5在邻近含低物性非均质储层的发育。通常蒸汽腔的垂向发育速率约为3cm/day，当蒸汽腔5遇到垂向渗透率低的储层时，低物性非均质储层内的原油下泄缓慢，因而蒸汽腔5垂向发育速度大幅下降，导致油汽比降低，蒸汽浪费严重。当分支井3邻近这些低物性非均质储层时，情况与夹层类似，蒸汽腔5可以快速的在低物性非均质储层上部发育，并在其上部形成较厚的受热油层，在重力压头作用下促进低物性非均质储层内的原油下泄。
实施例
在本发明的一具体实施例中，储层埋深350m，油层平均有效厚度25m。按经典的SAGD生产工艺部署双水平井(包括水平生产井和水平注汽井)。先打水平生产井，水平生产井部署在离油层底部1m处，水平注汽井在水平生产井上方5m处，水平注汽井的水平段长500m。
从水平注汽井尾端开始打一系列竖直向上的分支井，分支井的井眼直径为7英寸，长度为17～22m。根据泥质夹层钻遇情况，在局部加密分支井，沿水平注汽井的水平段共打14个分支井。分支井以裸眼完井。
向水平注汽井、水平生产井内均下入割缝筛管防砂，在水平注汽井的割缝筛管内下长、短连续油管(注蒸汽油管)注蒸汽，在水平生产井内下入电潜泵及井下测温测压光纤。循环预热阶段单井注汽量为100m3/d，4个月后完成井间联通。在联通段长度测试中发现，所有分支井对应部位均形成供液高温区，即使停止蒸汽循环2天，这些供液高温区依然存在。通过测井下温度分布，判断水平段联通程度为90％。随后转入半SAGD和正式SAGD操作，注蒸汽压力4MPa，注汽温度250℃，注汽量140m3/d。井组采取subcool≈15℃操作，控制井间汽窜。生产5年后对井区进行四维地震监测，解释蒸汽腔发育连片较好，在分支井部位均突出形成大汽腔。从井组附近的观察井监测数据分析，隔夹层展布位置对蒸汽腔垂向发育没有显著影响，汽腔迅速发育到夹层上方。
由上所述，本发明提供的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法具有如下有益效果：
本发明的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法中，竖直的分支井大大增加了局部蒸汽腔高度，优先形成锥状的蒸汽腔，从而提高局部泄油动力(重力压头)，上产速度快、原油产出速率高，提高了项目的油汽比；竖直的分支井还可以直接突破延展性好的夹层，直接将蒸汽输送到夹层上方，促进夹层上部的蒸汽腔发育和原油产出；竖直的分支井促进分支井邻近的夹层及低物性层上方蒸汽腔的发育，同时也大大加速了夹层及低物性层下方蒸汽腔的发育速度；水平注汽井的水平段的尾端高密集分支井强化了尾端的动用，也保障了沿整个生产井水平段的高温分布，避免部分段温度逐渐降低最终不参与泄油；本发明的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法相对于其它改善措施，成本低、风险低、适应性强。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其特征在于，完成水平生产井和水平注汽井钻井，沿水平注汽井的水平段打设多个垂直向上设置的分支井，构成直井与水平井组合结构，完成分支井钻井工作后，进行SAGD开采。
2.如权利要求1所述的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤a.油层底部上方的第一距离处打水平生产井，在水平生产井上方的第二距离处打水平注汽井；
步骤b.沿水平注汽井的水平段打设多个垂直向上设置的分支井，构成直井与水平井组合结构；相邻分支井间的井间距自水平注汽井首端向水平注汽井尾端呈减小设置；分支井的高度为油层厚度的2/3～9/10；
步骤c.完成分支井钻井工作后，向水平注汽井和水平生产井内均下入割缝筛管防砂，在水平注汽井的割缝筛管内下入注蒸汽油管完井，在水平生产井内下入电潜泵及井下测温测压光纤；
步骤d.向水平注汽井中注蒸汽，蒸汽通过分支井到达油层上部，形成多个离散的且以分支井为轴心的锥状的蒸汽腔，在各蒸汽腔下部对应的水平生产井的水平段上形成泄油热点区；原油受热并在重力作用下下泄至生产井被采出。
3.如权利要求2所述的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其特征在于，当分支井穿过延展大的夹层时，蒸汽通过分支井达到夹层上部，夹层上部原油受热后沿分支井下泄进入夹层下部的蒸汽腔内，并在重力作用下继续下泄到生产井中被采出。
4.如权利要求2所述的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其特征在于，当分支井与延展大的夹层呈间隔设置时，蒸汽腔横向扩展，逐渐发育到夹层上部，蒸汽腔前缘的受热原油在重力作用下下泄到夹层界面，随后通过下面联通的蒸汽腔进入生产井被采出。
5.如权利要求2所述的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其特征在于，步骤b中，分支井采用裸眼完井。
6.如权利要求2所述的一种改善非均质储层中SAGD技术应用效果的方法，其特征在于，步骤b中，分支井与盖层之间呈第三距离间隔设置。
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