CN108756807A - 水平井调剖方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平井调剖方法及装置，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，该方法包括：向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。本发明提供的水平井调剖方法及装置，能够中高周期吞吐超稠油水平井的调剖，尽可能地降低动用不均矛盾的程度及减少汽窜通道的形成。

Description

水平井调剖方法及装置

技术领域

本发明涉及调剖调驱技术领域，特别涉及一种水平井调剖方法及装置。

背景技术

目前，水平井随着部署规模的加大，对曙光油田稳产的贡献率也越来越高。但随着水平井开发的不断深入，水平段动用不均矛盾逐步凸显，严重限制了水平井产能的发挥。数据统计显示，水平井高动用段仅占水平段长度的39％。以杜84兴隆台区块水平井为例，动用好的水平段比例仅占全井段的26％，动用不均导致注入蒸汽局部突进，严重影响水平井开发效果，甚至还可能导致受窜直井出砂、套坏、出水等。

以兴隆台油层的井网为例，其直井井距70-100m，水平井部署方式绝大部分为井间加密，与直井井距仅有35m，每口水平井存在6-8口一线直井。当井网加密后，更容易导致气蹿比例的提高。根据数据统计显示：超稠油水平井汽窜比例高达82.4％，平均汽窜井数为2.9口，井间汽窜频繁且严重，导致水平井区域安全生产管理难度大，吞吐效果受到严重影响。

针对这一问题，结合超稠油(超稠油是指稠油粘度大于50000(MPa.s)毫帕·秒的石油)水平井筛管完井方式，以往主要采取氮气泡沫调剖或氮气泡沫凝胶调剖的方式。上述调剖方式对于中低周期超稠油水平井效果尚可，但随着动用不均矛盾的加剧及汽窜通道的形成，效果逐渐变差。具体的，氮气泡沫、氮气泡沫凝胶调剖强度相对较低，对于中高周期吞吐的超稠油水平井封堵作用弱，且在后续注入蒸汽的冲刷下很快失效，难以发挥理想的调剖效果。

为此，研究一种新的适用于中高周期吞吐超稠油水平井的调剖方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平井调剖方法及装置，能够克服现有技术中的缺陷，实现中高周期吞吐超稠油水平井的调剖，尽可能地降低动用不均矛盾的程度及减少汽窜通道的形成，从而达到理想的开发效果。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种水平井调剖方法，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，该水平井调剖方法包括：

向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；

获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；

向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。

在一个优选的实施方式中，所述氮气泡沫凝胶堵剂注入的预定量的确定包括：

获取预定参数，所述预定参数包括高渗透层段孔隙度，渗透率及井段长度；

根据获取的预定参数选取处理半径；

基于所述处理半径，通过椭球体体积法确定。

在一个优选的实施方式中，所述氮气泡沫凝胶堵剂注入的预定量为500立方米至700立方米。

在一个优选的实施方式中，所述氮气泡沫凝胶堵剂由泡沫凝胶与氮气组成，其中，所述泡沫凝胶与氮气的体积比为1：60。

在一个优选的实施方式中，所述施工压力的预定范围为6兆帕至10兆帕。

在一个优选的实施方式中，所述耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂能够耐受的温度至少为300摄氏度，其由质量浓度6-7％落叶松烤胶、4-5％交联剂、1-1.5％增强剂和水组成。

在一个优选的实施方式中，所述顶替段塞的注入量包括油管顶替段和油套环空顶替段，其中，所述向所述水平井中注入顶替段塞包括：

向所述油管中注入第一顶替量的顶替液，所述第一顶替量根据所述油管的内容积确定；

向所述油套环空中注入第二顶替量的顶替液，所述第二顶替量根据所述套管内径计算获得的圆柱体体积与基于油管外径计算的圆柱体体积的差值确定。

在一个优选的实施方式中，所述顶替液的组成为0.5-1％聚丙烯酰胺和水。

一种水平井调剖装置，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，所述水平井调剖装置包括：

第一注入机构，用于向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；

第二注入机构，用于获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；

第三注入机构，用于向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。

在一个优选的实施方式中，所述第三注入机构包括顶替段塞注入量确定单元，其被配置为：

确定第一顶替量，所述第一顶替量根据所述油管的内容积确定；

确定第二顶替量，所述第二顶替量根据所述套管内径计算获得的圆柱体体积与基于油管外径计算的圆柱体体积的差值确定。

本发明的特点和优点是：本申请所提供的水平井调剖方法及装置，采用了三段塞的封堵模式，既有主调剖段塞，将施工压力适当调整，又有封口段塞，提高堵剂与蒸汽接触的耐温性，同时，顶替段塞中又考虑了避免对封口段塞的剪切。而现有的调剖技术，无论是氮气泡沫调剖技术还是氮气泡沫凝胶调剖技术，仅仅采用的是单一段塞，单一药剂体系的调剖作用。

整体上，与以往超稠油水平井调剖技术相比，具有材料来源广、现场施工安全简单、调剖效果好等特点，为解决筛管完井超稠油水平井调剖问题提供了新的有效方法，能够中高周期吞吐超稠油水平井的调剖，尽可能地降低动用不均矛盾的程度及减少汽窜通道的形成。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种水平井调剖方法的步骤流程图；

图2是本申请实施方式中一种水平井调剖装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明提供一种水平井调剖方法及装置，能够克服现有技术中的缺陷，实现中高周期吞吐超稠油水平井的调剖，尽可能地降低动用不均矛盾的程度及减少汽窜通道的形成，从而达到理想的开发效果。

请参阅图1，本申请实施方式中提供一种水平井调剖方法，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，该水平井调剖方法可以包括如下步骤。

步骤S10：向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；

步骤S12：获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；

步骤S14：向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。

本申请所提供的水平井调剖方法具体为筛管完井超稠油水平井调剖方法。整体上此种筛管完井超稠油水平井调剖方法采用三段塞调剖方法，具体的，该三段塞调剖方法为：氮气泡沫凝胶堵剂+耐高温凝胶堵剂+顶替段塞。下面具体阐述本申请所提供的水平井调剖方法的堵水机理和实现过程。

首先，注入氮气泡沫凝胶堵剂，利用该堵剂较好的流动性及成胶反应后的高粘滞留性，充填高渗透层段及汽窜大孔道，并且通过大剂量注入该氮气泡沫凝胶堵剂以扩大调剖作用半径。

其次，当施工达到一定压力范围后注入耐高温的凝胶堵剂。具体的，该压力范围可以为6-10MPa。当压力低于6MPa时，高渗透层段或汽窜大孔道没有填充完全，后续注入耐高温堵剂可能会发生漏失；当压力高于10MPa时，低渗透层段可能已启动，耐高温堵剂可能进入低渗透段，产生不必要的油层伤害。

注入的凝胶堵剂需要耐温在300℃以上。一般的，超稠油采用蒸汽吞吐方式开发，注入蒸汽到达井底油层段的温度可达300℃。当采用耐温300摄氏度以上的耐高温凝胶堵剂时，既对前置的氮气泡沫凝胶堵剂起到保护作用，避免后续注入蒸汽的冲刷，又能防止前置堵剂的反吐，起到封口剂的作用。

最后，挤入顶替段塞。将井筒内的堵剂顶替至油层段，同时防止耐高温堵剂被剪切，保证其反应充分完全。对于水平井而言其具有直井段和水平段。其中，对于超稠油水平井而言，水平段一般通过筛管完井。而此处的井筒主要是指设置有套管和油管的直井段。其中，所述油管设置在所述套管的内部，套管与油管形成油套环空。

本申请通过三段塞的组合应用，对水平井进行调剖封窜，抑制汽窜的同时启动非动用井段，提高油藏动用程度，改善超稠油水平井吞吐效果。

该水平井调剖方法的实施步骤如下：

第一步：注氮气泡沫凝胶堵剂。

所述氮气泡沫凝胶堵剂注入的预定量的确定包括：获取预定参数，所述预定参数包括高渗透层段孔隙度，渗透率及井段长度；根据获取的预定参数选取处理半径；基于所述处理半径，通过椭球体体积法确定。

具体的，堵剂注入量根据高渗透层段孔隙度，渗透率及井段长度等参数，选取合适的处理半径，采用椭球体体积法进行计算可以为500-700m³，

该堵剂由泡沫凝胶与氮气组成，泡沫凝胶与氮气的体积比为1：60。在这一体积比下，药剂体系的阻力因子最高，调剖作用最强。

泡沫凝胶堵剂由质量浓度1.2-1.5％AAS(石油磺酸盐)+0.7-1.0％AE9901(主要成分为聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚的非离子型表面活性剂)+0.6-0.8％聚丙烯酰胺+1.2-1.5％甲醛+0.4-0.6％混酚组成，其余为水，排量0.5m³/min，施工压力达到6-10MPa。

第二步：注耐高温凝胶堵剂。

所述耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂能够耐受的温度至少为300摄氏度。注入耐高温凝胶堵剂200-300m³，该堵剂由质量浓度6-7％落叶松烤胶+4-5％交联剂+1-1.5％增强剂组成，其余为水，排量0.2-0.3m³/min。

第三步：注顶替段塞。

所述顶替段塞的注入量包括油管顶替段和油套环空顶替段，其中，所述向所述水平井中注入顶替段塞包括：向所述油管中注入第一顶替量的顶替液，所述第一顶替量根据所述油管的内容积确定；向所述油套环空中注入第二顶替量的顶替液，所述第二顶替量根据所述套管内径计算获得的圆柱体体积与基于油管外径计算的圆柱体体积的差值确定。

根据井筒容积计算顶替段塞用量，油管顶替量就是油管的内容积，即圆柱体体积，油管顶替量为5-8m³，套管顶替量就是套管与油管环形空间的内容积，即＝套管内径计算的圆柱体体积-油管外径计算的圆柱体体积30-45m³。

在本实施方式中，考虑沿程损失条件下，油管顶替量可以在油管的内容积、油套环空的内容积基础上适当增加，能够保证药剂全部顶替至油层，不在油管内残留。

顶替段塞组成为0.5-1％聚丙烯酰胺+余量水。现有技术中顶替液一般选择清水，可能会对前一段塞，即耐高温堵剂进行稀释剪切。本申请中采用0.5-1％聚丙烯酰胺+余量水顶替，适当增稠，实现活塞式推进，避免了耐高温堵剂被稀释剪切。

在一个具体的应用场景下：例如，某油田杜84-兴H2053井调剖。按照上述实施步骤设计施工，先后注入氮气泡沫凝胶堵剂650吨，施工压力7MPa；注入耐高温凝胶堵剂230吨；注入顶替段塞油管顶替6m³，套管顶替39m³。该井上周期生产173天，产油428吨，产水1243吨，本周期实施调剖措施后，生产234天，产油1642吨，产水2254吨，周期对比增油1214吨。

本发明所提供的水平井调剖方法采用了三段塞的封堵模式，既有主调剖段塞，将施工压力适当调整，又有封口段塞，提高堵剂与蒸汽接触的耐温性，同时，顶替段塞中又考虑了避免对封口段塞的剪切。而现有的调剖技术，无论是氮气泡沫调剖技术还是氮气泡沫凝胶调剖技术，仅仅采用的是单一段塞，单一药剂体系的调剖作用。

整体上，与以往超稠油水平井调剖技术相比，具有材料来源广、现场施工安全简单、调剖效果好等特点，为解决筛管完井超稠油水平井调剖问题提供了新的有效方法，能够中高周期吞吐超稠油水平井的调剖，尽可能地降低动用不均矛盾的程度及减少汽窜通道的形成。

请结合参阅图2，针对上述实施方式提供的水平井调剖方法，本申请实施方式中还相应提供一种水平井调剖装置，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，该装置可以包括：

第一注入机构10，用于向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；

第二注入机构12，用于获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；

第三注入机构14，用于向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。

在本实施方式中，所述水平井调剖装置中各个机构所实现的具体功能对应于水平井调剖方法中的各个步骤，具体的，所述水平井调剖装置中的各个机构的具体形式本申请不作具体的限定，例如可以为实体施工机构与计算机程序的结合。该水平井调剖装置所能够实现的技术效果可以参照水平井调剖方法中的效果，本申请在此不再展开阐述。

具体的，所述第三注入机构14包括：顶替段塞注入量确定单元，其被配置为：确定第一顶替量，所述第一顶替量根据所述油管的内容积确定；确定第二顶替量，所述第二顶替量根据所述套管内径计算获得的圆柱体体积与基于油管外径计算的圆柱体体积的差值确定。

所述顶替段塞注入量确定单元具体可以通过计算机程序的方式实现，具体执行时，可以通过计算机的处理器实现。

其中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种水平井调剖方法，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，其特征在于，所述水平井调剖方法包括：

向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；

获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；

向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。

2.如权利要求1所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述氮气泡沫凝胶堵剂注入的预定量的确定包括：

获取预定参数，所述预定参数包括高渗透层段孔隙度，渗透率及井段长度；

根据获取的预定参数选取处理半径；

基于所述处理半径，通过椭球体体积法确定。

3.如权利要求2所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述氮气泡沫凝胶堵剂注入的预定量为500立方米至700立方米。

4.如权利要求1所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述氮气泡沫凝胶堵剂由泡沫凝胶与氮气组成，其中，所述泡沫凝胶与氮气的体积比为1：60。

5.如权利要求1所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述施工压力的预定范围为6兆帕至10兆帕。

6.如权利要求1所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂能够耐受的温度至少为300摄氏度，其由质量浓度6-7％落叶松烤胶、4-5％交联剂、1-1.5％增强剂和水组成。

7.如权利要求1所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述顶替段塞的注入量包括油管顶替段和油套环空顶替段，其中，所述向所述水平井中注入顶替段塞包括：

向所述油管中注入第一顶替量的顶替液，所述第一顶替量根据所述油管的内容积确定；

向所述油套环空中注入第二顶替量的顶替液，所述第二顶替量根据所述套管内径计算获得的圆柱体体积与基于油管外径计算的圆柱体体积的差值确定。

8.如权利要求7所述的水平井调剖方法，其特征在于，所述顶替液的组成为0.5-1％聚丙烯酰胺和水。

9.一种水平井调剖装置，所述水平井包括直井段和水平段，其中，所述直井段中设置有套管和油管，所述套管和油管之间形成油套环空，所述水平段位于油层中并通过筛管完井，其特征在于，所述水平井调剖装置包括：

第一注入机构，用于向所述水平井中注入预定量的氮气泡沫凝胶堵剂；

第二注入机构，用于获取施工压力，当所述施工压力达到预定范围时，向所述水平井中注入耐温高于注入蒸汽最高温度的凝胶堵剂；

第三注入机构，用于向所述水平井中注入顶替段塞，将所述直井段内的堵剂顶替至与所述水平段连通的油层中。

10.如权利要求9所述的水平井调剖装置，其特征在于，所述第三注入机构包括顶替段塞注入量确定单元，其被配置为：

确定第一顶替量，所述第一顶替量根据所述油管的内容积确定；

确定第二顶替量，所述第二顶替量根据所述套管内径计算获得的圆柱体体积与基于油管外径计算的圆柱体体积的差值确定。