CN108825199B - 径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法及装置和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法及装置和应用。该方法为：综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。本发明通过多分支孔眼定向沟通储量丰富的高压力区，诱导压裂裂缝起裂，同时暂堵剂材料封堵朝向低压力区延伸的优势裂缝，使得裂缝转向高压力区，实现了高压力区储量的有效沟通和动用，提高了非常规油气采收率。

Description

径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法及装置和应用

技术领域

本发明属于石油与天然气开采技术领域，具体涉及一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法及装置和应用。

背景技术

非常规油气是一种分布广、储量大的石油天然气资源，是常规油气的重要接替资源。非常规油气储层渗透率极低，常规开采方法难以形成工业油气流。丛式水平井钻井与多级压裂完井是当前开发非常规油气资源的有效手段，但是随着油气藏长期衰竭式开采，压裂有效性逐渐降低，投入产出比不断下降。油气生产数据统计表明，美国十大页岩气盆地中，70％-80％新井压裂产量仍低于老井(已生产十余年)产量。分析原因是老井长期生产使得井周气藏压力衰竭，新井压裂裂缝易于朝向低孔隙压力区延伸，而储量丰富的高孔隙压力区并未被压裂改造，从而造成老井与新井之间产量的竞争，进一步加剧气藏衰竭。总而言之，已公开的丛式水平井钻井与多级压裂完井方法难以实现充分改造储层，提高页岩气采收率有限。

发明内容

为了充分改造非常规油气藏，提高非常规油气的采收率，本发明的目的在于提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法。该方法利用高压水射流在储层不同位置钻出多个径向分支孔眼，再使用混有暂堵剂的压裂液对各个径向分支孔眼逐个压裂。本发明的目的还在于提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法在非常规油气藏改造中的应用。本发明的目的还在于提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法，包括以下步骤：

步骤一，综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

步骤二，完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

步骤三，无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，压开高压力区，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。

上述的方法中，优选地，综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层的具体步骤为：

综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，获得孔隙压力平面分布图；针对高孔隙压力区域储层，优化设计多分支径向孔眼的数量和方位。

上述的方法中，优选地，完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼的具体步骤为：

下入工具管窜，所述工具管窜包括转向器、连续管、井下螺杆马达和柔性冲头，所述井下螺杆马达带动所述柔性冲头旋转，在套管壁上开孔，随后起出工具管串，完成套管开窗；

下入连续管、高压软管、喷射钻头以及用于驱动钻头旋转的井下涡轮动力钻具，开启地面泵组，地面泵入高压清水，开始在高孔隙压力区域储层中垂直或水平的主井筒上钻出多分支径向孔眼，钻井作业完成后，无需起出工具管串。

上述的方法中，优选地，所述喷射钻头喷出的高压清水的压力为30-40MPa。

上述的方法中，优选地，所述多分支径向孔眼为单层和/或多层辐射状分支径向孔眼。

上述的方法中，优选地，通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井的具体步骤为：

经连续管泵注含一定浓度暂堵剂的暂堵压裂液，压裂径向孔眼，优势裂缝被堵塞，裂缝定向高孔隙压力区延伸，压开高压力区；

压裂完成后，暂堵剂自动降解，将井下液体返排出井口，取出工具管串，完成完井作业。

上述的方法中，优选地，所述暂堵剂为水溶性高分子纤维材料暂堵剂，优选采用公开号CN102191023A和CN101906292A公开的暂堵剂，将其全文引入作为参考，所述暂堵剂的浓度为1％-2％，所述暂堵压裂液中除了暂堵剂，还包括清水、胍尔胶、减阻剂、杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等成分。该水溶性高分子纤维材料暂堵剂具有一定抗压强度、亲水、数小时后自动分解完全溶解于水。

另一方面，本发明还提供上述径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法在非常规油气藏改造中的应用。

再一方面，本发明还提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置，包括：

高孔隙压力区域储层确定模块，用于综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

套管开窗及径向喷射钻孔模块，用于完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

暂堵压裂完井模块，用于无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。

又一方面，本发明还提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现：

综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。

本发明通过水力压裂预置的多分支径向孔眼能增大非常规油气藏高压力区的改造体积，同时暂堵剂在压差作用下更多地向低压力区流动，封堵低压力区中的裂缝，从而进一步压开高压力区，提高高压力区的裂缝体积。

本发明的径向多分支钻井与暂堵压裂联作技术能够垂直于主井筒沿径向钻出呈辐射状分布的一口或多口水平分支孔眼，同时采用含有暂堵剂的压裂液压裂，能够转向裂缝延伸方向。将该技术应用于已衰竭的非常规油气藏，通过人为调控水平分支孔眼布置和使用暂堵剂，充分改造储量丰富的高压力区，避开衰竭的低压力区，是一种提高非常规油气采收率的重要技术途径。

本发明解决了非常规致密储层新井压裂难以改造高孔隙压力区的工程难题，通过多分支孔眼定向沟通储量丰富的高压力区，诱导压裂裂缝起裂，同时暂堵剂材料封堵朝向低压力区延伸的优势裂缝，使得裂缝转向高压力区，实现了高压力区储量的有效沟通和动用，提高了非常规油气采收率。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)径向多分支井可定向沟通储量丰富的高压力区，诱导裂缝起裂、延伸；

(2)本发明采用的暂堵压裂可封堵朝向低压力区延伸的优势裂缝，使得裂缝转向高压力区，实现了高压力区储量的有效沟通和动用，提高了非常规油气采收率；

(3)本发明可以保证钻井与暂堵压裂作业在相同的管柱内进行，减少管柱与其它井下工具更换的作业时间，降低了作业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法的流程图；

图2为本发明实施例中径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置的结构框架图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例

本实施例提供一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法，如图1所示，包括以下步骤：

S101：综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；具体为：

综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，获得孔隙压力平面分布图；针对高孔隙压力区域储层，优化设计多分支径向孔眼的数量和方位。

S102：完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；具体为：

下入工具管窜，所述工具管窜包括转向器、连续管、井下螺杆马达和柔性冲头，所述井下螺杆马达带动所述柔性冲头旋转，在套管壁上开孔，随后起出工具管串，完成套管开窗；

下入连续管、高压软管、喷射钻头以及用于驱动钻头旋转的井下涡轮动力钻具，开启地面泵组，地面泵入高压清水(压力为30-40MPa)，开始在高孔隙压力区域储层中垂直或水平的主井筒上钻出单层和/或多层辐射状分支径向孔眼，钻井作业完成后，无需起出工具管串。

S103：无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井；具体为：

经连续管泵注含一定浓度暂堵剂的暂堵压裂液，压裂径向孔眼，优势裂缝被堵塞，裂缝定向高孔隙压力区延伸，压开高压力区；

压裂完成后，暂堵剂自动降解，将井下液体返排出井口，取出工具管串，完成完井作业。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置，如下面的实施例所述。由于径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置解决问题的原理与径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法相似，因此径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置的实施可以参见径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。现尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图2是本发明实施例的径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置的一种结构框图，如图2所示，可以包括：高空隙压力区域储层确定模块201、套管开窗及径向喷射钻孔模块202和暂堵压裂完井模块203，下面对该结构进行说明。

高空隙压力区域储层确定模块201，可以用于综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

套管开窗及径向喷射钻孔模块202，可以用于完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

暂堵压裂完井模块203，可以用于无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。

在一个优选的实施方式中，高空隙压力区域储层确定模块201具体用于：综合利用地震、测井、油藏数值模拟等资料解释结果，获得孔隙压力平面分布图；针对高孔隙压力区域储层，优化设计多分支径向孔眼的数量和方位。

在一个优选的实施方式中，套管开窗及径向喷射钻孔模块202具体用于：下入工具管窜，所述工具管窜包括转向器、连续管、井下螺杆马达和柔性冲头，所述井下螺杆马达带动所述柔性冲头旋转，在套管壁上开孔，随后起出工具管串，完成套管开窗；

下入连续管、高压软管、喷射钻头以及用于驱动钻头旋转的井下涡轮动力钻具，开启地面泵组，地面泵入高压清水，开始在高孔隙压力区域储层中垂直或水平的主井筒上钻出多分支径向孔眼，钻井作业完成后，无需起出工具管串。

在一个优选的实施方式中，暂堵压裂完井模块203具体用于：经连续管泵注含一定浓度暂堵剂的暂堵压裂液，优势裂缝被堵塞，裂缝定向高孔隙压力区延伸，压裂径向孔眼，压开高压力区；

压裂完成后，暂堵剂自动降解，将井下液体返排出井口，取出工具管串，完成完井作业。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：

(1)径向多分支井可定向沟通储量丰富的高压力区，诱导裂缝起裂、延伸；

(2)本发明采用的暂堵压裂可封堵朝向低压力区延伸的优势裂缝，使得裂缝转向高压力区，实现了高压力区储量的有效沟通和动用，提高了非常规油气采收率；

(3)本发明可以保证钻井与暂堵压裂作业在相同的管柱内进行，减少管柱与其它井下工具更换的作业时间，降低了作业成本。

虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (11)

1.一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，综合利用地震、测井、油藏数值模拟资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

步骤二，完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

步骤三，无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，综合利用地震、测井、油藏数值模拟资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层的具体步骤为：

综合利用地震、测井、油藏数值模拟资料解释结果，获得孔隙压力平面分布图；针对高孔隙压力区域储层，优化设计多分支径向孔眼的数量和方位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼的具体步骤为：

下入工具管窜，所述工具管窜包括转向器、连续管、井下螺杆马达和柔性冲头，所述井下螺杆马达带动所述柔性冲头旋转，在套管壁上开孔，随后起出工具管串，完成套管开窗；

下入连续管、高压软管、喷射钻头以及用于驱动钻头旋转的井下涡轮动力钻具，开启地面泵组，地面泵入高压清水，开始在高孔隙压力区域储层中垂直或水平的主井筒上钻出多分支径向孔眼，钻井作业完成后，无需起出工具管串。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射钻头喷出的高压清水的压力为30-40MPa。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述喷射钻头喷出的高压清水的压力为30-40MPa。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述多分支径向孔眼为单层和/或多层辐射状分支径向孔眼。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井的具体步骤为：

经连续管泵注含一定浓度暂堵剂的暂堵压裂液，压裂径向孔眼，优势裂缝被堵塞，裂缝定向高孔隙压力区延伸，压开高压力区；

压裂完成后，暂堵剂自动降解，将井下液体返排出井口，取出工具管串，完成完井作业。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂为水溶性高分子纤维材料暂堵剂，所述暂堵剂的浓度为1%-2%；所述暂堵压裂液中除了暂堵剂，还包括清水、胍尔胶、减阻剂、杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂成分。

9.权利要求1-8任一项所述的径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井方法在非常规油气藏改造中的应用。

10.一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置，其特征在于，包括：

高孔隙压力区域储层确定模块，用于综合利用地震、测井、油藏数值模拟资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

套管开窗及径向喷射钻孔模块，用于完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

暂堵压裂完井模块，用于无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。

11.一种径向多分支钻井与暂堵压裂联作的完井装置，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现：

综合利用地震、测井、油藏数值模拟资料解释结果，确定高孔隙压力区域储层；

完成套管开窗，并采用连续管和高压软管传输的高压水射流喷射钻头，对所述高孔隙压力区域储层钻出多分支径向孔眼；

无需起出连续管、高压软管及喷射钻头，直接通过连续管泵注含有暂堵剂的暂堵压裂液压裂径向孔眼，实现管柱径向多分支钻井与暂堵压裂联作完井。