CN110778298A

CN110778298A - 一种非常规油气储层的热采方法

Info

Publication number: CN110778298A
Application number: CN201910981516.1A
Authority: CN
Inventors: 宋先知; 谢昕; 李根生; 黄中伟; 李敬彬
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本发明提供了一种非常规油气储层的热采方法。该热采方法包括以下步骤：确定辐射状多分支水平井的井网结构；向油气储层内泵入压裂液与吸波材料混合液，对储层进行水力压裂；停泵，下入外部套管，封隔器坐封后将微波发射装置依次送入每个辐射状多分支水平井的中部径向分支井中，多个微波发射装置形成中部加热层；下入内部套管，封隔器坐封后通过微波加热储层，向辐射状多分支水平井的上部径向分支井中注入驱替流体，完成非常规油气藏的热采。本发明的热采方法可以增大加热程度和范围，显著提高能量利用率和开采效率。

Description

一种非常规油气储层的热采方法

技术领域

本发明涉及一种热采方法，尤其涉及一种非常规油气储层的热采方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

非常规油气是指用常规方法难以开采的，需改善储层渗透率或流体粘度才能经济开采的油气资源。非常规油气资源主要有致密油、页岩气、油页岩、天然气水合物等。随着常规油气资源的逐渐枯竭，世界各国对非常规油气资源的依赖日渐加重。

对非常规油气资源进行注热开采是最为常见的开发手段之一，可分为蒸汽吞吐热采法和蒸汽驱油热采法。即通过向储层内注入饱和蒸汽与原油发生反应，降低原油的粘度，增加原油的流动性。但由于蒸汽获取时以及沿井筒注入储层时会发生大量的热量流失，流体传热过程缓慢，对储层加热程度不均匀等问题，需要寻找更加有效的热采方法。

发明内容

为了解决现有的非常规油气储层热采方法中普遍存在的热量损失大、流体传热过程缓慢、加热程度不均等问题，本发明的目的在于提供一种可以增大加热程度和范围，显著提高能量利用率的开采方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种非常规油气储层的热采方法，该热采方法包括以下步骤：

步骤一：确定辐射状多分支水平井的井网结构；所述辐射状多分支水平井在油气储层中的层数至少为3层，每层径向分支井的数量为2-6个，每个径向分支井的长度为20m-100m；

步骤二：向油气储层内泵入压裂液与吸波材料混合液，对储层进行水力压裂；

步骤三：停泵，下入外部套管，封隔器坐封后将微波发射装置依次送入每个辐射状多分支水平井的中部径向分支井中，多个微波发射装置形成中部加热层；

步骤四：下入内部套管，封隔器坐封后通过微波加热储层，向辐射状多分支水平井的上部径向分支井中注入驱替流体，完成非常规油气藏的热采。

本发明的非常规油气储层的热采方法针对的非常规油气储层，该种储层致密，低渗，石油粘度大。

本发明的非常规油气储层的热采方法通过在同一地层深度放置多个的微波发射装置，可实现同一层位具有最大的加热面积，随着开采的进行，吸波材料会随着驱替流体进入整个储层，加热强度高、加热幅度大。同时，吸波材料吸收的微波能量可使石油粘度下降，储层产生大量裂缝，渗透率增大，部分驱替流体受热形成蒸汽进一步对石油进行加热降粘，增加采收率。

这里需要说明的是，本发明的辐射状多分支水平井包括上部径向分支井、中部径向分支井和下部径向分支井。

其中，上部径向分支井是指最上一层的径向分支井，用于向储层注入驱替流体。下部径向分支井是指最下一层的径向分支井，用于开采储层流体。中部径向分支井是指除上部径向分支井和下部径向分支井之外的分支井，可设置多层，用于放置微波发射装置。

本发明的非常规油气储层的热采方法，包括确定井网结构的步骤。在本发明的热采方法中，采用辐射状多分支水平井的井网结构，并且，根据油气储层的情况，确定辐射状多分支水平井的层数，长度与方位。

在本发明的一具体实施方式中，径向分支井的方位以一个最大地应力方位的水平井为基准，在水平面分布。在水平面分布时可以均匀分布，也可以非均匀分布，相邻分支井的角度可根据实际地质情况确定。

在本发明的一具体实施方式中，辐射状多分支水平井在油气储层中的层数至少为3层，每层径向分支井的数量为2-6个(每层包括两侧同一层上的分支井)，每个径向分支井的长度为20m-100m。

在本发明的一具体实施方式中，辐射状多分支水平井中相邻的径向分支井的层距为5米以上。

在本发明的一具体实施方式中，辐射状多分支水平井的中部径向分支井的完井方式为裸眼完井或采用开有微波发射孔的尾管、筛管或衬管完井。

本发明的非常规油气储层的热采方法，包括进行压裂的步骤。具体地，向油气储层内泵入压裂液与吸波材料混合液，对储层进行水力压裂。

在本发明的非常规油气储层的热采方法中，注入的压裂液同时注入吸波材料，吸波材料吸收的微波能量可增大储层的加热程度、增加储层的加热范围，使石油的粘度下降，储层产生大量裂缝，增加采收率。

在本发明的非常规油气储层的热采方法中，吸波材料可以采用抗氧化、耐高温的吸波材料。

在本发明的一具体实施方式中，压裂液与吸波材料混合液中压裂液与吸波材料的混合质量比为50：1-100：1。采用本领域常规的压裂液即可。

在本发明的一具体实施方式中，采用的吸波材料可以为铁氧体型吸波材料，陶瓷类吸波材料和泡沫夹芯型吸波材料中的一种或几种的组合。

在本发明的一具体实施方式中，在注入驱替流体时，当地面分离出的吸波材料达到注入量的20％以上时，在注入的驱替流体时补充大于或等于分离出的吸波材料的量的吸波材料。

本发明的热采方法中，采用常规的驱替流体即可。

本发明的非常规油气储层的热采方法，注入压裂混合液后包括下入外套管和微波发射装置的步骤。

在本发明的一具体实施方式中，封将隔器坐封后将微波发射装置依次送入每个辐射状多分支水平井的中部径向分支井中，多个微波发射装置形成中部加热层。

在本发明的一具体实施方式中，微波发射装置与电缆相连。

在本发明的以具体实施方式中，微波发生装置由微波发生器和外保护罩组成。

其中，微波发生器连接电缆和地面控制装置，可根据地面控制装置计算的油气采收速度进行上提与下放，避免加热不均所造成的采收率下降。

具体地，外保护罩由有机树脂材料或无机非金属陶瓷材料制成。以减小微波发射其的损耗并对微波发生器进行防水保护。

在本发明的一具体实施方式中，电缆由防水材料紧密包裹。

本发明的非常规油气储层的热采方法，包括下入内部套管，进行热采的步骤。

其中，在外部套管内部下入内部套管，封隔器坐封后通过微波加热储层，向辐射状多分支水平井的上部径向分支井中注入驱替流体，完成非常规油气藏的热采。

在本发明的一具体实施方式中，地面控制装置可控制微波发射的频率为控制微波发射的频率为400MHz-1000MHz。

本发明的非常规油气储层的热采方法显著增加了生产井的泄流面积、高温流体对储层的改造面积以及吸波材料所进入的储层体积，大大增加了原油的采收率，开采效率为50％-70％。

本发明的非常规油气储层的热采方法在一个主井筒上实现注入、加热和生产，节省了钻井费用，加热方式更加经济。

本发明的非常规油气储层的热采方法通过辐射状多分支水平井进行微波进行加热开采，增加了加热速度强度和加热范围，通过向储层中注入吸波材料，可以进一步加大储层的加热体积和加热程度，提高微波能量利用率。吸波材料在地面进行分离可循环利用，可及时补充流失的吸波材料保证热采强度，显著增加油气储层的可动用储量。

附图说明

图1为实施例1的非常规油气储层的热采方法的流程示意图。

图2为裂缝中吸波材料示意图。

主要附图标号说明：

1、地面控制系统；2、上部地层；3、电能供给装置；4、注入液储集装置；5、注入泵；6、原油储集装置；7、采出泵；8、井口装置；9、辐射状多分支水平井；10、外部套管；11、电缆；12、内部套管；13、第一封隔器；14、上部径向分支井；15、裂缝；16、微波发射装置；17、外保护罩；18、储层；19、注入管道；20、采出管道；21、主井筒；22、中部径向分支井；23、下部径向分支井；24、吸波颗粒；25、微波发生器；26、第二封隔器。

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1

本实施例提供了一种非常规油气储层的热采方法，其是采用图1所示的井网结构和装置实现的。

在地下深度1500米处建立多分支水平井辐射状多分支水平井进行加热开采，多分支水平井辐射状多分支水平井的完成情况如图1所示，该储层投入商业开发后，可开采大量石油。

如图1所示，进行加热开采过程的布局为：在上部地层2下方的稠油储层18钻取辐射状多分支水平井9，辐射状多分支水平井9由井口装置8、主井筒21、上部径向分支井14、中部径向分支井22和下部径向分支井23组成；注入液储集装置4通过注入泵5与注入管道19相通，原油储集装置6通过采出泵7与采出管道20相通，地面控制系统1与电能供给装置3通过电缆11与微波发射装置16相连，微波发射装置16由外保护罩17和微波发生器25构成，微波发射装置16设置于中部径向分支井33中，外部套管10和内部套管12都通过第一封隔器13在主井筒21内坐封。

该非常规油气储层的热采方法，其是通过图1所示的井网结构和装置实现的，具体步骤如下：

步骤一，经前期地质勘查，选取合适的稠油储层18，确定多分支水平井辐射状多分支水平井9的层数，长度与方位后钻取多分支水平井辐射状多分支水平井9；

步骤二，初期造缝阶段，向储层内泵入压裂液与吸波颗粒24混合液对储层进行水力压裂，吸波颗粒24进入储层18的裂缝15中，如图2所示；

步骤三，停泵，下入外部套管10，第一封隔器13坐封后将微波发射装置16依次送入中部径向分支井22中，微波发射装置16由电缆11与地面控制系统1相连，形成中部加热层；

步骤四，下入内部套管12，第二封隔器26坐封后通电发射微波加热储层，通过注入泵5由上部径向分支14注入驱替流体，吸波颗粒24吸收的微波能量可增大储层18的加热程度和增加储层的加热范围，石油受热粘度下降，储层18受热产生大量裂缝15，渗透率增大，部分驱替流体受热形成蒸汽进一步对石油进行加热降粘，石油流动性增大，被驱替至下部径向分支井23通过采出泵7由主井筒22采出。

由于微波加热可有效降粘原油且利用本井网结构增加了生产井的泄流面积、高温流体对储层的改造面积以及吸波材料进入的储层体积，可增加采收率70％-92％。

本实施例的热采方法可以在10s内将标准质量的稠油升温8℃，可大大增加加热速度和强度。

本发明的辐射状多分支水平井微波加热开采的方法具有储层加热范围广，加热强度和能量利用率高，井眼泄流面积和人工改造的储层体积大，可显著提高油气资源的开采速度，增加油气储层的可动用储量。可有效解决当前油气热采方法中热损失量大，开采效率低采收率低等问题，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种非常规油气储层的热采方法，该热采方法包括以下步骤：

步骤四：下入内部套管，封隔器坐封后，通过微波加热储层，向辐射状多分支水平井的上部径向分支井中注入驱替流体，完成非常规油气藏的热采。

2.根据权利要求1所述的热采方法，其中，辐射状多分支水平井的中部径向分支井的完井方式为裸眼完井或采用开有微波发射孔的尾管、筛管或衬管完井。

3.根据权利要求1所述的热采方法，其中，压裂液与吸波材料混合液中压裂液与吸波材料的混合质量比为50：1-100：1。

4.根据权利要求1所述的热采方法，其中，辐射状多分支水平井中相邻的径向分支井的层距为5米以上。

5.根据权利要求1所述的热采方法，其中，径向分支井的方位以一个最大地应力方位的水平井为基准，在水平面分布。

6.根据权利要求1所述的热采方法，其中，注入驱替流体时，当地面分离出的吸波材料达到注入量的20％以上时，在注入的驱替流体时补充大于或等于分离出的吸波材料的量的吸波材料。

7.根据权利要求1所述的热采方法，其中，所述吸波材料为铁氧体型吸波材料，陶瓷类吸波材料和泡沫夹芯型吸波材料中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的热采方法，其中，所述微波发射装置与电缆相连。

9.根据权利要求1所述的热采方法，其中，控制微波发射的频率为400MHz-1000MHz。

10.根据权利要求1所述的热采方法，其中，所述微波发射装置由微波发生器和外保护罩组成；所述外保护罩由有机树脂材料或无机非金属陶瓷材料制成。