CN110847881A - 鱼骨型sagd水平井扩容快速启动和储层改造结构方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构，包括鱼骨型SAGD水平井，所述鱼骨型SAGD水平井包括上下互相平行的注气井和生产井，所述注气井水平段的注气井主井眼连接有两个或者两个以上分支的鱼骨型分支井，所述鱼骨型分支井沿注气井的水平段走向上翘，本发明不仅可以有效解决储层非均质性造成的蒸汽被阻隔，蒸汽腔无法突破夹层向上部发育的问题，而且可以提高储层渗透请扩，有效增大的蒸汽腔扩展速度和扩展面积，减少蒸汽使用量，提高水平段的动用率和初期采收率，合理利用资源，解决了由传统施工方法所带来的种种弊端，从而实现工程优化。

Description

鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构方法

技术领域

本发明属于SAGD水平井扩容快速启动和储层改造技术领域，具体涉及鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构及方法。

背景技术

我国具有丰富的稠油资源，在新疆、辽河、胜利、塔里木等油区均有进行稠油的开采，其中风城地区的超稠油油藏最具代表性。超稠油藏是一种特殊的油藏，其粘度极高，流动性极差，采用常规的油气开采技术难以高效地开发稠油油藏。经过多年的现场先导试验，摸索出一整套SAGD开发技术，并成功应用到风城超稠油的开采中。但该技术存在了诸多的缺点：(1)蒸汽循环预热时间较长；(2)蒸汽注入量和废弃热流体排出量均较多，导致生产成本高而且环保处理花费也大；(3)风城油藏属于河流沉积，储层非均质性强，导致水平井动用不均匀，并且由于储层中低渗透、低传热性的夹层的存在，使注入的蒸汽被夹层阻隔，限制蒸汽腔的发育。

针对常规SAGD技术中水平井眼的延伸范围有限，单纯靠延伸水平段长度来提高卸油通道的优势受到了限制等问题，作为水平井技术的延伸，提出了鱼骨型水平井技术。该技术是在主水平井眼两侧钻进多个分支井眼，分支井眼与水平井成一定角度，整体形状类似鱼骨状。鱼骨型水平井技术是由前苏联工程师在20世纪30年代提出的，并在1995年以后得到了快速的发展。该技术能够有效增加油层裸露面积，扩大蒸汽驱波及范围，提高油藏利用程度。

但是采用鱼骨型水平井技术依然不能有效解决由于储层非均质性导致的水平井动用不均匀、蒸汽扩展慢、蒸汽用量大等问题。为此，我们提出一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构及方法，以解决上述背景技术中提到的问题。

本发明的目的在于提供一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构，包括鱼骨型SAGD水平井，所述鱼骨型SAGD水平井包括上下互相平行的注气井和生产井，所述注气井水平段的注气井主井眼连接有两个或者两个以上分支的鱼骨型分支井，所述鱼骨型分支井沿注气井的水平段走向上翘，所述鱼骨型分支井的上翘角度和长度根据油藏条件和技术需求进行优化，所述注气井主井眼内分别设有上方的注气井短管和下方的注气井长管，所述生产井水平段的生产井筛管内分别设有上方的生产井短管和下方的生产井长管。

优选的，所述注气井和生产井的一端均设置在油层中，且注气井和生产井的另一端均穿过油层和夹层露出。

优选的，所述鱼骨型分支井设置有若干组。

本发明还提供了一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、在稠油油砂储层中完成鱼骨型SAGD水平井；

S2、现场原位测试油砂储层的地层最小水平主应力和方向；

S3、在低于储层地层压力的蒸汽压力下蒸汽循环预热鱼骨SAGD水平井，15到25天后停止蒸汽循环；

S4、利用注入液对注气井和生产井进行循环洗井，循环洗井压力低于地层最小水平主应力；

S5、在生产井关井状态下，进行注气井和鱼骨型分支井的应力调整，阶梯提高注气井上的流体压力；

S6、在生产井关井状态下，采用流量控制，扩容注气井以及其上的鱼骨型分支井；

S7、通过注入对储层无伤害的油藏暂堵材料，暂堵注气井以及其上的鱼骨型分支井周围的扩容区；

S8、在注气井关井的状态下，对生产井开展应力和含水饱和度预处理；

S9、注气井和生产井同时扩容，形成联通两井的扩容区；

S10、通过注入对储层无伤害的油藏暂堵材料，暂堵注气井和生产井之间的扩容区；

S11、在生产井关井状态下，对注气井开展大体积流体注入，进行注气井以及其上的鱼骨型分支井大体积扩容和储层改造；

S12、在生产井关井状态下，通过在注气井注入热水或者蒸汽，监测生产井中的温度相应，判断两井间的联通性。

优选的，所述扩容区的定义为在储层中，通过人工作业制造出高孔隙度，高渗透率的储层改造区；所述注入液包含但不限于水，聚合物，蒸汽，化学溶剂等。

优选的，所述步骤S3前期蒸汽循环预热的蒸汽压力为井口蒸汽压力，其数值小于地层的原始压力；所述步骤S4中注入液经由注气井长管注入注气井内，再通过注气井短管外排，注入液经由生产井长管注入生产井内，再通过生产井短管外排；所述注入液的压力控制的方式为：通过控制注入流量和回流流量的平衡来达到压力控制，所述压力控制包含：恒定压力，阶梯提升压力，阶梯减低压力，循环震荡压力等。

优选的，所述步骤S5中阶梯提高注气井上的流体压力时，压力控制小于地层水平最小主应力，且阶梯压力提升的总时间应该按照油砂储层的渗透率各向异性参数，通过孔隙介质渗流力学计算；所述的步骤S6中通过逐级关闭注气井出口阀门，使得注气井以及鱼骨型分支井中的流体压力高于地层最小主应力，并且低于地层的破裂压力；所述步骤S7中的暂堵材料为高粘度、易自然降解的化学材料；所述步骤S11中大体积流体注入时，注入流体的温度低于、等于或者高于地层温度。

优选的，所述步骤S8中，生产井中的流体压力高于地层的水平最小主应力；所述的步骤S9中，注气井和生产井中的流体压力高于地层的破裂压力；所述的步骤S11中，注气井中的流体压力高于地层的破裂压力；所述的步骤S12中，热联通判断可以通过热水，也可以通过蒸汽实现。

优选的，在注气井施工前期要求流体压力低于地层水平最小主应力并且通过阶梯提压实现；在注气井扩容时，要求注气井压力不仅高于地层最小主应力并且高于地层破裂压力；通过扩容-暂堵-再次扩容的循环顺序实现，其中循环次数根据现场施工参数确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构及方法，本发明不仅可以有效解决储层非均质性造成的蒸汽被阻隔，蒸汽腔无法突破夹层向上部发育的问题，而且可以提高储层渗透请扩，有效增大的蒸汽腔扩展速度和扩展面积，减少蒸汽使用量，提高水平段的动用率和初期采收率，合理利用资源，解决了由传统施工方法所带来的种种弊端，从而实现工程优化。

附图说明

图1为常规SAGD双水平井布置示意图；

图2为常规SAGD水平井油层段轨迹示意图；

图3为鱼骨型SAGD水平井油层段轨迹示意图；

图4为鱼骨型SAGD水平注气井与鱼骨型分支井位置关系示意图；

图5为注气井结构示意图；

图6为生产井结构示意图；

图7为水力扩容作业泵注示意图。

图中：1注气井、2生产井、3油层、4夹层、5鱼骨型分支井、6盖层、7注气井主井眼、8注气井短管、9注气井长管、10生产井短管、11生产井长管、12生产井筛管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供了如图1-7的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构，包括鱼骨型SAGD水平井，所述鱼骨型SAGD水平井包括上下互相平行的注气井1和生产井2，所述注气井1水平段的注气井主井眼7连接有两个或者两个以上分支的鱼骨型分支井5，所述鱼骨型分支井5沿注气井1的水平段走向上翘，所述鱼骨型分支井5的上翘角度和长度根据油藏条件和技术需求进行优化，所述注气井主井眼7内分别设有上方的注气井短管8和下方的注气井长管9，所述生产井2水平段的生产井筛管12内分别设有上方的生产井短管10和下方的生产井长管11。

所述注气井1和生产井2的一端均设置在油层3中，且注气井1和生产井2的另一端均穿过油层3和夹层4露出，所述鱼骨型分支井5设置有若干组。

本发明还提供了一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、在稠油油砂储层中完成鱼骨型SAGD水平井；

S2、现场原位测试油砂储层的地层最小水平主应力和方向；

S3、在低于储层地层压力的蒸汽压力下蒸汽循环预热鱼骨SAGD水平井，15到25天后停止蒸汽循环；

S4、利用注入液对注气井1和生产井2进行循环洗井，循环洗井压力低于地层最小水平主应力；

S5、在生产井2关井状态下，进行注气井1和鱼骨型分支井5的应力调整，阶梯提高注气井1上的流体压力；

S6、在生产井2关井状态下，采用流量控制，扩容注气井1以及其上的鱼骨型分支井5；

S7、通过注入对储层无伤害的油藏暂堵材料，暂堵注气井1以及其上的鱼骨型分支井5周围的扩容区；

S8、在注气井1关井的状态下，对生产井2开展应力和含水饱和度预处理；

S9、注气井1和生产井2同时扩容，形成联通两井的扩容区；

S10、通过注入对储层无伤害的油藏暂堵材料，暂堵注气井1和生产井2之间的扩容区；

S11、在生产井2关井状态下，对注气井1开展大体积流体注入，进行注气井1以及其上的鱼骨型分支井5大体积扩容和储层改造；

S12、在生产井2关井状态下，通过在注气井1注入热水或者蒸汽，监测生产井2中的温度相应，判断两井间的联通性。

具体的，所述扩容区的定义为在储层中，通过人工作业制造出高孔隙度，高渗透率的储层改造区；所述注入液包含但不限于水，聚合物，蒸汽，化学溶剂等。

具体的，所述步骤S3前期蒸汽循环预热的蒸汽压力为井口蒸汽压力，其数值小于地层的原始压力；

所述步骤S4中注入液经由注气井长管9注入注气井1内，再通过注气井短管8外排，注入液经由生产井长管11注入生产井2内，再通过生产井短管10外排；

通过高压水泵以较低的压力分别向注气井1的注气井长管9和生产井2的生产井长管11注入流体，同时打开注气井短管8和生产井短管10上的球阀，排出洗井产生的污水，直到注气井短管8和生产井短管10出口端的水不再浑浊时，停止注气井1和生产井2的洗井，循环洗井压力低于地层最小水平主应力，本步骤的目的是通过小排量、低压力的注水，清洗出注气井1和生产井2中残留的稠油和沙砾，以免稠油和沙砾混入扩容液中，影响扩容液性质，并对井筒进行预热处理。

所述注入液的压力控制的方式为：通过控制注入流量和回流流量的平衡来达到压力控制，所述压力控制包含：恒定压力，阶梯提升压力，阶梯减低压力，循环震荡压力等。

具体的，所述步骤S5中注气井1和鱼骨型分支井5应力调整为：在生产井2关井状态下，通过高压水泵阶梯式提高注气井1中的流体压力，阶梯提高注气井1上的流体压力时，压力控制小于地层水平最小主应力，且阶梯压力提升的总时间应该按照油砂储层的渗透率各向异性参数，通过孔隙介质渗流力学计算，本步骤的目的是通过控制流体的注入压力和注入的排量，提高近井筒油砂储层的孔隙压力，改变其渗流情况，调整注气井1和鱼骨型分支井5周围储层的应力状态。

所述的步骤S6中通过逐级关闭注气井1出口阀门，使得注气井1以及鱼骨型分支井5中的流体压力高于地层最小主应力，并且低于地层的破裂压力；

所述步骤S7中的暂堵材料为高粘度、易自然降解的化学材料；步骤S7中生产井2应力和含水饱和度预处理为：在注气井1关井状态下，通过调整热污水注入的排量，在生产井2中逐级提高流体压力至高于地层的最小水平主应力，提高生产井2近井筒油砂储层的孔隙压力，调整其应力状态。

注气井1和鱼骨型分支井5扩容为：在生产井2关井状态下，通过高压水泵向注气井1的注气井长管9中注入热污水和低粘度聚合物，采用流量控制的方式，逐级关闭注气井1出口阀门，使得注气井1以及鱼骨型分支井5中的流体压力高于地层最小主应力，并且低于地层的破裂压力，实现注气井1以及鱼骨型分支井5近井筒油砂储层的水力扩容。本步骤的目的是通过控制流体的注入压力，使注气井1以及鱼骨型分支井5附近形成含有大量微裂隙的水力扩容区，增大井筒周围储层渗透率。

所述步骤S11中大体积流体注入时，注入流体的温度低于、等于或者高于地层温度。

具体的，所述步骤S8中，生产井2中的流体压力高于地层的水平最小主应力；步骤S8中注气井1和生产井2同时扩容为：通过高压水泵同时向注气井1的注气井长管9和生产井2的生产井长管11中注入热污水和低粘度聚合物；

采用流量控制的方式，逐级关闭注气井1和生产井2出口阀门，使得注气井1和生产井2中的流体压力高于地层的破裂压力，形成联通注气井1和生产井2的扩容区。本步骤的目的是通过控制流体的注入压力，使注气井1和生产井2间油砂储层形成含有大量微裂隙的扩容区，增大两井间油砂储层的渗透率。

所述的步骤S9中，注气井1和生产井2中的流体压力高于地层的破裂压力；所述的步骤S11中，注气井1中的流体压力高于地层的破裂压力；

步骤S11中注气井1以及其上的鱼骨型分支井5大体积扩容和储层改造为：在生产井2关井状态下，通过高压水泵对注气井1的注气井长管9中开展大体积、大排量、长时间的流体注入，并使注气井1中的流体压力高于地层的破裂压力，以便在注气井1和鱼骨型分支井5周围的油砂储层中形成大体积扩容区。

所述的步骤S12中，热联通判断可以通过热水，也可以通过蒸汽实现；热连通判断为：在生产井2关井状态下，通过向注气井1内注入热水或热蒸汽，利用生产井2的生产井长管11内布置的温度传感器，监测生产井2中温度的变化，判断注气井1和生产井2间的连通性，检验水力扩容的施工效果。

具体的，在注气井1施工前期要求流体压力低于地层水平最小主应力并且通过阶梯提压实现；在注气井1扩容时，要求注气井1压力不仅高于地层最小主应力并且高于地层破裂压力；通过扩容-暂堵-再次扩容的循环顺序实现，其中循环次数根据现场施工参数确定。

采用鱼骨型水平井技术依然不能有效解决由于储层非均质性导致的水平井动用不均匀、蒸汽扩展慢、蒸汽用量大等问题。本发明在鱼骨SAGD水平井组上，通过岩石力学扩容，快速建立SAGD注采井的热联通，同时利用岩石力学扩容开展注气井上方的储层改造，增加稠油地层的孔渗，有效增加蒸汽扩展速度和卸油面积，达到稠油SAGD水平井组增产的目的；

可以提高SAGD水平井近井筒附近和鱼骨型分支井附近的孔隙度，改善储层沿水平井和鱼骨型分支井的物性非均质性，提高鱼骨型分支井的动用能力，并形成较大体积的扩容区，从而促进蒸汽腔快速扩展，增加蒸汽腔泄油面积，提高井组产量。该施工方法将大大提高稠油开采效率，解决由传统施工方法所带来的种种弊端，从而实现工程优化。

综上所述，与现有技术相比，本发明不仅可以有效解决储层非均质性造成的蒸汽被阻隔，蒸汽腔无法突破夹层向上部发育的问题，而且可以提高储层渗透请扩，有效增大的蒸汽腔扩展速度和扩展面积，减少蒸汽使用量，提高水平段的动用率和初期采收率，合理利用资源，解决了由传统施工方法所带来的种种弊端，从而实现工程优化。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构，包括鱼骨型SAGD水平井，所述鱼骨型SAGD水平井包括上下互相平行的注气井（1）和生产井（2），其特征在于：所述注气井（1）水平段的注气井主井眼（7）连接有两个或者两个以上分支的鱼骨型分支井（5），所述鱼骨型分支井（5）沿注气井（1）的水平段走向上翘，所述鱼骨型分支井（5）的上翘角度和长度根据油藏条件和技术需求进行优化，所述注气井主井眼（7）内分别设有上方的注气井短管（8）和下方的注气井长管（9），所述生产井（2）水平段的生产井筛管（12）内分别设有上方的生产井短管（10）和下方的生产井长管（11）。

2.根据权利要求2所述的鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构，其特征在于：所述注气井（1）和生产井（2）的一端均设置在油层（3）中，且注气井（1）和生产井（2）的另一端均穿过油层（3）和夹层（4）露出。

3.根据权利要求2所述的鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造结构，其特征在于：所述鱼骨型分支井（5）设置有若干组。

4.一种权利要求1所述的鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、在稠油油砂储层中完成鱼骨型SAGD水平井；

S2、现场原位测试油砂储层的地层最小水平主应力和方向；

S3、在低于储层地层压力的蒸汽压力下蒸汽循环预热鱼骨SAGD水平井，15到25天后停止蒸汽循环；

S4、利用注入液对注气井（1）和生产井（2）进行循环洗井，循环洗井压力低于地层最小水平主应力；

S5、在生产井（2）关井状态下，进行注气井（1）和鱼骨型分支井（5）的应力调整，阶梯提高注气井（1）上的流体压力；

S6、在生产井（2）关井状态下，采用流量控制，扩容注气井（1）以及其上的鱼骨型分支井（5）；

S7、通过注入对储层无伤害的油藏暂堵材料，暂堵注气井（1）以及其上的鱼骨型分支井（5）周围的扩容区；

S8、在注气井（1）关井的状态下，对生产井（2）开展应力和含水饱和度预处理；

S9、注气井（1）和生产井（2）同时扩容，形成联通两井的扩容区；

S10、通过注入对储层无伤害的油藏暂堵材料，暂堵注气井（1）和生产井（2）之间的扩容区；

S11、在生产井（2）关井状态下，对注气井（1）开展大体积流体注入，进行注气井（1）以及其上的鱼骨型分支井（5）大体积扩容和储层改造；

S12、在生产井（2）关井状态下，通过在注气井（1）注入热水或者蒸汽，监测生产井（2）中的温度相应，判断两井间的联通性。

5.根据权利要求4所述的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造的方法，其特征在于，所述扩容区的定义为在储层中，通过人工作业制造出高孔隙度，高渗透率的储层改造区；所述注入液包含但不限于水，聚合物，蒸汽，化学溶剂等。

6.根据权利要求4所述的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造的方法，其特征在于，所述步骤S3前期蒸汽循环预热的蒸汽压力为井口蒸汽压力，其数值小于地层的原始压力；所述步骤S4中注入液经由注气井长管（9）注入注气井（1）内，再通过注气井短管（8）外排，注入液经由生产井长管（11）注入生产井（2）内，再通过生产井短管（10）外排；所述注入液的压力控制的方式为：通过控制注入流量和回流流量的平衡来达到压力控制，所述压力控制包含：恒定压力，阶梯提升压力，阶梯减低压力，循环震荡压力等。

7.根据权利要求4所述的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造的方法，其特征在于，所述步骤S5中阶梯提高注气井（1）上的流体压力时，压力控制小于地层水平最小主应力，且阶梯压力提升的总时间应该按照油砂储层的渗透率各向异性参数，通过孔隙介质渗流力学计算；所述的步骤S6中通过逐级关闭注气井（1）出口阀门，使得注气井（1）以及鱼骨型分支井（5）中的流体压力高于地层最小主应力，并且低于地层的破裂压力；所述步骤S7中的暂堵材料为高粘度、易自然降解的化学材料；所述步骤S11中大体积流体注入时，注入流体的温度低于、等于或者高于地层温度。

8.根据权利要求4所述的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造的方法，其特征在于，所述步骤S8中，生产井（2）中的流体压力高于地层的水平最小主应力；所述的步骤S9中，注气井（1）和生产井（2）中的流体压力高于地层的破裂压力；所述的步骤S11中，注气井（1）中的流体压力高于地层的破裂压力；所述的步骤S12中，热联通判断可以通过热水，也可以通过蒸汽实现。

9.根据权利要求4所述的一种鱼骨型SAGD水平井扩容快速启动和储层改造的方法，其特征在于，在注气井（1）施工前期要求流体压力低于地层水平最小主应力并且通过阶梯提压实现；在注气井（1）扩容时，要求注气井（1）压力不仅高于地层最小主应力并且高于地层破裂压力；通过扩容-暂堵-再次扩容的循环顺序实现，其中循环次数根据现场施工参数确定。

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