CN112855112A - 一种稠油直井-水平井井网改造夹层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稠油直井‑水平井井网改造夹层的方法以及直井‑水平井井网，其中，该方法包括如下步骤：步骤S10，选择具有夹层的稠油油藏；步骤S20，部署直井‑水平井井网，其包括：注汽用的直井以及用于生产的水平井；水平井的水平段位于夹层下方的油层中；直井包括设置于油层中的射孔段，以用于注入蒸汽；步骤S30，使用直井对夹层进行压裂改造；其中，在直井中设置两个封隔器，在直井对应于两个封隔器之间的部分设置加压射孔，以对夹层进行压裂改造；以及步骤S40，使用水平井中的脉冲发射装置对夹层进行冲击波改造。通过该开采方法能够在夹层上产生裂隙带，从而形成蒸汽向上扩展、原油下泄的通道，改善夹层发育稠油油藏的生产效果。

Description

一种稠油直井-水平井井网改造夹层的方法

技术领域

本发明属于油气藏开发技术领域，涉及一种稠油直井-水平井井网改造夹层的方法以及直井-水平井井网，具体涉及一种通过井网改造夹层而开采稠油的方法以及直井-水平井井网。

背景技术

目前我国稠油、超稠油蒸汽吞吐已成为一种配套成熟的注蒸汽热采技术。当蒸汽吞吐达到一定轮次后，只能采出各油井的井点附近油层中的原油，井间区域几乎仍未动用。注蒸汽吞吐开发中后期必须寻找合理的接替技术开采井间未动用储量。公开号为CN106368666A的中国专利申请公开了一种用于稠油的直井-水平井井网及稠油的开采方法。该方法采用直井连续注入蒸汽加热原油，注入的蒸汽向上超覆在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面移动，与油层中的原油发生热交换，加热的原油靠重力作用泄到下面的水平井中产出。该方法进一步提高了浅层超稠油油藏采收率，解决了超稠油油藏采用直井蒸汽驱无法效益开发的问题。

然而对于储层非均质性强，特别是夹层发育的稠油油藏来说，连续发育的夹层位于油层的内部，将局部油藏分隔成上油层与下油层。受夹层阻挡作用的影响，上油层无法被蒸汽加热或者受热后的原油无法下泄，严重限制了蒸汽腔的垂向扩展。因此，解决夹层对稠油油藏开发效果的影响成为一个难题。目前解决的主要措施为利用直井在上下油层分段注汽，这种方式虽然可以在夹层上部形成新的汽腔，使上部油层内的原油具有一定的流动性，但是由于采油井位于油层底部，难以建立注采井间有效的泄油通道，不利于油层上部原油的开采，最终影响开发效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种稠油直井-水平井井网改造夹层的方法以及直井-水平井井网，其可以破碎相对连续的夹层，实现蒸汽突破夹层，从而形成蒸汽向上扩展、原油下泄的通道，进而改善蒸汽腔扩展和波及效果，提高夹层发育的稠油油藏的原油产量和开发效果。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种通过井网改造夹层而开采稠油的方法，其中，该方法包括以下步骤：步骤S10，选择符合预设条件的稠油油藏，稠油油藏具有夹层与油层；步骤S20，部署直井-水平井井网；其中，直井-水平井井网包括：注汽用的直井以及用于生产的水平井；水平井的水平段位于夹层下方的油层中；直井为多个并设置于水平井的水平段的两侧，直井包括设置于油层中的射孔段，射孔段具有注汽射孔，以用于注入蒸汽；步骤S30，使用直井对夹层进行压裂改造；其中，在每个直井中在对应于夹层的顶部位置和底部位置设置两个封隔器，在直井对应于两个封隔器之间的部分设置加压射孔，并通过加压射孔对夹层进行压裂改造。

进一步地，该方法还包括以下步骤：步骤S40，使用水平井对夹层进行冲击波改造；其中，将脉冲发射装置放入水平段中，以对夹层进行冲击波改造。

进一步地，射孔段为两个，其中一个射孔段位于夹层的上方，另一个射孔段位于夹层的下方并且，位于下方的射孔段的底部高于水平井的顶部。

进一步地，多个直井对称地布置在水平段的两侧。

进一步地，脉冲发射装置沿纵向产生垂直于夹层的冲击波，从而形成冲击波裂隙带；脉冲发射装置可移动地设置在水平段内，以使脉冲发射装置能够定位在多个位置进行多次冲击波改造，该多个位置至少位于每对直井所在的平面中。

进一步地，预设条件为：油层为浅层油藏，埋深＜800m，地层温度下的原油粘度＞5万厘泊，油层的厚度＞12m，含油饱和度＞0.5，油层的渗透率＞200mD，油层的孔隙度＞0.2，夹层为油层中连续发育的夹层，夹层的厚度＞1m。

进一步地，在步骤S30中，将总液量60.0～80.0m³的压裂液以2.0～2.5m³/min的排量挤入夹层，采用20～40目的石英砂作为支撑剂，加石英砂的规模为10.0～20.0m³，以通过压裂形成夹层的裂缝网。

进一步地，压裂液为有机硼胍胶压裂液。

进一步地，在水平井的同一侧的相邻两个直井之间的距离为50m～80m。

根据本发明的另一个方面，提供了一种直井-水平井井网，所述直井-水平井井网包括：注汽用的多个直井，以及用于生产的水平井；其中，所述水平井的水平段位于油藏的夹层下方的油层中；多个所述直井设置于所述水平井的水平段的两侧，所述直井包括设置于油层中的射孔段，所述射孔段具有用于注入蒸汽的注汽射孔；所述直井具有对应于所述夹层的顶部位置和底部位置的两个封隔器，在所述直井对应于两个所述封隔器之间的部分设置加压射孔，并通过所述加压射孔对所述夹层进行压裂改造；所述水平井的水平段中设置有脉冲发射装置，所述脉冲发射装置用于对所述夹层进行冲击波改造。

本发明通过井网改造夹层而开采稠油的方法和直井-水平井井网的优点是：在夹层连续发育的稠油油藏中，通过直井压裂改造改造夹层，在夹层段直井周围产生裂缝网，达到破坏相对连续夹层的效果，使直井注汽时蒸汽腔突破夹层阻碍，从而形成蒸汽向上扩展、原油下泄的通道，改善夹层发育稠油油藏的生产效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例中的直井-水平井井网改造夹层的结构示意图；

图2为图1中直井改造夹层的施工剖面示意图；

图3为图1中水平井改造夹层的施工剖面示意图；以及

图4为根据本发明的通过井网改造夹层而开采稠油的方法的实施例的流程示意图。

以下对附图中的标记说明如下：1、直井；11、封隔器；12、射孔段；14、加压射孔；2、水平井；21、脉冲发射装置；22、连续油管；3、夹层；31、裂缝网；32、裂隙带；4、油层；5、蒸汽腔。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明实施例中的技术方案作详细说明，应理解所描述的实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例提供一种通过井网改造夹层而开采稠油的方法，请参考图4，包括以下步骤：

步骤S10，选择符合预设条件的稠油油藏，所述稠油油藏具有夹层3与油层4。选择符合预设条件的稠油油藏的步骤包括：某稠油油藏中部埋深平均为159m，油层4厚度平均为20.9m，油层4平均孔隙度0.29，油层4平均渗透率1381mD，含油饱和度0.67，其中油层4内发育有夹层，夹层厚度分布在1m～5m之间，平均厚度在3.7m左右，以砂砾岩为主的物性夹层，夹层渗透率平均21mD，在区域上平连片分布，形成稳定的夹层。油藏原始地层温度17.4℃，原始地层压力为1.57MPa，地层温度下的原油粘度为70189.9mPa·s。

该油藏需要满足以下条件：油层为浅层油藏，也即油层的埋深＜800m，地层温度下的原油粘度＞5万厘泊，油层厚度＞12m，含油油饱和度＞0.5，油层渗透率＞200mD，油层孔隙度＞0.2，油层中连续发育的夹层，夹层厚度＞1m。

步骤S20，部署直井-水平井井网；其中，所述直井-水平井井网包括：注汽用的直井1以及用于生产的水平井2；所述水平井2的水平段22位于所述夹层3下方的油层中；所述直井1为多个并设置于所述水平井2的水平段22的两侧，所述直井1包括设置于所述油层中的射孔段12，所述射孔段12具有注汽射孔，以用于注入蒸汽。具体地，参照图1所示的示例性实施例，在该油藏中部署了八注一采的直井1、水平井2。采油水平井2位于夹层3下方的油层4中，高于油层底部2m，所述水平井2水平段长度280m，注汽用的直井1对称设置于采油水平井2水平段两侧，每侧四口直井，位于同一侧的直井1之间的间距为70m，且所述注汽直井1具有设置于油层4中的两段注汽用的射孔井段12，两段射孔井段12分别位于夹层上下的油层中，在两段射孔井段12上分别形成有注汽射孔，夹层3下方的射孔井段的底部高于生产水平井2水平段顶部。注汽用的直井1与采油用的水平井2之间的水平距离为35m。

步骤S30，使用所述直井1对所述夹层3进行压裂改造；其中，在每个直井1中在对应于夹层3的顶部位置和底部位置设置两个封隔器11，在直井1对应于两个封隔器11之间的部分设置加压射孔14，并通过加压射孔14对所述夹层3进行压裂改造。在一个示例性实施方式中，在所述直井-水平井井网中，参照图2所示，每口直井1均进行夹层改造，通过直井段测井曲线识别夹层段，在直井中夹层段位置下入上下两个封隔器11，夹层位置射孔后，进行压裂改造。

进一步地，根据本发明的通过井网改造夹层而开采稠油的方法的实施例还可以包括步骤S40：使用所述水平井2对所述夹层3进行冲击波改造；其中，将脉冲发射装置21放入所述水平段22中，以对所述夹层3进行冲击波改造。在一个示例性实施方式中，在所述直井-水平井井网中，参照图3所示，在水平井2中通过连续油管22下入脉冲发射装置21，连续油管11末端连接脉冲发射装置21，将脉冲发射装置21下入水平段趾端位置，进行冲击波改造。

在一个示例性实施方式中，脉冲发射装置21沿纵向产生垂直于所述夹层的冲击波，从而形成冲击波裂隙带；脉冲发射装置21可移动地设置在水平段22内，以使脉冲发射装置21能够定位在多个位置进行多次冲击波改造，该多个位置至少位于每对直井1所在的平面中。

具体地，在一个示例性实施方式中，所述直井1采用液压扩张式封隔器卡封夹层段，封隔器11封位准确，误差不超±0.5m。

在步骤S30中，封隔器11卡封夹层段位置射孔后，按照压裂施工设计，采用有机硼胍胶压裂液，将压裂液以2.0～2.5m³/min的排量，总液量60.0～80.0m³，挤入夹层3，在施工过程中密切注意压力的变化，根据压力来调整设计中的排量。当排量稳定后，开始加砂，采用20～40目石英砂作为支撑剂，加砂规模为：10.0～20.0m³，通过压裂改造，夹层3中直井1周围产生大量的微裂缝31，形成裂缝网。

在S40中，如图3所示，在水平井2中通过连续油管22将脉冲发射装置21下至水平段趾端，通过调整脉冲发射装置21的输出窗口限制冲击波纵向有效作业区域，沿纵向产生垂直夹层3的高功率冲击波①，形成冲击波裂隙带32，冲击波可多次重复作用于夹层3，形成多条裂缝。

待第一次冲击波①改造结束后，通过拖动连续油管22来移动脉冲发射装置21位置，将脉冲发射装置21向水平井根端移动至预定位置，移动距离50m，进行第二次冲击波②改造，改造方法同冲击波①改造相同；待第二次冲击波②改造结束后，将脉冲发射装置21再次向水平井根端移动至预定位置，移动距离50m，进行第三次冲击波③改造；按照①-③的顺序，采用相同方法进行冲击波改造，达到辅助造缝的目的。

具体地，直井1压裂改造主要作用于直井周围10～30m范围的夹层，水平井2冲击波改造作用于水平段上方5～20m范围，直井未能波及或改造不充分的夹层。

具体地，通过直井1压裂改造和水平井2冲击波改造夹层，在夹层段直井1周围产生裂缝网31，在水平井上方夹层产生裂隙带32，达到破坏相对连续夹层的效果，使直井射孔段12连续注入蒸汽时，蒸汽腔5通过裂缝网31和裂隙带32突破夹层3的阻碍，从而形成蒸汽向上扩展、原油下泄的通道，改善夹层发育稠油油藏的生产效果。

本发明还涉及一种直井-水平井井网，所述直井-水平井井网包括：注汽用的多个直井1，以及用于生产的水平井2；其中，所述水平井2的水平段22位于油藏的夹层3下方的油层4中；多个所述直井1设置于所述水平井2的水平段22的两侧，所述直井1包括设置于油层4中的射孔段12，所述射孔段12具有用于注入蒸汽的注汽射孔；所述直井1具有对应于所述夹层3的顶部位置和底部位置的两个封隔器11，在所述直井1对应于两个所述封隔器11之间的部分设置加压射孔14，并通过所述加压射孔14对所述夹层3进行压裂改造；所述水平井2的水平段22中设置有脉冲发射装置21，所述脉冲发射装置21用于对所述夹层3进行冲击波改造。

使用根据本发明的的该直井-水平井井网，实现了如下技术效果：

由于在两个封隔器之间通过加压射孔对夹层进行加压改造，形成蒸汽向上扩展、原油下泄的通道，从而使蒸汽从高于采油水平井的位置射出，被蒸汽加热的原油在重力和蒸汽驱动力作用下流至油层中下部的采油水平井中被采油水平井采出，该直井-水平井井网应用于蒸汽吞吐转蒸汽驱的采油方式中生产效果稳定，有效地减缓了油藏递减率；

由于通过水平井的脉冲发射装置对夹层进行冲击波改造，从而进一步增强了通过直井对夹层进行加压改造的效果，使得夹层中的裂隙明显增多，更多的被蒸汽加热的原油在重力和蒸汽驱动力作用从所生成的裂隙中下流至油层中下部的采油水平井中，进而被采油水平井采出，最终增加了油藏的采收率。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

Claims (10)

1.一种稠油直井-水平井井网改造夹层的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S10，选择符合预设条件的稠油油藏，所述稠油油藏具有夹层(3)与油层；

步骤S20，部署直井-水平井井网；其中，所述直井-水平井井网包括：注汽用的直井(1)以及用于生产的水平井(2)；所述水平井(2)的水平段(22)位于所述夹层(3)下方的油层(4)中；所述直井(1)为多个并设置于所述水平井(2)的水平段(22)的两侧，所述直井(1)包括设置于所述油层中的射孔段(12)，所述射孔段(12)具有注汽射孔，以用于注入蒸汽；

步骤S30，使用所述直井(1)对所述夹层(3)进行压裂改造；其中，在每个所述直井(1)中在对应于所述夹层(3)的顶部位置和底部位置设置两个封隔器(11)，在所述直井(1)对应于两个所述封隔器(11)之间的部分设置加压射孔(14)，并通过所述加压射孔(14)对所述夹层(3)进行压裂改造。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

步骤S40，使用所述水平井(2)对所述夹层(3)进行冲击波改造；其中，将脉冲发射装置(21)放入所述水平段(22)中，以对所述夹层(3)进行冲击波改造。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述射孔段(12)为两个，其中一个所述射孔段(12)位于所述夹层(3)的上方，另一个所述射孔段(12)位于所述夹层(3)的下方并且，位于下方的所述射孔段(12)的底部高于所述水平井(2)的顶部。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多个所述直井(1)对称地布置在所述水平段(22)的两侧。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述脉冲发射装置(21)沿纵向产生垂直于所述夹层的冲击波，从而形成冲击波裂隙带；所述脉冲发射装置(21)可移动地设置在所述水平段(22)内，以使所述脉冲发射装置(21)能够定位在多个位置进行多次冲击波改造，该多个位置至少位于每对所述直井(1)所在的平面中。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设条件为：所述油层的埋深＜800m，地层温度下的原油粘度＞5万厘泊，所述油层的厚度＞12m，含油饱和度＞0.5，所述油层的渗透率＞200mD，所述油层的孔隙度＞0.2，所述夹层(3)为所述油层中连续发育的夹层，所述夹层的厚度＞1m。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S30中，将总液量60.0～80.0m³的压裂液以2.0～2.5m³/min的排量挤入所述夹层(3)，采用20～40目的石英砂作为支撑剂，加石英砂的规模为10.0～20.0m³，以通过压裂形成所述夹层(3)的裂缝网。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述压裂液为有机硼胍胶压裂液。

9.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述水平井(2)的同一侧的相邻两个所述直井(1)之间的距离为50m～80m。

10.一种直井-水平井井网，所述直井-水平井井网包括：注汽用的多个直井(1)，以及用于生产的水平井(2)；

其中，所述水平井(2)的水平段(22)位于油藏的夹层(3)下方的油层(4)中；

多个所述直井(1)设置于所述水平井(2)的水平段(22)的两侧，所述直井(1)包括设置于油层中的射孔段(12)，所述射孔段(12)具有用于注入蒸汽的注汽射孔；

所述直井(1)具有对应于所述夹层(3)的顶部位置和底部位置的两个封隔器(11)，在所述直井(1)对应于两个所述封隔器(11)之间的部分设置加压射孔(14)，并通过所述加压射孔(14)对所述夹层(3)进行压裂改造；

所述水平井(2)的水平段(22)中设置有脉冲发射装置(21)，所述脉冲发射装置(21)用于对所述夹层(3)进行冲击波改造。

Images