CN115478812B - 一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，包括裸眼井眼与超细纤维，所述该方法主要包括作业管柱、完井方式和工艺方法，所述裸眼井眼内设置有生产套管，所述生产管套端部悬挂有打孔套管。采用双管柱同步实施弱酸液空化射流和低浓度超细纤维溶液，利用弱酸溶解和空化射流作用增大近井储层基质孔隙度和渗透率，同时利用超细纤维溶液滤失形成纤维防砂体系，实现近井储层基质解堵和防砂，为水合物储层提供一种高效、低成本解堵防砂一体化工艺方法。

Description

一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法

技术领域

本发明涉及水合物储层增产与防砂技术领域，尤其涉及一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法。

背景技术

天然气水合物是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，主要分布与深海沉积物或陆域永久冻土区域。因其外观像冰而且遇火燃烧，所以又被称为“可燃冰”。根据燃冰资源潜力研究报告，预测全球可燃冰资源量约为20万亿吨油当量。可燃冰由于其分布范围广、储量规模巨大、能源密度高而具有极高的资源价值，备受各国关注，是长期研究的热点。

由于海域天然气水合物储层粘土含量高，敏感性矿物丰富，钻井污染不可避免；且在长期开发过程中，水合物分解后地层砂返排无法避免。对于天然气水合物储层而言，外防砂工艺主要是采用防砂筛管、砾石充填等机械防砂工艺为主，但是机械防砂对于细粉砂地层的适应性欠佳，且对储层产能产生一定影响，制约其在现场应用效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，用于解决由于海域天然气水合物储层粘土含量高，敏感性矿物丰富，钻井污染不可避免；且在长期开发过程中，水合物分解后地层砂返排无法避免。对于天然气水合物储层而言，外防砂工艺主要是采用防砂筛管、砾石充填等机械防砂工艺为主，但是机械防砂对于细粉砂地层的适应性欠佳，且对储层产能产生一定影响，制约其在现场应用效果的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，包括裸眼井眼与超细纤维，所述该方法主要包括作业管柱、完井方式和工艺方法，所述裸眼井眼内设置有生产套管，所述生产管套端部悬挂有打孔套管。

所述作业管柱由双管管柱和井下工具组成，所述双管管柱包括设置于裸眼井眼内的外管，所述外管内部设置有内管，且内管的长度大于外管的长度，所述井下工具包括导流接头、安全接头、投球滑套、空化装置和引鞋，所述导流接头安装于外管的端部，所述安全接头、投球滑套、空化装置、引鞋由上至下依次安装于内管的端部，在弱酸性解堵液流向所述空化装置产生大量弱酸性空化泡。

所述完井方式是指储层井段的生产套管采用打孔套管完井，确保套管内部与储层之间具有良好的沟通。

所述工艺方法是指在完井方式条件下，

步骤一：首先，打开作业管柱与生产套管上的环空井口阀门，通过地面泵组向内管以及内管与外管环空同步注入洗井液洗井，洗井液从内管流经投球滑套的径向通道流入井底，洗井液从内管与外管环空流经导流接头流入井底，井底洗井液从作业管柱与生产套管环空返排出地面；

步骤二：利用地面双泵组分别向内管顶替弱酸性解堵液，向内管与外管环空顶替低浓度超细纤维溶液，同时在弱酸性解堵液中投入滑套开启球，当滑套开启球在投球滑套中座封后，内管憋压至一定值后关闭滑套径向通道同时打开轴向通道，弱酸性解堵液流向空化装置而产生大量弱酸性空化泡；

步骤三：然后，关闭作业管柱与生产套管上的环空井口阀门，继续通过地面双泵组分别向内管以及内管和外管环空泵注弱酸性解堵液以及低浓度超细纤维溶液，弱酸性的空化泡作用于水合物储层后，发生溃灭而产生的微射流冲击以及弱酸性解堵液的溶蚀双重作用下，增加基质区孔隙体积和渗透率，解除近井储层钻井泥浆污染，而低浓度超细纤维溶液在井底压力与储层压力的压力差作用下，缓慢向储层基质深处滤失，储层基质内超细纤维不断堆积；

步骤四：最终超细纤维在储层基质内交织形成空间网状防砂体系，最后，拖动作业管柱至下一目的井段，按照上述步骤实时解堵防砂措施，完成全井段的作业后，将所述作业管柱起出井口即可。

优选的，所述生产套管可采用尾管悬挂的方式完井，所述打孔套管的设计需综合考虑强度安全系数、孔眼密度、孔眼形状等因素，以最大化联通储层为优。

优选的，所述导流接头主要作用为保护外管端部，同时建立双管管柱内环空与生产套管之间的流动通道。

优选的，所述弱酸性解堵液根据储层岩石矿物组成优选，保证解堵液溶蚀岩屑以解除钻井污染和通孔扩孔为目标，避免储层基质发生大规模溶蚀坍塌。

优选的，所述超细纤维的直径小于微米，长度在保证储层防砂功能的前提下以超细纤维在储层基质内渗流深度最大化为佳，浓度以保证超细纤维溶液在储层基质内渗流一定深度后发生交织为最优。

优选的，所述防砂体系是利用超细纤维在基质内交织形成的空间网状结构来固定地层砂，预防或降低地层砂随流体渗流而返排。

优选的，所述安全接头主要作用是管柱在井内遇卡后应急解脱，所述空化装置目的在于增产作业过程中，通过内部空化发生装置产生大量空化泡，所述引鞋目的在于引导管柱顺利入井。

优选的，所述投球滑套采用径向通道和轴向通道一体化设计，在双管管柱下入和洗井过程中，径向通道处于开启状态，轴向通道处于关闭状态，而在空化解堵作业过程中，通过投球方式可关闭径向通道，同时打开轴向通道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开一种水合物储层水平井解堵防砂一体化工艺方法，采用双管柱同步实施弱酸液空化射流和低浓度超细纤维溶液，利用弱酸溶解和空化射流作用增大近井储层基质孔隙度和渗透率，同时利用超细纤维溶液滤失形成纤维防砂体系，实现近井储层基质解堵和防砂，为水合物储层提供一种高效、低成本解堵防砂一体化工艺方法。

附图说明

图1是本发明所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法的示意图。

附图中标记：1、裸眼井眼；21、生产套管；22、打孔套管；31、外管；32、内管；33、导流接头；34、安全接头；35、投球滑套；36、空化装置；361、空化泡；37、引鞋；4、超细纤维。

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。

参照图1，一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，包括裸眼井眼1与超细纤维4，超细纤维4的直径小于5微米，长度在保证储层防砂功能的前提下以超细纤维4在储层基质内渗流深度最大化为佳，浓度以保证超细纤维溶液在储层基质内渗流一定深度后发生交织为最优，该方法主要包括作业管柱、完井方式和工艺方法，裸眼井眼内设置有生产套管21，生产管套31端部悬挂有打孔套管22，生产套管21可采用尾管悬挂的方式完井，打孔套管22的设计需综合考虑强度安全系数、孔眼密度、孔眼形状等因素，以最大化联通储层为优。

作业管柱由双管管柱和井下工具组成，双管管柱包括设置于裸眼井眼1内的外管31，导流接头33主要作用为保护外管31端部，同时建立双管管柱内环空与生产套管21之间的流动通道，外管31内部设置有内管32，且内管32的长度大于外管31的长度，井下工具包括导流接头33、安全接头34、投球滑套35、空化装置36和引鞋37，导流接头33安装于外管32的端部，安全接头34、投球滑套35、空化装置36、引鞋37由上至下依次安装于内管32的端部，在弱酸性解堵液流向空化装置36产生大量弱酸性空化泡361，安全接头34主要作用是管柱在井内遇卡后应急解脱，空化装置36目的在于增产作业过程中，通过内部空化发生装置产生大量空化泡361，引鞋37目的在于引导管柱顺利入井，投球滑套35采用径向通道和轴向通道一体化设计，在双管管柱下入和洗井过程中，径向通道处于开启状态，轴向通道处于关闭状态，而在空化解堵作业过程中，通过投球方式可关闭径向通道，同时打开轴向通道。

完井方式是指储层井段的生产套管21采用打孔套管22完井，确保套管内部与储层之间具有良好的沟通。

工艺方法是指在完井方式条件下，

步骤一：首先，打开作业管柱与生产套管21上的环空井口阀门，通过地面泵组向内管32以及内管32与外管31环空同步注入洗井液洗井，洗井液从内管32流经投球滑套35的径向通道流入井底，洗井液从内管32与外管31环空流经导流接头33流入井底，井底洗井液从作业管柱与生产套管21环空返排出地面；

步骤二：利用地面双泵组分别向内管32顶替弱酸性解堵液，向内管32与外管31环空顶替低浓度超细纤维溶液，同时在弱酸性解堵液中投入滑套开启球，当滑套开启球在投球滑套35中座封后，内管32憋压至一定值后关闭滑套径向通道同时打开轴向通道，弱酸性解堵液流向空化装置36而产生大量弱酸性空化泡361，弱酸性解堵液根据储层岩石矿物组成优选，保证解堵液溶蚀岩屑以解除钻井污染和通孔扩孔为目标，避免储层基质发生大规模溶蚀坍塌；

步骤三：然后，关闭作业管柱与生产套管21上的环空井口阀门，继续通过地面双泵组分别向内管32以及内管32和外管31环空泵注弱酸性解堵液以及低浓度超细纤维溶液，弱酸性的空化泡361作用于水合物储层后，发生溃灭而产生的微射流冲击以及弱酸性解堵液的溶蚀双重作用下，增加基质区孔隙体积和渗透率，解除近井储层钻井泥浆污染，而低浓度超细纤维溶液在井底压力与储层压力的压力差作用下，缓慢向储层基质深处滤失，储层基质内超细纤维4不断堆积；

步骤四：最终超细纤维4在储层基质内交织形成空间网状防砂体系，最后，拖动作业管柱至下一目的井段，按照上述步骤实时解堵防砂措施，完成全井段的作业后，将作业管柱起出井口即可。

综上所述，该水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，采用双管柱同步实施弱酸液空化射流和低浓度超细纤维溶液，利用弱酸溶解和空化射流作用增大近井储层基质孔隙度和渗透率，同时利用超细纤维溶液滤失形成纤维防砂体系，实现近井储层基质解堵和防砂，为水合物储层提供一种高效、低成本解堵防砂一体化工艺方法，用于解决由于海域天然气水合物储层粘土含量高，敏感性矿物丰富，钻井污染不可避免；且在长期开发过程中，水合物分解后地层砂返排无法避免。对于天然气水合物储层而言，外防砂工艺主要是采用防砂筛管、砾石充填等机械防砂工艺为主，但是机械防砂对于细粉砂地层的适应性欠佳，且对储层产能产生一定影响，制约其在现场应用效果的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“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、物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、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，包括裸眼井眼（1）与超细纤维（4），其特征在于，所述该方法主要包括作业管柱、完井方式和工艺方法，所述裸眼井眼内设置有生产套管（21），所述生产套管（21）端部悬挂有打孔套管（22）；

所述作业管柱由双管管柱和井下工具组成，所述双管管柱包括设置于裸眼井眼（1）内的外管（31），所述外管（31）内部设置有内管（32），且内管（32）的长度大于外管（31）的长度，所述井下工具包括导流接头（33）、安全接头（34）、投球滑套（35）、空化装置（36）和引鞋（37），所述导流接头（33）安装于外管（31）的端部，所述安全接头（34）、投球滑套（35）、空化装置（36）、引鞋（37）由上至下依次安装于内管（32）的端部，在弱酸性解堵液流向所述空化装置（36）产生大量弱酸性空化泡（361）；

所述完井方式是指储层井段的生产套管（21）采用打孔套管（22）完井，确保套管内部与储层之间具有良好的沟通；

所述工艺方法是指在完井方式条件下，

步骤一：首先，打开作业管柱与生产套管（21）上的环空井口阀门，通过地面泵组向内管（32）以及内管（32）与外管（31）环空同步注入洗井液洗井，洗井液从内管（32）流经投球滑套（35）的径向通道流入井底，洗井液从内管（32）与外管（31）环空流经导流接头（33）流入井底，井底洗井液从作业管柱与生产套管（21）环空返排出地面；

步骤二：利用地面双泵组分别向内管（32）顶替弱酸性解堵液，向内管（32）与外管（31）环空顶替低浓度超细纤维溶液，同时在弱酸性解堵液中投入滑套开启球，当滑套开启球在投球滑套（35）中座封后，内管（32）憋压至一定值后关闭滑套径向通道同时打开轴向通道，弱酸性解堵液流向空化装置（36）而产生大量弱酸性空化泡（361）；

步骤三：然后，关闭作业管柱与生产套管（21）上的环空井口阀门，继续通过地面双泵组分别向内管（32）以及内管（32）和外管（31）环空泵注弱酸性解堵液以及低浓度超细纤维溶液，弱酸性的空化泡（361）作用于水合物储层后，发生溃灭而产生的微射流冲击以及弱酸性解堵液的溶蚀双重作用下，增加基质区孔隙体积和渗透率，解除近井储层钻井泥浆污染，而低浓度超细纤维溶液在井底压力与储层压力的压力差作用下，缓慢向储层基质深处滤失，储层基质内超细纤维（4）不断堆积；

步骤四：最终超细纤维（4）在储层基质内交织形成空间网状防砂体系，最后，拖动作业管柱至下一目的井段，按照上述步骤实时解堵防砂措施，完成全井段的作业后，将所述作业管柱起出井口即可。

2.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述生产套管（21）可采用尾管悬挂的方式完井，所述打孔套管（22）的设计需综合考虑强度安全系数、孔眼密度、孔眼形状等因素，以最大化联通储层为优。

3.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述导流接头（33）主要作用为保护外管（31）端部，同时建立双管管柱内环空与生产套管（21）之间的流动通道。

4.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述弱酸性解堵液根据储层岩石矿物组成优选，保证解堵液溶蚀岩屑以解除钻井污染和通孔扩孔为目标，避免储层基质发生大规模溶蚀坍塌。

5.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述超细纤维（4）的直径小于（5）微米，长度在保证储层防砂功能的前提下以超细纤维（4）在储层基质内渗流深度最大化为佳，浓度以保证超细纤维溶液在储层基质内渗流一定深度后发生交织为最优。

6.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述防砂体系是利用超细纤维（4）在基质内交织形成的空间网状结构来固定地层砂，预防或降低地层砂随流体渗流而返排。

7.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述安全接头（34）主要作用是管柱在井内遇卡后应急解脱，所述空化装置（36）目的在于增产作业过程中，通过内部空化发生装置产生大量空化泡（361），所述引鞋（37）目的在于引导管柱顺利入井。

8.根据权利要求1所述的一种水合物储层解堵防砂一体化工艺方法，其特征在于，所述投球滑套（35）采用径向通道和轴向通道一体化设计，在双管管柱下入和洗井过程中，径向通道处于开启状态，轴向通道处于关闭状态，而在空化解堵作业过程中，通过投球方式可关闭径向通道，同时打开轴向通道。