CN110242266A - 一种sagd水平井组暂堵分段扩容储层改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法。该方法包括：测取油藏的最小原始地应力的大小和方向；在储层中钻得SAGD水平井组；在SAGD水平井组中进行5至7天蒸汽循环；在SAGD水平井组中同时进行热水循环，保持井筒畅通；根据储层水平段渗透性的差异，向注入井或生产井中注入暂堵材料，封堵渗透性较好的区域；向注入井或生产井中注水，水力扩容水平段渗透性最差的区域；在注入井或生产井中重新注入或排出暂堵材料，调整暂堵材料位置至已扩容区域；再向注入井或生产井中注水，水力扩容水平渗透性较差的区域；该方法可以有针对性地进行水平段分段扩容，克服储层水平段的非均质性，实现水平井组在SAGD生产阶段的均匀动用即蒸汽腔的均匀发育。
Description
技术领域
本发明属于石油开采领域，更具体地说，尤其涉及一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法。
背景技术
蒸汽辅助重力泄油（SAGD）生产技术通过向上部注入井中注入高温蒸汽加热储层，减低稠油的粘度，提高其流动能力，使稠油或超稠油在重力的作用下，从上部储层流入生产井中，并被开采***抽采生产井。在SAGD井转为生产阶段之前，必须建立水平井组之间的热连通，使稠油从上部的注入井流入下部的生产井。常规的SAGD井预热方法是在注入井和生产井中，以高于储层孔隙压力低于储层最小主应力的压力，进行蒸汽循环，直到水平井组间区域被加热，这个过程通常超过6个月。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，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SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，包括以下步骤：
步骤一、测取油藏的最小原始地应力的大小和方向；
步骤二、在所述油藏的储层中按垂直方向的高低钻得一对水平井组，底部的水平井称为生产井，上部的水平井称为注入井，并在水平井组的开始端和末端各布置一根管道，分别称为长管和短管；
步骤三、向SAGD水平井组中注入蒸汽，进行5至7天的蒸汽循环，注入蒸汽的压力小于原始地层压力，预热SAGD水平井组周围的储层，清除井组内的稠油沉积；
步骤四、向SAGD水平井组中注入热水，进行热水循环，清洗井筒内的油砂、稠油等沉积物，保证井筒的畅通；
步骤五、根据储层地质情况，选取单井或双井同时注入热水，改变储层原始地应力以及含水饱和度；
步骤六、根据前期SAGD井组的测井数据，对暂堵分段扩容方案进行设计，并根据方案进行分段扩容施工；
步骤七、大排量注入热水，扩展扩容区并判断水平井组之间的温度连通性；
步骤八、在SAGD水平井组中同时进行蒸汽循环，直到井组实现热连通，达到转产条件。
优选的，在步骤一中，所述的最小原始地应力是分段扩容进行压力控制的重要参数。
优选的，钻得的水平井组保持两井平行，并且在垂直方向上共面。
优选的，在步骤二中，短管布置看水平井组的开始端，即为跟部，长管布置于水平井组的末端，即为趾部。
优选的，在步骤三中，蒸汽循环是指通过长管向水平井组中注入蒸汽，通过短管排出水平井组中的冷凝水，达到加热储层的目的。
优选的，在步骤四中，热水循环采用的热水温度为70-80℃。
优选的，在步骤五中，注入热水的压力需要低于地层最小主应力；在热水注入的过程中，全程监测并控制注入压力，及时调整热水注入速度，防止在水平井组之间形成宏观的张拉裂缝。
优选的，在步骤五中，井筒周围地应力的调整主要通过两个原理：1）多孔弹性原理，注入的热水在储层油砂中的扩散，改变井筒周围的孔隙压力；2）热弹性原理，注入的热水可以加热储层，使井筒周围的储层产生热应力。
优选的，在步骤六中，暂堵分段扩容方案的设计依据是水平段原始渗透性差异和不同区域扩容要求，需要划分分段扩容的区域和确定区域施工的先后顺序。
优选的，所述的不同区域扩容要求，是指为了在SAGD生产阶段实现蒸汽腔沿水平段均匀发育的目的，需要在水平段形成渗透性不同的扩容区。
优选的，所述的分段扩容的施工先后，按照水平段初始渗透性由差至优的顺序进行。
优选的，步骤六中，所述的分段扩容施工，其具体的方法如下所示：
1）首先向注入井或生产井中注入暂堵材料，再通过长管和短管注水/排水调整暂堵材料在井筒中的位置，使暂堵材料先处于水平段渗透性较好的区域；
2）向长管或短管中注入热水，使热水充满水平段渗透性较差的区域，并向井筒内持续注水、形成增压、进行水力扩容；
3）排出或重新充入暂堵材料，同样通过长管和短管注水/排水调整暂堵材料在井筒中的位置，使暂堵材料处于已扩容区域；
4）向长管或短管中注入水，是使水充满水平段渗透性较好的区域，并向井筒内持续注水、形成增压、进行水力扩容。
优选的，所述的暂堵材料，其粘度大于扩容作业所用的水，使用的暂堵材料的粘度根据地质解释的流体流度计算得到。
优选的，注水/排水调整暂堵材料的原理是暂堵材料与水是两相流体，两相流体接触后会形成明显的接触面、互不相容，通过长管/短管注水即可驱动暂堵材料在井筒中流动，再通过计算和控制注水量，准确地调整暂堵材料在井筒中的位置。
优选的，暂堵材料的封堵原理是暂堵材料的粘度和扩散性均远大于水，当暂堵材料和水同时在水平井筒内增压时，暂堵材料不能进入地层，但水可以进入地层，进行水力扩容；在水平井筒内，即使暂堵材料和热水处于相同的压力，暂堵材料填充区域不能形成扩容区，水填充区域可以形成扩容区。
优选的，步骤七中，所述的水平井组之间的温度连通性判断方法是向注入井中注入热水，同时监测生产井水平方向上各温度传感器的变化。
优选的，步骤八中，所述的蒸汽循环，其蒸汽注入压力应高于储层的孔隙压力，低于地层的最小主应力。
优选的，步骤八中，所述的转产标准为当注汽井与生产井间温度达到80℃以上时，标志着注汽井与生产井间已建立有效泄油通道，以此判断是否可以停止蒸汽循环，进入SAGD生产阶段。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对水平段的不同区域进行分段扩容，达到SAGD生产阶段蒸汽腔沿水平段均匀发育的目的。本方法的特点是：1）根据水平段的地质情况，采用分段扩容，有针对性地改造稠油储层；2）利用暂堵材料对水平井进行分段，相对于封隔器进行水平井分段操作简单、成本低；3）可以在SAGD水平井组的跟部和趾部分别产生不同的渗透性的扩容区，限制完井结构对蒸汽腔非均匀发育的影响。
附图说明
图1：水平井组组在稠油储层中的布置示意图；
图2：经典的SAGD水平井完井结构示意图；
图3：暂堵分段扩容区域划分的示例图；
图4：暂堵分段扩容施工流程的示意图，包括图4a、图4b、图4c、图4d；
图5：暂堵分段扩容产生扩容区的示意图；
图6：SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造流程图；
图中：稠油油砂储层1、水平井组附近不同渗透性的夹层2、水平井组上方的夹层3、注入井4、生产井5、水平井组中的短管6、水平井组组中的长管7、割缝筛管8、水平井组跟部9、水平井组趾部10、分段扩容“区域1”11、分段扩容“区域2”12、暂堵材料13、井筒中的注水段14。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
SAGD水平井组在稠油储层中布置如图1所示，SAGD水平井组基本保持平行，在垂直方向上保持共面，上部水平井为注入井，下部水平井位生产井。
如图1所示，由于储层非均质性的影响，SAGD水平井组沿水平方向延伸时，储层的渗透性会发生较大程度的波动，所以传统的SAGD快速预热技术难以使整个水平段产生均匀的扩容区。
另外，由于完井结构的影响，整个水平段的吸液能力也具有较大的差异，通常水平井跟部的吸液能力远大于趾部的吸液能力，这造成在蒸汽循环时，往往在跟部优先形成流动通道，导致注入蒸汽无法有效加热趾部，形成非均匀的蒸汽腔。
图2是一个经典的SAGD水平井完井结构示意图，水平井裸眼段并未固井，而是在该段***一条经过预先割缝处理的筛管，筛管内布置两根管道，一根管道位于水平井的末端（趾部），称为长管；另一根管道位于水平井的开始端（跟部），称为短管。根据储层的地质情况，水平井的方向和完井方式可能发生变化，本发明不限制SAGD井组的钻井和完井方式。
选择同一区块，地质条件相对稳定的区域（避免天然裂隙发育区、断层发育区、区块边缘等区域），通过小型水力压裂等方法测试该区域盖层、储层、底层岩石的最小地层压力，为后续水力扩容作业提供基础数据。
SAGD水平井组完井后，首先进行蒸汽循环，向注入井和生产井的长管中注入蒸汽，并同时从注入井和生产井的短管中排除冷凝水，循环时间大约为5至7天。
蒸汽循环作业结束后，开始进行洗井，洗井的目的是排出井筒中的砂粒、稠油和完井过程中的堵塞物，防止堵塞物影响扩容施工。洗井时应采用热水，温度为70至80℃最为合适，这是为了防止稠油因温度下降，粘度降低，在井筒中沉积。在洗井的过程中，从长管注热水，从短管排出废水，并观察排出的废水中不含有稠油和砂粒时，即可停止洗井作业。
洗井作业结束后，开始进行水平井组状态改造，水平井组状态改造的目的是，改变井筒周围储层的原始地应力和含水饱和度，以有利于分段扩容时形成垂直于水平段的扩容区。水平井组状态改造时，可以通过向长管和短管同时注热水，或长管注入、短管回流稳压的方式进行热水注入，这决定于双井间储层的吸水能力。
水平井组状态改造与注入热水在储层中的压力扩散密切相关，注入热水压力在储层中的扩散速度越快，水平井组状态改造速度越快。水平井组状态改造过程中，可以通过变压测试来计算已完成地应力改造的储层区域，检验水平井组之间的孔隙水压和温度是否已经互相连通，当双井之间的孔隙水压和温度已互相作用后，即可结束水平井组状态改造作业。
水平井组状态改造作业结束后，开始进行水平井暂堵分段扩容。首先，根据井组之间水平段的渗透率和孔隙率的高低将水平段划分为两个区域。再根据各区域原始渗透率和孔隙率的高低，决定各区域的施工顺序。
图3是一个暂堵分段扩容区域划分的示例，根据渗透率和孔隙率的差异，将水平段分为了两个区域。在根据区域渗透率和孔隙率的差异，确定分段扩容施工的顺序依次为区域1和2。
根据各区域水平段的长度和井筒的面积计算出各区域需要注入的暂堵材料的体积，并计算出推动暂堵材料需要的注入的水的体积。
图4是一个暂堵分段扩容施工过程的示意图，先按照计算得到的暂堵材料注入体积，通过长管向水平井中注入暂堵材料，直到暂堵材料充满整个区域2。在通过短管向水平井的区域1充水，直到水完全充满区域1后关闭长管，持续向短管注水增压，对区域1进行分段体积扩容。
暂堵分段扩容可以在单井中或双井中同时进行。当采用双井同时进行分段扩容时，双井中暂堵材料的封堵区域需要保持一致。随着分段扩容的进行，双井之间扩容区一旦连通，双井中的压力就会互相响应，这标志着该区域内双井之间已形成了扩容区，即可停止该区域内的扩容。
如图4b所示，完成区域1分段扩容后，首先长管注水、短管排水，水平井筒内的暂堵材料向区域1（跟部）移动，当在短管中发现有暂堵材料流出时，即可暂时停止注水。再根据封堵区域1和区域2所需的暂堵材料体积，选择向井筒中继续充入或排出暂堵材料。由于区域2的体积大于区域1的体积，所以在本示例中，需要将暂堵材料推送至短管后，再通过短管排除将一定体积的暂堵材料排出井筒。重新向长管中注水，在短管中排除暂堵材料，当原有的暂堵材料的体积减去排出的暂堵材料的体积达到封堵区域1所需的体积时，即可关闭短管，保持长管持续注水增压，对区域2进行分段扩容。
若在对区域2进行分段扩容时，发现双井之间的压力有较好的响应（比如一口井压力增加，另外一口井的压力随即增加），这说明已产生扩容区的区域1对区域2的扩容施工产生了影响，暂堵材料对区域1的封堵不合格，这时需要重新向短管中注入暂堵材料，保证对区域1的封堵。
双井或单井经过持续注入、增压后，区域2内双井之间会形成扩容区，并连接双井，同样可以采用双井中的压力互相响应来判断区域2内双井之间的扩容区是否已经连通。
如图5所示，按照上述步骤，即可在SAGD水平井组之间产生渗透性不同的扩容区。然后打开短管，并持续向长管中注水，驱赶暂堵材料从短管中流出（若采用可降解的暂堵材料进行分段扩容时，在分段扩容结束后，可等待暂堵材料自动降解后，进行下一步的施工）。
当SAGD水平井组暂堵分段扩容施工结束后，开始向水平井组中同时大排量的注入热水，通过排量控制和压力控制使已形成的扩容区沿水平段均匀扩展。当向注入井中大排量注入热水时，还可以通过生产井水平段布置的压力传感器来判断两井之间的温度连通。
当整个扩容作业施工结束后，开始向水平井组组中的长管同时注入蒸汽，并通过短管排除冷凝水，进行蒸汽循环。当水平井组之间形成均匀热连通之后，即可转入SAGD生产阶段。
发明的目的是SAGD水平井组在生产阶段的均匀动用（蒸汽腔的均匀发育），而不是单纯的追求在在SAGD扩容阶段生产均匀的扩容区。由于储层渗透性和完井结构等影响，需要沿水平段在不同区域产生不同渗透性的扩容区，以实现蒸汽腔沿水平段均匀发育。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、测取油藏的最小原始地应力的大小和方向；
步骤二、在所述油藏的储层中按垂直方向的高低钻得一对水平井组，底部的水平井称为生产井，上部的水平井称为注入井，并在水平井组的开始端和末端各布置一根管道，分别称为长管和短管；
步骤三、向SAGD水平井组中注入蒸汽，进行5至7天的蒸汽循环，注入蒸汽的压力小于原始地层压力，预热SAGD水平井组周围的储层，清除井组内的稠油沉积；
步骤四、向SAGD水平井组中注入热水，进行热水循环，清洗井筒内的油砂、稠油等沉积物，保证井筒的畅通；
步骤五、根据储层地质情况，选取单井或双井同时注入热水，改变储层原始地应力以及含水饱和度；
步骤六、根据前期SAGD井组的测井数据，对暂堵分段扩容方案进行设计，并根据方案进行分段扩容施工；
步骤七、大排量注入热水，扩展扩容区并判断水平井组之间的温度连通性；
步骤八、在SAGD水平井组中同时进行蒸汽循环，直到井组实现热连通，达到转产条件。
2.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤一中，所述的最小原始地应力是分段扩容进行压力控制的重要参数。
3.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：钻得的水平井组保持两井平行，并且在垂直方向上共面。
4.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤二中，短管布置看水平井组的开始端，即为跟部，长管布置于水平井组的末端，即为趾部。
5.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤三中，蒸汽循环是指通过长管向水平井组中注入蒸汽，通过短管排出水平井组中的冷凝水，达到加热储层的目的。
6.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤四中，热水循环采用的热水温度为70-80℃。
7.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤五中，注入热水的压力需要低于地层最小主应力；在热水注入的过程中，全程监测并控制注入压力，及时调整热水注入速度，防止在水平井组之间形成宏观的张拉裂缝。
8.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤五中，井筒周围地应力的调整主要通过两个原理：1）多孔弹性原理，注入的热水在储层油砂中的扩散，改变井筒周围的孔隙压力；2）热弹性原理，注入的热水可以加热储层，使井筒周围的储层产生热应力。
9.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：在步骤六中，暂堵分段扩容方案的设计依据是水平段原始渗透性差异和不同区域扩容要求，需要划分分段扩容的区域和确定区域施工的先后顺序。
10.根据权利要求9所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：所述的不同区域扩容要求，是指为了在SAGD生产阶段实现蒸汽腔沿水平段均匀发育的目的，需要在水平段形成渗透性不同的扩容区。
11.根据权利要求9所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：所述的分段扩容的施工先后，按照水平段初始渗透性由差至优的顺序进行。
12.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：步骤六中，所述的分段扩容施工，其具体的方法如下所示：
1）首先向注入井或生产井中注入暂堵材料，再通过长管和短管注水/排水调整暂堵材料在井筒中的位置，使暂堵材料先处于水平段渗透性较好的区域；
2）向长管或短管中注入热水，使热水充满水平段渗透性较差的区域，并向井筒内持续注水、形成增压、进行水力扩容；
3）排出或重新充入暂堵材料，同样通过长管和短管注水/排水调整暂堵材料在井筒中的位置，使暂堵材料处于已扩容区域；
4）向长管或短管中注入水，是使水充满水平段渗透性较好的区域，并向井筒内持续注水、形成增压、进行水力扩容。
13.根据权利要求12所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：所述的暂堵材料，其粘度大于扩容作业所用的水，使用的暂堵材料的粘度根据地质解释的流体流度计算得到。
14.根据权利要求12所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：注水/排水调整暂堵材料的原理是暂堵材料与水是两相流体，两相流体接触后会形成明显的接触面、互不相容，通过长管/短管注水即可驱动暂堵材料在井筒中流动，再通过计算和控制注水量，准确地调整暂堵材料在井筒中的位置。
15.根据权利要求12所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：暂堵材料的封堵原理是暂堵材料的粘度和扩散性均远大于水，当暂堵材料和水同时在水平井筒内增压时，暂堵材料不能进入地层，但水可以进入地层，进行水力扩容；在水平井筒内，即使暂堵材料和热水处于相同的压力，暂堵材料填充区域不能形成扩容区，水填充区域可以形成扩容区。
16.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：步骤七中，所述的水平井组之间的温度连通性判断方法是向注入井中注入热水，同时监测生产井水平方向上各温度传感器的变化。
17.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：步骤八中，所述的蒸汽循环，其蒸汽注入压力应高于储层的孔隙压力，低于地层的最小主应力。
18.根据权利要求1所述的一种SAGD水平井组暂堵分段扩容储层改造方法，其特征在于：步骤八中，所述的转产标准为当注汽井与生产井间温度达到80℃以上时，标志着注汽井与生产井间已建立有效泄油通道，以此判断是否可以停止蒸汽循环，进入SAGD生产阶段。
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