專利名稱：油坑完井法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油開(kāi)采技術(shù)，特別是石油開(kāi)采中的完井方法，即油坑完進(jìn)法。
在一百多年的開(kāi)采石油事業(yè)中，目前從一個(gè)油藏平均僅能采出34%的原始地質(zhì)儲(chǔ)量。這說(shuō)明原油采收率還很低，還有大量原油儲(chǔ)藏在油層中。若想采出更多的原油必須改進(jìn)完井方法，為順利采出原油打好基礎(chǔ)。
對(duì)各種完井方法的共同要求是1.有效地連通井底和油氣層，減少油氣流阻力。
2.妥善地封隔油、氣、水層，防止各層之間互相竄擾。
3.克服井壁坍塌和油層出砂影響，保證油氣井長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。
4.能夠進(jìn)行進(jìn)一步壓裂、酸化等增產(chǎn)措施及便于修井工作。
5.工藝簡(jiǎn)便，完井速度高。
現(xiàn)在廣泛采用的完井方法是射孔完井法，這種完井方法有一些優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些問(wèn)題，如油氣層受洗井液和水泥漿的侵害較為嚴(yán)重，油氣層與井底連通面積比較小，油氣流入井內(nèi)的阻力比較大。這些問(wèn)題防礙了原油采收率的提高。與本發(fā)明技術(shù)最為接近的是裸眼完井法。裸眼完井法的最大優(yōu)點(diǎn)是油氣層直接和井底相通，油氣流入井內(nèi)的阻力小。裸眼完井法的缺點(diǎn)是(1)不能克服井壁坍塌和油層出砂對(duì)油井生產(chǎn)的影響。(2)不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油、氣、水層的相互干擾。(3)無(wú)法進(jìn)行選擇性酸化或壓裂。
本發(fā)明的目的在于提供一種出油率高，油、氣、水層不相互竄擾，工藝簡(jiǎn)單的完井方法。
本發(fā)明提供的石油開(kāi)采過(guò)程中的完井技術(shù)，需先打一口裸眼井，可以在鉆穿生產(chǎn)油層(1)之后將油層套管(2)下到油氣層頂端，也可以先下油層套管(2)，然后再鉆穿生產(chǎn)油層(1)，其特征在于在井底部生產(chǎn)油層(1)中形成一個(gè)油坑(3)，井壁與豎直方向的夾角θ在0～70℃之間，容積在10～5000米3之間。
油坑完井具有下述優(yōu)點(diǎn)1)在油坑形成的過(guò)程中清除被侵害的油氣層，為在鉆井生產(chǎn)層過(guò)程中使用含有固相的泥漿和洗井液解除后顧之憂。
2)省去了影響油氣層與油井之間油氣流通的人為障礙套管和水泥環(huán)。使油氣層與井底全部連通，消除了油氣流入井內(nèi)的阻力，為油氣長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
上面的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是射孔完井的主要缺點(diǎn)。
3)克服油層坍塌和出砂。自然界的江河湖海與水接觸的岸邊除碉石外都是傾斜的，也就是塌落地層與流體接觸的邊界不能是豎直的，如果是必然不穩(wěn)定，最后塌落成斜坡。對(duì)于油氣井，又有一定壓力和速度的油氣流的沖刷，裸眼井塌落和出砂是不可避免的。對(duì)射孔井雖有套管和水泥環(huán)的存在，由于近井油層有大量射孔，這類似于螻蟻之穴;加上油氣流的沖刷和油層的易塌落性必然“一潰千里”。塌落的油砂被油氣流帶入井中，其表現(xiàn)就是油層出砂，實(shí)質(zhì)是近井油層塌落。
對(duì)于油層內(nèi)部，由于油層孔隙很小，又有膠結(jié)物把砂子膠結(jié)在一起，所以油層內(nèi)部的砂子流出來(lái)的機(jī)會(huì)很少。如果不是這樣，就應(yīng)該是所有塌落的油層都應(yīng)大量出砂，這與事實(shí)不符。
油坑完井法則遵循大自然的客觀規(guī)律，不同強(qiáng)度的油氣層形成不同斜度的斜坡，在油氣生產(chǎn)中，這斜坡是不易變化的，如同江河湖海的陸地斜坡很少變化一樣。另外油坑很大，貯油很多，油層到油坑的滲油面積又很大，所以油氣流的沖力不大，這也減少油層塌落。
歸結(jié)起來(lái)油坑完井克服油層塌落和出砂在于①井壁傾斜;②沒(méi)有射孔;③滲油面積大，油氣流動(dòng)力小。這些是射孔完井做不到的。
4)自然除砂和除水。如果油層出砂，原油進(jìn)入油坑向油管流動(dòng)時(shí)，原油攜帶的泥砂會(huì)下沉到油坑的底部，油層出來(lái)的水也落入油坑的底部。由于油坑中沒(méi)有毛細(xì)空間，所以油坑中的氣、油和水也就沒(méi)有過(guò)渡帶，按比重分層。尤其油坑很大，這就克服了不同壓力的油氣和水之間的互相竄擾。這種自然除砂和除水省去了人工防砂和堵水，而且砂子和水被除到對(duì)油氣流通沒(méi)有影響的地方。
5)除砂效果好由于油氣流進(jìn)入井壁(斜坡)的速度不大，因而對(duì)井壁的沖刷不大，井壁也就不易塌落，即油層不易出砂。原油中泥砂越少，對(duì)抽油機(jī)和油管磨損越小。
6)不用酸化、壓裂。因?yàn)橐话闼峄毫讯荚诮貛?，一米左右。而油坑完井的徑向尺寸平均為幾米到十幾米，甚至幾十?與油層厚度有關(guān))，比酸化、壓裂的范圍大的多。油坑內(nèi)氣、油和水，無(wú)任何堵塞，因而用不著酸化、壓裂，油氣流暢通無(wú)阻。
7)工藝簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益好。由于油坑完井省去了下列工序射孔、防砂、堵水、酸化和壓裂，只有形成油坑這一個(gè)工序。節(jié)省了大量的時(shí)間和原材料，因而工藝簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益好。
下面通過(guò)實(shí)施例詳敘述本發(fā)明。
附

圖1為噴射器的示意圖;
附圖2為油坑形狀示意圖，左側(cè)為有底水的，右側(cè)為無(wú)底水的。
實(shí)施例1攜砂法，適用于塌落油層先打一口裸眼井(根據(jù)實(shí)際情況用先期裸眼完井或后期裸眼完井，下同)，在裸眼井的基礎(chǔ)上利用原油作為攜砂液來(lái)代替泥漿，并把鉆頭換上噴射器(4)。噴射器有兩個(gè)對(duì)稱配置的噴射孔和一個(gè)向下的噴射孔，噴射孔內(nèi)裝有耐磨的噴嘴，箭頭為攜砂液的噴射方向。攜砂液的作用主要是把油砂噴射下來(lái)并帶到地面，以形成需要大小的油坑(3)。
工作時(shí)噴射器不停地旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，攜砂液從噴射器的射孔射出。水平射到油(1)、氣(15)層上，油砂被噴射下來(lái)，向下射流是噴射器下移時(shí)將它下面的泥砂射開(kāi)，使噴射器易于下移。隨著攜砂液的循環(huán)，油砂被帶到地面，經(jīng)過(guò)除砂裝置如旋流除砂器、沉砂池等泥砂被除掉，攜砂液重新打入井中，繼續(xù)循環(huán)攜砂。
由于攜砂液的沖力和油層的易塌落性，開(kāi)始形成一個(gè)小油坑。隨著攜砂液壓力的增加，油坑(3)逐漸擴(kuò)大，在一定的時(shí)間內(nèi)即可形成一個(gè)需要大小和深度的油坑(3)，如圖2所示，其形狀是有一定錐度的倒立的圓臺(tái)形。為了沉砂和不影響原油流入，油坑底部分別深入到底水層(6)或巖層(7)中，深入的深度和油層(1)厚度有關(guān)，厚油層深入的多一些。
當(dāng)油坑底面半徑r＝1米，側(cè)面和豎直方向的夾角為θ＝45°，油層厚度為h＝10米時(shí)，油坑容積為V＝π(r+h+tanθ)2h-1/2｛π[(r+htanθ)2-πr2］h｝＝πh/2[r2+(r+htanθ)2]＝1915(米3)如果在這個(gè)油坑中的抽油機(jī)每天以100立方米的能力抽油，同時(shí)中斷原油流入，則19.15天才能抽完。如果把這個(gè)油坑中的原油在豎直方向分成19.15個(gè)相等體積的園柱環(huán)，一個(gè)園柱環(huán)是100立方米，一天正好抽完一個(gè)。最外一個(gè)園柱環(huán)到達(dá)油管需要19.15天，在這19.15天里，其中的泥砂清除效果是可想而知的。從這個(gè)例子看出，油坑底面的直徑越大越好，這是可以理解的。
對(duì)于射孔完井的套管，看看它的儲(chǔ)油情況。用最大的套管，半徑9.5寸，10米厚油層，套管容積＝πR2h＝3.14×(9.5×0.025399)2×10＝1.8立方米，這1.8立方米不到半小時(shí)就抽完了，和19.15天比較，它的除砂砂效果可想而知了。
儲(chǔ)油不是目的，目的為了防砂和除水。油坑越大防砂水效果越好。利用公式可根據(jù)需要計(jì)算油坑的大小，即確定油坑的底面半徑。油坑容積和r2成正比，這是很有利的。
實(shí)施例2 自噴法自噴法也是適于易塌落油層，是在裸眼井的基礎(chǔ)上利用油層(1)的自噴壓力把油砂抽到地面，由于油層(1)易塌落形成一個(gè)漏斗形的油坑(3)。
攜砂法和自噴法形成的油坑不一樣，攜砂法形成的油坑大，底部有一定的容積，為采油時(shí)除砂帶來(lái)好處，這對(duì)于不能自噴的油層是必須采用的一種方法。自噴法工藝簡(jiǎn)單，但形成的油坑底部小，除砂效果差，有可能影響采收率。如果把攜砂法和自噴法結(jié)合起來(lái)，那就好多了，即利用自噴法先形成一個(gè)圓錐形油坑，然后用攜砂法再形成一個(gè)較大的油坑，既快又好。
對(duì)于易塌落的幾十米深的厚油層一次形成油坑有困難可分幾次完成，即在裸眼井基礎(chǔ)上先形成一個(gè)一定深度的油坑，經(jīng)一段時(shí)間采完油后，再加深油坑，采完后再進(jìn)一步加深，一直到底水層或巖層為止，每次加深的深度要根據(jù)油層強(qiáng)度等性質(zhì)決定。
對(duì)于不易塌落的較硬油層，在打完裸眼井后，用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔和水力噴砂，形成一個(gè)具有一定半徑的圓柱形油坑。
油坑完井法基本上是利用油層的一些特性和自然界中事物的一些客觀規(guī)律。如利用油層的易塌落性來(lái)形成油坑，同時(shí)又消除了侵害層，使油氣層和油井充分連通，減少油氣向井內(nèi)流動(dòng)的阻力;利用油坑消除毛吸層，使氣、油、水和砂在油坑中按比重自然分層，避免不同壓力的油氣水層之間互相竄擾，有利于油、氣分采;利用油坑斜坡減少油氣層塌落和出砂;利用砂水比重大的特點(diǎn)，使砂水自然落入油坑底部，自然清除;利用采油層期油坑油面和它遠(yuǎn)處油層油面之間的高度差大，使油易于自然溶進(jìn)油坑中;利用油坑儲(chǔ)油、沉砂和高速開(kāi)采，省去壓裂、酸化等。所有這些除形成油坑外都是自然進(jìn)行的，給油氣開(kāi)采帶來(lái)許多有利條件，這就是油坑完井法的特點(diǎn)。因而工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益好，采收率高。油坑完井法也適用于注水井。油坑是電解采油法的電解池，沒(méi)有油坑完井就沒(méi)有電解采油。
油坑完井用于注蒸汽采油的注入井是非常有利的，沒(méi)有蒸汽注入阻力，而且均勻，這時(shí)的油坑底部到油層的底部為止，以免受底水的影響。
油坑完井用于注蒸汽采油的注入井是非常有利的，沒(méi)有蒸汽注入阻力，而且均勻，這時(shí)的油坑底部到油層的底部為止，以免受底水的影響。
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權(quán)利要求
1.一種石油開(kāi)采過(guò)程中的完井技術(shù)，需先打一口裸眼井，可以在鉆穿生產(chǎn)油層(1)之后將油層套管(2)下到油氣層頂端，也可以先下油層套管(2)，然后再鉆穿生產(chǎn)油層(1)，其特征在于在井底部生產(chǎn)油層(1)中形成一個(gè)油坑(3)，井壁與豎直方向的夾角θ在0～70℃之間，容積在10～5000米3之間。
2.按權(quán)利要求1所述的完井技術(shù)，其特征在于，當(dāng)井下壓力較大且油層易塌落時(shí)，可在裸眼井的基礎(chǔ)上利用油層的自噴壓力把油砂抽到地面，以形成一油坑，即自噴法。
3.按權(quán)利要求1所述的完井技術(shù)，其特征在于在裸眼井的基礎(chǔ)上，利用具有攜帶油砂能力的液體(攜砂液)如原油/無(wú)固相洗井液含有聚合物的洗井液來(lái)代替泥漿，并把鉆頭換上噴射器(4)，噴射器(4)不停地旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，攜砂液從噴射器(4)的射孔射出到油層(1)上，油砂被噴射下來(lái)，隨著攜砂液的循環(huán)，油砂被帶到地面，經(jīng)過(guò)除砂裝置除去泥砂，攜砂液重新打入井中循環(huán)攜砂直至形成一個(gè)具有一定容積的油坑。
全文摘要
一種石油開(kāi)采過(guò)程中的完井技術(shù)，需先打一口裸眼井，可以在鉆穿生產(chǎn)油層之后將油層套管下到油氣層頂端，也可以先下油層套管，然后再鉆穿生產(chǎn)層，其特征在于在井底部生產(chǎn)油層中形成一個(gè)油坑，井壁與豎直方向的夾角θ在0～70℃之間，容積在10～500米
文檔編號(hào)E21B43/00GK1104290SQ9311598
公開(kāi)日1995年6月28日 申請(qǐng)日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者李建國(guó) 申請(qǐng)人:李建國(guó)