一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法
【专利摘要】一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法，本发明渉及注热开采油气技术，解决现有技术在高温环境下极易导致固井套管、水泥环变形损坏，引发串汽、串油事故的技术问题。本发明的步骤是：在选定油页岩的目标原位注热区打钻，形成钻孔，在钻孔内间隔扩大钻孔直径形成圈槽；选择金属波纹管为固井套管，在固井套管外沿径向间隔焊接钢筋和钢丝；将已焊接钢筋和钢丝的固井套管压入钻孔内；采用耐高温水泥对固井套管与钻孔间隙压力注浆，耐高温水泥浆混入钢筋和钢丝固结形成水泥环，水泥环与地层形成齿状咬合结构。本发明用于油页岩原位注热开采油气，具有固井套管、水泥环、地层间胶结强度高，固井质量好，有效防止串汽、串油事故发生的优点。
【专利说明】
一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法
技术领域
[0001]本发明属于油页岩原位注热开采油气技术领域，具体涉及一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法，特别适用于油页岩原位注热开采油气，也适用于稠油、油砂注热开采。
【背景技术】
[0002]目前，在稠油热采开发过程中，固井是一个重要的技术环节，在“套管-水泥环-地层”组合体中，经常由于不均匀热膨胀而导致套管和水泥环发生变形损坏，特别是在套管和水泥环接触面、水泥环和地层接触面间更易产生离层，不能成为整体，导致现场出现串汽、串油事故。现有技术的主要解决办法是:在水泥中增加不同种类的添加剂，提高水泥胶结强度以改进固井质量，这种措施在实际运用过程中能起到一定效果，但随注热温度不断升高，并不能完全避免串汽、串油事故的发生。因此，必须改变现有固井技术的结构方法，从根本上增强套管、水泥环、地层间的胶结强度，以防止发生串汽、串油事故。
[0003]油页岩中有机质热解产出油气的温度区间在300?500°C范围内，因此，在油页岩原位注热开采油气过程中，要求锅炉蒸汽注入温度要达到600°C以上，比稠油热采蒸汽注入温度(250?350°C)高出近一倍。可想而知，当蒸汽温度达到600°C以上，如此更高温极易导致套管、水泥环发生变形损坏，引发的串汽、串油事故将更加频繁。因此，采用水泥中增加添加剂提高固井质量的方法在油页岩原位注热开采油气领域中并不适用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法，解决现有技术的固井方法在高温环境下极易导致固井套管、水泥环发生变形损坏，引发串汽、串油事故的技术问题。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种油页岩原位注热开采钻井的固井方法，其特征在于:所述油页岩原位注热开采钻井的固井方法的具体步骤是:
[0007]1、在选定油页岩的目标原位注热区打钻，形成钻孔，然后在钻孔内间隔一定长度，扩大地层钻孔直径形成圈槽，所述圈槽的深度H=30?I OOmm ；
[0008]2、选择金属波纹管为固井套管，在所述固井套管外沿径向间隔均匀焊接钢筋和钢丝，所述钢丝的位置与所述圈槽的位置对应；
[0009]3、将已焊接所述钢筋和钢丝的所述固井套管压入钻孔内，所述钢丝深入所述圈槽的深度为5?30mm;
[0010]4、采用耐高温水泥对所述固井套管与钻孔间隙进行压力注浆，耐高温水泥浆混入所述钢筋和钢丝后固结，形成水泥环，所述水泥环与地层形成齿状咬合结构。
[0011]进一步，所述钢筋的直径di = 3.0?20謹。
[0012]进一步，所述钢丝的直径d2 = 0.1?3.0臟。
[0013]进一步，所述钢筋和钢丝的轴向与所述固井套管的轴向呈80?90°夹角。
[0014]本发明具有如下显著进步和有益效果:
[0015]I)固井耐高温水泥中加入钢丝和钢筋，极大增强了固井套管、水泥环、地层间的胶结强度，提高了固井质量，避免因固井套管和水泥环受热变形损坏后发生串汽、串油事故。
[0016]2)耐高温水泥填满钻孔内圈槽后固结，使地层与水泥环间产生齿状咬合力而成为一体，极大增强了 “固井套管-水泥环-地层”组合体的整体抗变形能力和防渗漏能力。
[0017]本发明用于油页岩原位注热开采油气，具有固井套管、水泥环、地层间的胶结强度高，固井质量好，有效防止串汽、串油事故发生的优点。
【附图说明】
[0018]图1是一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法的示意图；
[0019]图2是图1的A—A#lj面不意图；
[0020]图3是图1的B—B#lj面不意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图对本发明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，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其他实施例，都属于本发明保护范围。
[0022]实施例1
[0023]如图1、2、3所示，一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法的具体步骤:
[0024]1、在选定油页岩6的目标原位注热区打钻，形成内径D = 450mm的钻孔，然后在钻孔内间隔一定长度，扩大地层钻孔直径形成圈槽I，所述圈槽I的深度H=30mm;
[0025]2、选择直SD1 = 300mm的金属波纹管为固井套管2，在所述固井套管2外沿径向间隔均匀焊接钢筋3和钢丝4，所述钢丝4的位置与所述圈槽I的位置对应；
[0026]3、将已焊接所述钢筋3和钢丝4的所述固井套管2压入钻孔内，所述钢丝4深入所述圈槽I的深度为5mm;
[0027]4、采用耐高温水泥对所述固井套管2与钻孔间隙进行压力注浆，耐高温水泥浆混入所述钢筋3和钢丝4后固结，形成水泥环5，所述水泥环5与地层7形成齿状咬合结构。
[0028]步骤2中:所述钢筋3的直径di = 3.0mm。
[0029]步骤2中:所述钢丝4的直径d2 = 0.1mm。
[0030]步骤2中:所述钢筋3和钢丝4的轴向与所述固井套管2的轴向呈80°夹角。
[0031]实施例2
[0032]如图1、2、3所示，一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法的具体步骤:
[0033]1、在选定油页岩6的目标原位注热区打钻，形成内径D = 650mm的钻孔，然后在钻孔内间隔一定长度，扩大地层钻孔直径形成圈槽I，所述圈槽I的深度H=10mm;
[0034]2、选择直SD1 = 450mm的金属波纹管为固井套管2，在所述固井套管2外沿径向间隔均匀焊接钢筋3和钢丝4，所述钢丝4的位置与所述圈槽I的位置对应；
[0035]3、将已焊接所述钢筋3和钢丝4的所述固井套管2压入钻孔内，所述钢丝4深入所述圈槽I的深度为30mm;
[0036]4、采用耐高温水泥对所述固井套管2与钻孔间隙进行压力注浆，耐高温水泥浆混入所述钢筋3和钢丝4后固结，形成水泥环5，所述水泥环5与地层7形成齿状咬合结构。
[0037]步骤2中:所述钢筋3的直径di = 20mm。
[0038]步骤2中:所述钢丝4的直径d2 = 3.0_。
[0039]步骤2中:所述钢筋3和钢丝4的轴向与所述固井套管2的轴向呈90°夹角。
[0040]实施例3
[0041]如图1、2、3所示，一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法的具体步骤:
[0042]1、在选定油页岩6的目标原位注热区打钻，形成内径D = 550mm的钻孔，然后在钻孔内间隔一定长度，扩大地层钻孔直径形成圈槽I，所述圈槽I的深度H=60mm;
[0043]2、选择直SD1 = SSOmm的金属波纹管为固井套管2，在所述固井套管2外沿径向间隔均匀焊接钢筋3和钢丝4，所述钢丝4的位置与所述圈槽I的位置对应；
[0044]3、将已焊接所述钢筋3和钢丝4的所述固井套管2压入钻孔内，所述钢丝4深入所述圈槽I的深度为15mm;
[0045]4、采用耐高温水泥对所述固井套管2与钻孔间隙进行压力注浆，耐高温水泥浆混入所述钢筋3和钢丝4后固结，形成水泥环5，所述水泥环5与地层7形成齿状咬合结构。
[0046]步骤2中:所述钢筋3的直径di = 10mm。
[0047]步骤2中:所述钢丝4的直径d2= 1.0_。
[0048]步骤2中:所述钢筋3和钢丝4的轴向与所述固井套管2的轴向呈85°夹角。
[0049]本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种油页岩原位注热开采钻井的固井方法，其特征在于:所述油页岩原位注热开采钻井的固井方法的具体步骤是: ①在选定油页岩(6)的目标原位注热区打钻，形成钻孔，然后在钻孔内间隔一定长度，扩大地层钻孔直径形成圈槽(I)，所述圈槽(I)的深度H=30?10mm; ②选择金属波纹管为固井套管(2)，在所述固井套管(2)外沿径向间隔均匀焊接钢筋(3)和钢丝(4)，所述钢丝(4)的位置与所述圈槽(I)的位置对应； ③将已焊接所述钢筋(3)和钢丝(4)的所述固井套管(2)压入钻孔内，所述钢丝(4)深入所述圈槽(I)的深度为5?30mm; ④采用耐高温水泥对所述固井套管(2)与钻孔间隙进行压力注浆，耐高温水泥浆混入所述钢筋(3)和钢丝(4)后固结，形成水泥环(5)，所述水泥环(5)与地层(7)形成齿状咬合结构。2.根据权利要求1所述的油页岩原位注热开采钻井的固井方法，其特征在于:所述钢筋(3)的直径di = 3.0?20mm。3.根据权利要求1所述的油页岩原位注热开采钻井的固井方法，其特征在于:所述钢丝(4)的直径d2= 0.1?3.0mmo4.根据权利要求1所述的油页岩原位注热开采钻井的固井方法，其特征在于:所述钢筋(3)和钢丝(4)的轴向与所述固井套管(2)的轴向呈80?90°夹角。
【文档编号】E21B7/20GK105952414SQ201610327008
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】康志勤, 赵阳升, 杨栋, 梁卫国, 赵静, 耿毅德
【申请人】太原理工大学