一种水平井自生混相热流体采油方法的完井工艺与流程

石油与天然气生产，完井，属石油开采领域。

背景技术：

目前的稠油油藏的开发基本以热采为主，主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱，火烧油层技术，井下电加热技术以及井下自生混相热流体采油技术。

井下自生混相热流体采油技术主要原理为：在油田注入井底部、油层上部布置井下混相热流体发生器，在地面布置其配套供给系统；通过供给系统向井下混相热流体发生器提供氧化剂、燃料和水，在井下形成混相燃烧生成高温蒸汽和二氧化碳，并随之注入油层中进行驱油，混相热流体中的二氧化碳和高温蒸汽可以对原油进行改质，减少原油中重质、胶质、沥青质的含量，起到降低原油粘度、增加其流动性的作用，使其更易于被采出。

混相热流体为燃烧生成的烟道气和高温蒸汽混合物，在驱油过程中高温混相热流体会接触套管与油层之间的水泥封堵层，长期接触会对水泥封堵层造成不可逆的损伤，造成套管与地层之间发生气窜，严重的可以从地面看到冒汽，因此对钻完井及固井工艺技术要求较高。

水平井注气时，由于地层的非均质性，注气过程极易发生气窜，形成无效气循环，极大增加了采油成本；水平井注入高温流体时，水平井脚跟处易老化、腐蚀、穿孔，导致修井次数增加、注入流体波及面积不均匀，极大的增加了采油成本。

针对上述问题，本发明提供一种水平井自生混相热流体采油方法的完井工艺，避免混相热流体驱替时发生套管与地层之间气窜，增加井筒的使用寿命；通过加设喷射保护层可减少水平井脚跟处老化、腐蚀、穿孔的几率；通过阶梯式射孔使水平段注气更为均匀，减少水平段气窜几率。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种水平井自生混相热流体采油方法的完井工艺，所述工艺包括：在油田钻井过程中，钻头距目标油层50-300米时更换扩孔钻头，通过扩孔钻头继续钻入形成油层上部50-300米高的扩孔段，直井段钻井完毕后在井筒中下入套管并在套管和地层之间的扩孔段加设水泥封堵层，待水泥封堵层凝固后，继续钻入水平井段，水平井段钻井完毕后进行射孔完井作业，射孔方式采取阶梯式射孔，并在水平井的直井段和水平段相连处加设喷射保护层。

所述扩孔段井筒直径相对其上部未扩孔井筒直径增加20-80厘米，从而使水泥封堵层直径增加，以达到增强封堵性、稳定性作用。

所述封堵层为水泥与蒙脱石混合物，蒙脱石质量比为5-10％其余成分为水泥，所述水泥选择api分级中e、f级。

所述蒙脱石粒径范围为0.01-0.1毫米，0.01-0.1毫米粒径蒙脱石可以有效均匀分部与水泥中，且蒙脱石具有吸水膨胀的特性，在注入混相热流体时，如果混相热流体中的蒸汽透过水泥进入封堵层内部，蒙脱石可有效吸收蒸汽并膨胀，以阻断后续蒸汽渗透，且0.01-0.1毫米粒径的蒙脱石吸水膨胀后，不会对封堵层造成危害。

所述阶梯式射孔具体为水平段射孔完井，将水平段自脚尖处至脚跟处分为等长四段，且四段射孔密度之比为4:3:2:1，射孔密度为10-60孔/米，通过阶梯式射孔方式，可使注气过程中水平段吸气更为均匀，避免造成气窜，具体射孔密度可根据地层实际情况进行适当调整。

所述喷射保护层为表面光滑耐高温不锈钢体构成，厚度5-10毫米，长度5-30米，起到保护水平井脚跟处套管不被混相热流体腐蚀作用。

本发明实施例的有益效果在于：1)本发明工艺通过在井下形成扩孔段并在套管和地层中间加入水泥封堵层，扩孔段水泥封堵层相较传统完井水泥封堵层更为坚固，封堵效果更为显著；2)利用蒙脱石吸水膨胀的特性可有效防止注混相热流体采油时高温蒸汽对水泥封堵层和井筒造成的伤害，延长井筒的使用寿命；3)通过在人工井底加设喷射保护层，减少注混相热流体时对井底的腐蚀，延长井筒使用寿命；4)水平井段采取阶梯式射孔，可有效避免气窜发生，使注入油层中的混相热流体分部更为均匀。

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为一种水平井自生混相热流体采油方法的完井工艺井下示意图。

图2为水平段阶梯式射孔示意图。

图3-5为水平井网排布示意图。

附图标号：1、套管2、水平井直井段3、油层4、水平井水平段5、扩孔段6、水泥封堵层7、喷射保护层8、第一水平段9、第二水平段10、第三水平段、11第四水平段12、水平段射孔13、水平注入井14、水平生产井。

具体实施方式

本发明实施例提供一种水平井自生混相热流体采油方法的完井工艺，所述工艺包括：在钻井作业时，钻头距目标油层50-300米时更换扩孔钻头，通过扩孔钻头继续钻入形成油层上部50-300米高的扩孔段，直井段钻井完毕后在井筒中下入套管并在套管和地层之间的扩孔段加设水泥封堵层，待水泥封堵层凝固后，继续钻入水平井段，水平井段钻井完毕后进行射孔完井作业，射孔方式采取阶梯式射孔，并在水平井的直井段和水平段相连处加设喷射保护层。

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。

本发明实施例提供了一种水平井自生混相热流体采油方法的完井工艺，所述工艺包括如下步骤：

步骤一：如图1所示，钻井作业时，钻头距目标油层50-300米时更换扩孔钻头，通过扩孔钻头继续钻入形成油层3上部50-300米高的扩孔段5，扩孔段5相对其上部未扩孔井筒直径扩增加20-80厘米。

步骤二：直井段2钻井完毕后在井筒中下入套管1并在套管1和地层之间的扩孔段5加设水泥封堵层6，所述水泥封堵层6为水泥与蒙脱石混合物，蒙脱石质量比为5-10％其余成分为水泥，所述水泥选择api分级中e、f级，所述蒙脱石粒径为0.01-0.1毫米。

步骤三：待水泥封堵层凝固后，继续钻入水平井段4，水平井段4钻井完毕后进行射孔完井作业，射孔方式采取阶梯式射孔，如图2所示，阶梯式射孔具体为将水平段自脚尖处至脚跟处分为等长四段，且四段射孔密度之比为4:3:2:1，射孔密度为10-60孔/米。

步骤四：在水平井的直井段和水平段相连处加设喷射保护层7，喷射保护层7为表面光滑耐高温不锈钢体构成，厚度5-10毫米，长度5-30米，起到保护水平井脚跟处套管不被混相热流体腐蚀作用。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

某油田一个区块，油层深度2250米，油层厚度10米，原油粘度20000毫帕秒，布井方式水平井网，如图3所示，水平注入井与水平生产井同向分布，水平注入井水平段与水平生产井水平段呈横向错位分布，且水平注入井脚跟处位于水平生产井脚跟处后方300米，水平段长度为1000米，注入井距生产井400-500米，本实施例注入井距较近的生产井420米，距较远的生产井470米，设计注入混相热流体100吨/天，混相热流体温度为300度。

步骤一：钻井作业时，钻头距目标油层220米时更换扩孔钻头，通过扩孔钻头继续钻入形成油层上部220米高的扩孔段，扩孔段井筒直径相对其上部未扩孔井筒直径增加50厘米。

步骤二：直井段钻井完毕后在井筒中下入套管，套管与扩孔段同心布置，并在套管和地层之间的扩孔段加设水泥封堵层，所述封堵层中蒙脱石质量比为7％其余成分为水泥，水泥选择api分级中f级，所述蒙脱石粒径为0.05毫米。

步骤三：待水泥封堵层凝固后，继续钻入水平井段，水平井段钻井完毕后进行射孔完井作业，射孔方式采取阶梯式射孔，阶梯式射孔具体为将水平段自脚尖处至脚跟处分为4段，如图2所示，第一水平段射孔密度为10孔/米，第二水平段射孔密度为20孔/米，第三水平段射孔密度为30孔/米，第四水平段射孔密度为40孔/米。

步骤四：在水平井的直井段和水平段相连处加设喷射保护层，喷射保护层材质为耐高温不锈钢，长度为5米，厚度为5毫米。

完井作业完成后，可向井筒中下入井下混相热流体发生器并开始驱油操作。

实施例2：

某油田一个区块，油层深度900米，油层厚度12米，原油粘度5600毫帕秒，布井方式水平井网，如图4所示，水平注入井与水平生产井反向分布，水平注入井水平段与水平生产井水平段呈横向对其分布，水平段长度为1100米，注入井距生产井500-600米，本实施例注入井距较近的生产井530米，距较远的生产井580米。设计注入混相热流体140吨/天，混相热流体温度为140度。

步骤一：钻井作业时，钻头距目标油层50米时更换扩孔钻头，通过扩孔钻头继续钻入形成油层上部50米高的扩孔段，扩孔段井筒直径相对其上部未扩孔井筒直径增加20厘米。

步骤二：直井段钻井完毕后在井筒中下入套管，套管与扩孔段同心布置，并在套管和地层之间的扩孔段加设水泥封堵层，所述封堵层中蒙脱石质量比为5％其余成分为水泥，水泥选择api分级中e级，所述蒙脱石粒径为0.1毫米。

步骤三：待水泥封堵层凝固后，继续钻入水平井段，水平井段钻井完毕后进行射孔完井作业，射孔方式采取阶梯式射孔，阶梯式射孔具体为将水平段自脚尖处至脚跟处分为4段，如图2所示，第一水平段射孔密度为15孔/米，第二水平段射孔密度为30孔/米，第三水平段射孔密度为45孔/米，第四水平段射孔密度为60孔/米。

步骤四：在水平井的直井段和水平段相连处加设喷射保护层，喷射保护层材质为耐高温不锈钢，长度为30米，厚度为7毫米。

完井作业完成后，可向井筒中下入井下混相热流体发生器并开始驱油操作。

实施例3：

某油田一个区块，油层深度3100米，油层厚度30米，原油粘度14500毫帕秒，布井方式水平井网，如图5所示，水平注入井与水平生产井反向分布，水平注入井水平段与水平生产井水平段呈横向错位分布，且水平注入井脚跟处与水平生产井脚尖处前方400米，水平段长度为1300米，注入井距生产井700-800米，本实施例注入井距较近的生产井720米，距较远的生产井800米。设计注入混相热流体300吨/天，混相热流体温度为240度。

第一步：钻井作业时，钻头距目标油层300米时更换扩孔钻头，通过扩孔钻头继续钻入形成油层上部300米高的扩孔段，扩孔段井筒直径相对其上部未扩孔井筒直径增加80厘米。

步骤二：直井段钻井完毕后在井筒中下入套管，套管与扩孔段同心布置，并在套管和地层之间的扩孔段加设水泥封堵层，所述封堵层中蒙脱石质量比为10％其余成分为水泥，水泥选择api分级中f级，所述蒙脱石粒径为0.01毫米。

步骤三：待水泥封堵层凝固后，继续钻入水平井段，水平井段钻井完毕后进行射孔完井作业，射孔方式采取阶梯式射孔，阶梯式射孔具体为将水平段自脚尖处至脚跟处分为4段，如图2所示，第一水平段射孔密度为12孔/米，第二水平段射孔密度为24孔/米，第三水平段射孔密度为36孔/米，第四水平段射孔密度为48孔/米。

步骤四：在水平井的直井段和水平段相连处加设喷射保护层，喷射保护层材质为耐高温不锈钢，长度为5米，厚度为10毫米。

完井作业完成后，可向井筒中下入井下混相热流体发生器并开始驱油操作。