专利名称：油坑完井法的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油开采技术，特别是石油开采中的完井方法，即油坑完进法。
在一百多年的开采石油事业中，目前从一个油藏平均仅能采出34%的原始地质储量。这说明原油采收率还很低，还有大量原油储藏在油层中。若想采出更多的原油必须改进完井方法，为顺利采出原油打好基础。
对各种完井方法的共同要求是1.有效地连通井底和油气层，减少油气流阻力。
2.妥善地封隔油、气、水层，防止各层之间互相窜扰。
3.克服井壁坍塌和油层出砂影响，保证油气井长期稳定生产。
4.能够进行进一步压裂、酸化等增产措施及便于修井工作。
5.工艺简便，完井速度高。
现在广泛采用的完井方法是射孔完井法，这种完井方法有一些优点，但也存在一些问题，如油气层受洗井液和水泥浆的侵害较为严重，油气层与井底连通面积比较小，油气流入井内的阻力比较大。这些问题防碍了原油采收率的提高。与本发明技术最为接近的是裸眼完井法。裸眼完井法的最大优点是油气层直接和井底相通，油气流入井内的阻力小。裸眼完井法的缺点是(1)不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响。(2)不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰。(3)无法进行选择性酸化或压裂。
本发明的目的在于提供一种出油率高，油、气、水层不相互窜扰，工艺简单的完井方法。
本发明提供的石油开采过程中的完井技术，需先打一口裸眼井，可以在钻穿生产油层(1)之后将油层套管(2)下到油气层顶端，也可以先下油层套管(2)，然后再钻穿生产油层(1)，其特征在于在井底部生产油层(1)中形成一个油坑(3)，井壁与竖直方向的夹角θ在0～70℃之间，容积在10～5000米3之间。
油坑完井具有下述优点1)在油坑形成的过程中清除被侵害的油气层，为在钻井生产层过程中使用含有固相的泥浆和洗井液解除后顾之忧。
2)省去了影响油气层与油井之间油气流通的人为障碍套管和水泥环。使油气层与井底全部连通，消除了油气流入井内的阻力，为油气长期稳定生产创造了条件。
上面的两个优点就是射孔完井的主要缺点。
3)克服油层坍塌和出砂。自然界的江河湖海与水接触的岸边除碉石外都是倾斜的，也就是塌落地层与流体接触的边界不能是竖直的，如果是必然不稳定，最后塌落成斜坡。对于油气井，又有一定压力和速度的油气流的冲刷，裸眼井塌落和出砂是不可避免的。对射孔井虽有套管和水泥环的存在，由于近井油层有大量射孔，这类似于蝼蚁之穴;加上油气流的冲刷和油层的易塌落性必然“一溃千里”。塌落的油砂被油气流带入井中，其表现就是油层出砂，实质是近井油层塌落。
对于油层内部，由于油层孔隙很小，又有胶结物把砂子胶结在一起，所以油层内部的砂子流出来的机会很少。如果不是这样，就应该是所有塌落的油层都应大量出砂，这与事实不符。
油坑完井法则遵循大自然的客观规律，不同强度的油气层形成不同斜度的斜坡，在油气生产中，这斜坡是不易变化的，如同江河湖海的陆地斜坡很少变化一样。另外油坑很大，贮油很多，油层到油坑的渗油面积又很大，所以油气流的冲力不大，这也减少油层塌落。
归结起来油坑完井克服油层塌落和出砂在于①井壁倾斜;②没有射孔;③渗油面积大，油气流动力小。这些是射孔完井做不到的。
4)自然除砂和除水。如果油层出砂，原油进入油坑向油管流动时，原油携带的泥砂会下沉到油坑的底部，油层出来的水也落入油坑的底部。由于油坑中没有毛细空间，所以油坑中的气、油和水也就没有过渡带，按比重分层。尤其油坑很大，这就克服了不同压力的油气和水之间的互相窜扰。这种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对油气流通没有影响的地方。
5)除砂效果好由于油气流进入井壁(斜坡)的速度不大，因而对井壁的冲刷不大，井壁也就不易塌落，即油层不易出砂。原油中泥砂越少，对抽油机和油管磨损越小。
6)不用酸化、压裂。因为一般酸化、压裂都在近井地带，一米左右。而油坑完井的径向尺寸平均为几米到十几米，甚至几十米(与油层厚度有关)，比酸化、压裂的范围大的多。油坑内气、油和水，无任何堵塞，因而用不着酸化、压裂，油气流畅通无阻。
7)工艺简便，经济效益好。由于油坑完井省去了下列工序射孔、防砂、堵水、酸化和压裂，只有形成油坑这一个工序。节省了大量的时间和原材料，因而工艺简便，经济效益好。
下面通过实施例详叙述本发明。
附
图1为喷射器的示意图;
附图2为油坑形状示意图，左侧为有底水的，右侧为无底水的。
实施例1携砂法，适用于塌落油层先打一口裸眼井(根据实际情况用先期裸眼完井或后期裸眼完井，下同)，在裸眼井的基础上利用原油作为携砂液来代替泥浆，并把钻头换上喷射器(4)。喷射器有两个对称配置的喷射孔和一个向下的喷射孔，喷射孔内装有耐磨的喷嘴，箭头为携砂液的喷射方向。携砂液的作用主要是把油砂喷射下来并带到地面，以形成需要大小的油坑(3)。
工作时喷射器不停地旋转和上下移动，携砂液从喷射器的射孔射出。水平射到油(1)、气(15)层上，油砂被喷射下来，向下射流是喷射器下移时将它下面的泥砂射开，使喷射器易于下移。随着携砂液的循环，油砂被带到地面，经过除砂装置如旋流除砂器、沉砂池等泥砂被除掉，携砂液重新打入井中，继续循环携砂。
由于携砂液的冲力和油层的易塌落性，开始形成一个小油坑。随着携砂液压力的增加，油坑(3)逐渐扩大，在一定的时间内即可形成一个需要大小和深度的油坑(3)，如图2所示，其形状是有一定锥度的倒立的圆台形。为了沉砂和不影响原油流入，油坑底部分别深入到底水层(6)或岩层(7)中，深入的深度和油层(1)厚度有关，厚油层深入的多一些。
当油坑底面半径r＝1米，侧面和竖直方向的夹角为θ＝45°，油层厚度为h＝10米时，油坑容积为V＝π(r+h+tanθ)2h-1/2｛π[(r+htanθ)2-πr2］h｝＝πh/2[r2+(r+htanθ)2]＝1915(米3)如果在这个油坑中的抽油机每天以100立方米的能力抽油，同时中断原油流入，则19.15天才能抽完。如果把这个油坑中的原油在竖直方向分成19.15个相等体积的园柱环，一个园柱环是100立方米，一天正好抽完一个。最外一个园柱环到达油管需要19.15天，在这19.15天里，其中的泥砂清除效果是可想而知的。从这个例子看出，油坑底面的直径越大越好，这是可以理解的。
对于射孔完井的套管，看看它的储油情况。用最大的套管，半径9.5寸，10米厚油层，套管容积＝πR2h＝3.14×(9.5×0.025399)2×10＝1.8立方米，这1.8立方米不到半小时就抽完了，和19.15天比较，它的除砂砂效果可想而知了。
储油不是目的，目的为了防砂和除水。油坑越大防砂水效果越好。利用公式可根据需要计算油坑的大小，即确定油坑的底面半径。油坑容积和r2成正比，这是很有利的。
实施例2 自喷法自喷法也是适于易塌落油层，是在裸眼井的基础上利用油层(1)的自喷压力把油砂抽到地面，由于油层(1)易塌落形成一个漏斗形的油坑(3)。
携砂法和自喷法形成的油坑不一样，携砂法形成的油坑大，底部有一定的容积，为采油时除砂带来好处，这对于不能自喷的油层是必须采用的一种方法。自喷法工艺简单，但形成的油坑底部小，除砂效果差，有可能影响采收率。如果把携砂法和自喷法结合起来，那就好多了，即利用自喷法先形成一个圆锥形油坑，然后用携砂法再形成一个较大的油坑，既快又好。
对于易塌落的几十米深的厚油层一次形成油坑有困难可分几次完成，即在裸眼井基础上先形成一个一定深度的油坑，经一段时间采完油后，再加深油坑，采完后再进一步加深，一直到底水层或岩层为止，每次加深的深度要根据油层强度等性质决定。
对于不易塌落的较硬油层，在打完裸眼井后，用扩孔钻扩孔和水力喷砂，形成一个具有一定半径的圆柱形油坑。
油坑完井法基本上是利用油层的一些特性和自然界中事物的一些客观规律。如利用油层的易塌落性来形成油坑，同时又消除了侵害层，使油气层和油井充分连通，减少油气向井内流动的阻力;利用油坑消除毛吸层，使气、油、水和砂在油坑中按比重自然分层，避免不同压力的油气水层之间互相窜扰，有利于油、气分采;利用油坑斜坡减少油气层塌落和出砂;利用砂水比重大的特点，使砂水自然落入油坑底部，自然清除;利用采油层期油坑油面和它远处油层油面之间的高度差大，使油易于自然溶进油坑中;利用油坑储油、沉砂和高速开采，省去压裂、酸化等。所有这些除形成油坑外都是自然进行的，给油气开采带来许多有利条件，这就是油坑完井法的特点。因而工艺简单，经济效益好，采收率高。油坑完井法也适用于注水井。油坑是电解采油法的电解池，没有油坑完井就没有电解采油。
油坑完井用于注蒸汽采油的注入井是非常有利的，没有蒸汽注入阻力，而且均匀，这时的油坑底部到油层的底部为止，以免受底水的影响。
油坑完井用于注蒸汽采油的注入井是非常有利的，没有蒸汽注入阻力，而且均匀，这时的油坑底部到油层的底部为止，以免受底水的影响。
参考文献1.[美]F.H.波特曼等编《提高原油采收率技术》(中译本)。石油工业出版社，1985年。
2.刘希圣主编《钻井工艺原理》下册《完井工程》。石油工业出版社，1988年。
3.《油矿修井工人读本》编写小组编《油矿修井工人读本》下册。石油工业出版社，1977年。
4.[美]T.O.阿伦A.P.罗伯茨著《采油作业》卷一《完井、修井和增产措施》(中译本)。石油工业出版社，1983年。
权利要求
1.一种石油开采过程中的完井技术，需先打一口裸眼井，可以在钻穿生产油层(1)之后将油层套管(2)下到油气层顶端，也可以先下油层套管(2)，然后再钻穿生产油层(1)，其特征在于在井底部生产油层(1)中形成一个油坑(3)，井壁与竖直方向的夹角θ在0～70℃之间，容积在10～5000米3之间。
2.按权利要求1所述的完井技术，其特征在于，当井下压力较大且油层易塌落时，可在裸眼井的基础上利用油层的自喷压力把油砂抽到地面，以形成一油坑，即自喷法。
3.按权利要求1所述的完井技术，其特征在于在裸眼井的基础上，利用具有携带油砂能力的液体(携砂液)如原油/无固相洗井液含有聚合物的洗井液来代替泥浆，并把钻头换上喷射器(4)，喷射器(4)不停地旋转和上下移动，携砂液从喷射器(4)的射孔射出到油层(1)上，油砂被喷射下来，随着携砂液的循环，油砂被带到地面，经过除砂装置除去泥砂，携砂液重新打入井中循环携砂直至形成一个具有一定容积的油坑。
全文摘要
一种石油开采过程中的完井技术，需先打一口裸眼井，可以在钻穿生产油层之后将油层套管下到油气层顶端，也可以先下油层套管，然后再钻穿生产层，其特征在于在井底部生产油层中形成一个油坑，井壁与竖直方向的夹角θ在0～70℃之间，容积在10～500米
文档编号E21B43/00GK1104290SQ9311598
公开日1995年6月28日 申请日期1993年12月24日 优先权日1993年12月24日
发明者李建国 申请人:李建国