一种加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法与流程

本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法。

背景技术：

近年来，水平井注采井网已广泛应用到油田开发生产过程中，而海上油田通常采用水平井进行开发，并形成水平井—水平井注采系统。油田开发中后期，通常需要打加密井来完善注采井网，提高开发效果。然而传统的加密井网方法仅仅是增加了可动用的原油储量，但是并没有对采油方法进行改变，仍然会存有一部分难以动用的“死油”，如果原本地层原油为稠油或超稠油，加密井网虽然增加了可动储量，但是对于最终采收率、采油速度提升较少，难以造成经济效益。

因此本发明提出一种加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法，本方法通过结合混相热流体驱替机理和地质资料，在原水平井网中布置加密水平井，增加可动用储量，而通过井下自生混相热流体采油方法使原本难以动用的“死油”变得可驱、可采，提高了最终采收率和采油速度。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法，通过在产能较低的水平井网中布置加密水平井用以提高可采原油储量，通过井下自生混相热流体进行驱替采油；该方法通过加密水平井的方式增加了地层原油可采储量，并将原本难以采出的原油通过井下自生混相热流体进行加热、降粘从而采出，该方法可有效提高最终采收率和采油速度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法，所述方法包括：通过结合地质资料，在产能较低的水平井网中布置加密水平井用以提高可采原油储量；上述加密水平井布置完成后进行配套完井作业；在所述加密水平井脚跟处下入井下混相热流体发生器，并布置配套的地面供给系统；随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油。

所述加密水平井布置方法包括：所述加密水平井水平段延伸方向与原水平井水平段延伸方向可以是同向的，也可以是反向的；所述加密水平井水平段与原水平井的水平段可以是等长的，也可以是非等长的；所述加密水平井与原水平井可以是对齐分布的，也可以是错位分布的；所述加密水平井水平段深度与原水平井水平段深度可以是等高的，所述加密井水平段也可以位于原水平井水平段上方或下方。

所述加密水平井使用范围为：原水平井网间距范围300-1000米，水平井直井段长度范围500-2000米。

所述的配套完井作业分为直井段完井和水平段完井，所述直井段完井中套管选用api套管系列中的h级、k级、j级，所述套管外壁与地层之间加水泥封堵层，所述水泥封堵层高100-300米，位于油层上部；水平段完井可以包括射孔完井、裸眼完井、衬管完井和砾石填充完井；完井时在所述加密水平井的直井段与水平井段相连处加设喷射保护层。

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，混相热流体喷射时，首先喷射至喷射保护层上，随后进入水平段，起到保护水平井脚跟处套管不被混相热流体腐蚀作用。

所述的增产作业包括井下作业和地面作业：

所述井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5-10米处，并对所述封隔器进行做封；其中，所述供给管路包括燃料供给管线、冷却水供给管线、氧化剂供给管线和供给电缆；其中，所述井下混相热流体发生器由顶部连接组件、燃烧组件、汽化组件、螺旋增压组件和喷射组件组成；供给管路穿过封隔器与顶部连接组件相连接。

所述地面作业包括：连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统，所述氧化剂供给系统用于将氧化剂干燥、过滤后供入所述井下混相热流体发生器，并提供工作压力；所述燃料供给系统用于将燃料供入所述井下混相热流体发生器，并提供工作压力；所述冷却水供给系统用于将不同类型的水过滤、软化后供入所述井下混相热流体发生器，并提供工作压力；所述电点火系统用于对所述井下混相热流体发生器进行电点火操作，使上述氧化剂、燃料和水在井下混相热流体发生器中形成混相燃烧；所述监控系统用于实时监测所述氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和井下混相热流体发生器工作时产生的具体工作参数，以及水平生产井采出气的气体组分，如硫化氢、氧气、二氧化碳含量，进而判断油藏中采油情况以及井下混相热流体发生器内部燃烧质量，并可通过监控系统实现远程控制操作。

水平生产井采油过程中，通过控制采出液排量，进而调整油井动液面以及井底流压，使生产井井底流压保持1.5-4mpa之间，通过调整合理的排采速度，使注入地层内的混相热流体得到充分利用。

本发明实施例的有益效果在于：1)本方法通过结合混相热流体驱替机理和地质资料，在原水平井网中布置加密水平井，增加可动用储量；2)本发明通过配套地面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，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；3)本发明所使用的井下混相热流体发生器直接下入井底油藏部位进行自生混相热流体，燃烧生成的尾气直接注入地层中不会对空气造成污染；4)本方法相对于蒸汽驱采油方法减少了井筒热损失以及蒸汽对井筒的腐蚀5)相对于火烧油层采油方法，减少了地面设施的体积，并且本方法相较火烧油层应用更为灵活，可适应不同地质条件的油藏，且在采油过程中可以随时停注进行调整措施作业，而火烧油层采油方法停止注气后恢复注气需要重新进行地下点火操作。

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为加密水平井排布示意图。

图2为加密水平井排布立体示意图。

图3为加密水平井深度示意图。

图4为水平井完井示意图。

图5为井下混相热流体发生器布置示意图。

图6为地面系统布置示意图。

附图标号：1、原水平井2、加密水平井3、油层4、水平井直井段5、水平井水平段6、喷射保护层7、套管8、水泥封堵层9、供给管路10、地面供给系统连接装置11、封隔器12、顶部连接组件13、燃烧组件14、汽化组件15、螺旋增压组件16、喷射组件17、氧化剂供给系统18、燃料供给系统19、冷却水供给系统20、电点火系统21、监控系统22、采油树。

具体实施方式

本发明实施例提供一种加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法，通过在产能较低的水平井网中布置加密水平井用以提高可采原油储量，加密水平井布置完成后进行配套完井作业，随后在所述加密水平井进行增产作业，所述增产作业包括在所述加密水平井脚跟处下入井下混相热流体发生器，并布置配套的地面供给系统，随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油；该方法通过加密水平井的方式增加了地层原油可采储量，可将原本难以采出的原油通过井下自生混相热流体进行加热、降粘从而采出，该方法可有效提高最终采收率和采油速度。

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加密水平井结合井下自生混相热流体的采油方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：通过结合地质资料，在产能较低的水平井网中布置加密水平井用以提高可采原油储量，加密水平井排布有以下几种方式，如图1所示，为加密水平井排布示意图：

图1a为加密水平井与原水平井同向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向对齐分布；

图1b为加密水平井与原水平井反向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向对齐分布；

图1c为加密水平井与原水平井同向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向错位分布，且加密水平井脚跟处位于原水平井脚跟处后方；

图1d为加密水平井与原水平井同向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向错位分布，且加密水平井脚跟处位于原水平井脚跟处前方；

图1e为加密水平井与原水平井反向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向错位分布，且加密水平井脚跟处位于原水平井脚尖处前方；

图1f为加密水平井与原水平井反向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向错位分布，且加密水平井脚跟处位于原水平井脚尖处后方；

如图2所示，为加密水平井排布立体示意图，其中图2a为图1a立体示意图，图2b为图1b立体示意图；

加密水平井水平段与原水平井水平段深度排布有以下几种方式，如图3所示，为加密水平井深度示意图：

图3a为加密水平井水平段下入深度小于原水平井水平段下入深度；

图3b为加密水平井水平段下入深度等于原水平井水平段下入深度；

图3c为加密水平井水平段下入深度大于原水平井水平段下入深度。

步骤二：加密水平井布置完成后进行配套完井作业，如图4，配套完井作业分为水平井直井段4完井和水平井水平段5完井，水平井直井段4完井中套管7选用api套管系列中的h级、k级、j级，所述套管7外壁与地层之间加水泥封堵层8，所述水泥封堵层高100-300米，位于油层上部；

水平井水平段5完井可以包括射孔完井、裸眼完井、衬管完井和砾石填充完井；

完井时在所述加密水平井的直井段与水平井段相连处加设喷射保护层。

步骤三：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业：

其中所述井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，如图5所示，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图，井下混相热流体发生器由五部分组成，分别是：顶部连接组件12、燃烧组件13、汽化组件14、螺旋增压组件15、喷射组件16；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5-10米处，供给管路9与井下混相热流体发生器通过地面供给系统连接装置10相连接；

所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统17、燃料供给系统18、冷却水供给系统19、电点火系统20和监控系统21；将所述地面供给系统通过采油树22与供给管路9相连接。

步骤四：随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油；

当井下混相热流体发生器运行时，由地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件15增压进入喷射组件16，经由喷射组件16调整喷射方向进入油层，进入油层前首先喷射至直井段4和水平段5交汇处的喷射保护层，喷射保护层起到缓冲作用，避免水平井脚跟处套管被混相热流体直喷导致损坏。

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1850米，油层温度53摄氏度，油层厚度10米，原油粘度42000毫帕秒，原始地层压力18.2兆帕，布井方式为水平井网，水平段长度为1000米，水平井距800米，已经进行过水驱采油，目前注水压力大，注水量小，油层中可动用储量较小。目前注水压力27兆帕，注水量为30立方米/天，目前采收率为3.5％。

第一步：布置加密井，布置方式参阅图1b、图3a，加密水平井与原水平井反向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向对齐分布，且加密水平井距两原水平井距离均为400米；加密水平井水平段下入深度小于原水平井水平段下入深度4米。

第二步：加密水平井布置完成后进行配套完井作业，参阅图4，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用api套管系列中的k级，套管直径为8-5/8英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为100米；水平井水平段完井选择裸眼完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为5毫米，长度为5米。

第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业：

井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图5，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5米处；

所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。

第四步：随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油；

地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天40吨，二氧化碳量为每天5吨，注入压力为20兆帕。

实施例2：

某油田一个区块，油层深度2500米，油层温度45摄氏度，油层厚度15米，原油粘度32000毫帕秒，原始地层压力15.6兆帕，布井方式为水平井网，水平段长度为1200米，水平井距1000米。已经进行过水驱采油，目前注水压力15兆帕，注水量为400立方米/天，目前采收率为20％，采出液含水率90％。

第一步：布置加密井，布置方式参阅图1e、图3c，加密水平井与原水平井反向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向错位分布，且加密水平井脚跟处位于原水平井脚尖处前方400米，且加密水平井距两原水平井距离均为500米；加密水平井水平段下入深度大于原水平井水平段下入深度6米。

第二步：加密水平井布置完成后进行配套完井作业，参阅图4，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用api套管系列中的h级，套管直径为8-5/8英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为300米；水平井水平段完井选择裸眼完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为10毫米，长度30米。

第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业：

井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图5，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部10米处；

所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。

第四步：随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油；

地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天200吨，二氧化碳量为每天40吨，注入压力为22兆帕。

实施例3：

某油田一个区块，油层深度2350米，油层温度70摄氏度，油层厚度13米，原油粘度86000毫帕秒，原始地层压力22兆帕，布井方式为水平井网，水平段长度为900米，水平井距600米，由于地层原油粘度过大，原油在油层中不具备流动性，目前开采属于一次采油。

第一步：布置加密井，布置方式参阅图1f、图3b，加密水平井与原水平井反向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向错位分布，且加密水平井脚跟处位于原水平井脚尖处后方300米，且加密水平井距两原水平井距离均为300米；加密水平井水平段下入深度等于原水平井水平段下入深度。

第二步：加密水平井布置完成后进行配套完井作业，参阅图4，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用api套管系列中的k级，套管直径为7英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为200米；水平井水平段完井选择砾石填充完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为7毫米，长度为12米。

第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业：

井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图5，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5米处；

所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。

第四步：随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油；

地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天30吨，二氧化碳量为每天5吨，注入压力为27兆帕。

实施例4：

某油田一个区块，油层深度900米，油层温度44摄氏度，油层厚度24米，原油粘度3000毫帕秒，原始地层压力10.8兆帕，布井方式为水平井网，水平段长度为2000米，水平井距1200米，已经进行过水驱采油，目前注水压力14兆帕，注水量为600立方米/天，目前采收率为30.2％。

第一步：布置加密井，布置方式参阅图1a、图3b，为加密水平井与原水平井同向分布，加密水平井水平段与原水平井水平段呈横向对齐分布，且加密水平井距两原水平井距离均为600米；加密水平井水平段下入深度等于原水平井水平段下入深度。

第二步：加密水平井布置完成后进行配套完井作业，参阅图4，配套完井作业分为水平井直井段完井和水平井水平段完井，水平井直井段完井中套管选用api套管系列中的j级，套管直径为7英寸，套管外壁与地层之间加水泥封堵层，水泥封堵层高度为100米；水平井水平段完井选择衬管完井；喷射保护层材质为耐高温不锈钢，厚度为7毫米，长度为20米。

第三步：增产作业，增产作业包括井下作业和地面作业：

井下作业包括：依次下入井下混相热流体发生器、封隔器、供给管路，并对所述封隔器进行做封，参阅图5，为水平井井下混相热流体发生器布置示意图；所述井下混相热流体发生器下入深度为油层上部5米处；

所述地面作业包括连接地面供给系统与井下混相热流体发生器，所述的地面供给系统包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、冷却水供给系统、电点火系统和监控系统；将地面供给系统通过采油树与供给管路相连接。

第四步：随后开始井下自生混相热流体进行驱替采油，并从原本低产能的水平井中开采原油；

地面供给系统向井下混相热流体发生器供入氧化剂、燃料和水，电点火系统对其进行电点火操作，随后由其内部高压燃烧生成混相热流体，经由螺旋增压组件及喷射组件后喷射进入油层；注入混相热流体中，高温蒸汽量为每天300吨，二氧化碳量为每天60吨，注入压力为12兆帕。