带压裂套管及基于带压裂套管的单井SAGD开发方法与流程

本发明涉及油藏开采技术领域，特别是涉及一种带压裂套管及基于带压裂套管的单井sagd开发方法。

背景技术：

sagd即蒸汽辅助重力泄油，是开发稠油油藏的一项技术，也是实现稠油和油砂开采的有效技术，但其应用效果受地质因素(储层厚度、页岩夹层、贫油层等)的影响较大。为了克服不利地质因素的影响，提高sagd技术在不同地质条件下的应用效果，多种变型的sagd技术被提出，单井sagd技术就是其中之一。

单井sagd技术采用特殊设计的完井管柱，生产过程中仅采用一口井，同时完成蒸汽的注入以及原油的采出。单井sagd技术可以有效克服薄储层等不利地质因素的影响，实现特殊地质条件下稠油油藏的经济有效开采。单井sagd技术适用油层更薄，可用于储层厚度为10～15m的薄层稠油油藏开采。在启动阶段，能更快形成热循环通道，早期产量更高。

当储层垂向渗透率低或者有隔夹层分布时，蒸汽腔垂向扩展以及重力泄油的速率将会受到影响。储层内的贫油层会加剧热量损失，降低经济效益。这些因素会影响单水平井sagd技术的应用效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种带压裂套管及基于带压裂套管的单井sagd开发方法，以解决上述现有技术存在的问题，能更好地克服储层垂向渗透率低、贫油层等不利条件，实现稠油的高效高速开采。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种带压裂套管，包括套管和焊接支架，所述套管为四翼套管，在机械膨胀时，各翼打开相同的量并在膨胀后保持锁定打开状态；所述四翼套管的顶部设置有所述焊接支架，所述焊接支架设置在套管内壁用于限制每个翼的开口宽度，所述四翼套管的锥形肩部被拉入所述焊接支架中；所述四翼套管的每个翼面上设置有射孔，所述射孔用于压裂作业时注入压裂液。

优选的，所述四翼套管内腔中设置有蒸汽注入管和液体生产管。

优选的，所述压裂液的支撑剂为石榴石砂，所述四翼套管的膨胀长度上覆盖有用于开槽衬管的砾石。

优选的，每个翼面的外侧均匀布置四个所述射孔，四个翼面上的所述射孔共形成四个射孔区域，相邻射孔区域之间彼此距离四分之一外筒壁圆周。

优选的，所述射孔采用激光射孔。

优选的，所述射孔区域外侧设置有关联装置。

一种基于带压裂套管的单井sagd开发方法，包括上述的带压裂套管，还包括以下步骤：

井的造斜段采用双管柱完井，平行下入蒸汽注入管和液体生产管，水平段(压裂段)只下入蒸汽注入管；

在压裂段下入四翼套管，压裂施工时，先采用机械方法使最底部的套管翼面膨胀形成均匀分布的槽，然后通过射孔注入压裂液进行压裂操作，形成与油藏接触的多个压裂支撑面；

采用同样操作，通过膨胀的四翼套管对前部的储层段逐段进行压裂操作，最终形成贯穿整个压裂段的压裂支撑面。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明所涉装置结构合理、使用简单方便，使用一套管柱，不用重复更换管柱就能进行高速高效的压裂作业、注蒸汽作业和采油作业。

2.本发明提出的压裂单井sagd在干净的mcmurray通道砂中的开采性能(按净现值npv10衡量)超过传统水平井对sagd的2倍。

3.除早期外，在垂直渗透率在0.4至2.0达西范围内波动的均质砂岩中，压裂单井sagd的性能未发生损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，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为单井sagd压裂段所用四翼套管管柱结构设计主视图；

图2为完井后单井sagd压裂段管柱结构设计俯视示意图；

图3为完成压裂作业后单井sagd开发方式示意图；

图4四翼套管压裂工作后形成的翼面示意图；

其中，1四翼套管；2关联装置；3射孔；4注汽管；5产油管；6焊接支架；7油藏；8抽油泵。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种带压裂套管及基于带压裂套管的单井sagd开发方法，以解决上述现有技术存在的问题，能更好地克服储层垂向渗透率低、贫油层等不利条件，实现稠油的高效高速开采。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-4所示，本发明提供一种带压裂套管及基于带压裂套管的单井sagd开发方法。

带压裂套管，包括四翼套管1和焊接支架6，四翼套管1的翼面位置设置有射孔3，射孔3设置在套管外壁用于压裂作业时注入压裂液；四翼套管1的顶部设置有焊接支架6，焊接支架6设置在套管内壁，用于限制每个翼的开口宽度，其锥形肩部被拉入支架中，一旦完全展开就阻止壳体关闭。

沿套管外壁均匀布置四个射孔3区域以实现翼面成型，相邻区域之间彼此距离1/4外筒壁圆周；射孔3位置与翼面位置重合；射孔3尺寸为5mm，两两并列、稀疏排布以更好地实现压裂；打孔方式选择激光射孔。射孔3区域外侧有关联装置2加强，确保在压裂时稳定运行不损坏。套管直径为31.12厘米，外侧翼面射孔3位置与井筒之间以精密焊接实现联接。管中包含一直径为11.5厘米的注汽管4，环形空间填充有覆盖气体。膨胀过程中，高压气体驱动地层机械扩张出约10％的径向应变。

四翼套管1在机械膨胀时，翼面将沿着预先对齐的平面分开，所有翼打开相同的量并在膨胀后保持锁定打开。用于套管井的四翼套管1，可以用于刺激翼面。四翼套管1的多方位外壳具有一系列激光切口以形成预先对准的平面，焊接支架6限制每个翼的开口宽度，其锥形肩部被拉入支架中，一旦完全展开就阻止壳体关闭。套管柱用热水泥通过内部管柱钻孔粘接到位。通过特殊的方位对准处理工具来实现对套管系统中各翼的独立刺激。在机械膨胀时，四翼套管1的壳体外表面有四个槽，以形成预先对准的平面。

套管、水泥和地层机械扩张出约10％的径向应变，沿着预先对齐的薄弱平面分裂套管和水泥。压裂作业时，向每个方位的翼中依次注入一种压裂液，在整个油藏7厚度内全部安装渗透面，渗透面内填充砾石。

通过专用的方位对准处理工具独立地刺激每个方位的翼，在每个方位的翼中依次注入一种携带石榴石砂支撑剂的高粘度清洁破碎压裂液，形成一个高度可渗透的翼面。在最里面的部分完成后，下一个层次得到扩展和刺激，孔隙压力缓解有助于确保与更深区域的翼面聚结。重复这一过程，直到在整个压裂长度内全部安装渗透面。

其中，单井在套管内填充了石榴石砂，并在其膨胀长度上覆盖了开槽衬管砾石以加强井，从而适应热负荷。

基于带压裂套管的单井sagd开发方法，包括以下步骤：

井的造斜段采用双管柱完井，平行下入注汽管4和采油管5；水平段(压裂段)只下入注汽管4；环形空间填充有覆盖气体。在压裂段下入特殊设计的四翼套管1，设置在水平段的后2/5。压裂施工时首先采用机械方法使最底部的套管翼面膨胀形成均匀分布的槽，然后注入压裂液进行压裂操作，形成与油藏7接触的多个压裂支撑面。采用同样的方法，依次对前部储层段逐段进行压裂操作，最终形成贯穿整个压裂段的压裂支撑面。

此井直径为31.12厘米，带有一个直径24.45厘米的k55材质套管柱，套管柱用热水泥通过内部管柱的钻孔粘接到位。通过专用的方位对准处理工具独立地刺激每个方位的翼，在每个方位翼中依次注入一种支撑剂为12/20目石榴石砂的高粘度清洁破碎压裂液，形成一个长约40米，宽2.5厘米的高渗透率的渗透面。注汽平面需要在井的全寿命周期内具有高渗透性，于是选择耐蒸汽性较好的石榴石砂支撑剂。在最下面的部分完成后，下一个层次得到扩展和刺激，孔隙压力缓解有助于确保与更深区域的垂直平面聚结。重复这一过程，直到在整个压裂长度内安装渗透面。

在24.5厘米套管内填充了12/20的树脂涂层石榴石砂，并在并在其膨胀长度上覆盖了17.78厘米的开槽衬管砾石以加强井壁，以适应热负荷。井中包含一条直径11.5厘米、用于蒸汽注入的真空绝缘管。支撑剂选择一种12/20目石榴石砂，因为注入的平面需要在井的整个寿命期间具有高渗透性，而此种材料有较高的耐蒸汽性。

sagd生产时，在压裂段注入蒸汽，蒸汽向油藏7顶部以及井筒周围扩散、加热油藏7使原油黏度降低，热油和冷凝水在重力作用下从泄油通道流入井筒前段并被抽油泵8提升至地面，从而达到稠油开采目的。

带压裂的单井sagd生产方式提供了与传统的水平井对sagd不同的另一种完井系统。支撑平面包含12/20耐蒸汽的石榴石砂，以便在井周在全寿命周期内保持高渗透性。与传统的sagd相比，单井sagd几乎不受地层垂向渗透率的影响。

通过在整个压裂长度内构建多方位可渗透平面，带压裂的单井sagd在干净的mcmurray通道砂中的性能(按净现值npv10衡量)超过传统水平井对sagd的2倍。除早期外，在垂直渗透率在0.4至2.0达西范围内波动的均质砂岩中，压裂单井sagd的性能未发生损失。同样，在中高度阻碍下，压裂单井sagd的性能没有受到影响。而在上述情况中，传统水平sagd井对的石油生产率和csor会出现显著的性能损失。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。