改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井及构造方法 |
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| 申请号 | CN201610355963.2 | 申请日 | 2016-05-25 | 公开(公告)号 | CN106050208A | 公开(公告)日 | 2016-10-26 |
| 申请人 | 新疆工程学院; | 发明人 | 吾满江·艾力; 姚亚明; 张俊敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种改善储层空间物性及提高采气效率的双 水 平井及方法，所述改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井包括直井、上水平井及下水平井，所述上水平井及下水平井相互平行且沿着同一方向延伸，其均与所述直井连通，所述下水平井连接在所述直井的底端一侧。本发明由于采用上述结构的井层，所述上水平井及下水平井先钻的为第一口水平井，在钻第二口水平井的时候，已经波及到第一口水平井，使其渗透性有了一定的改善，这就从过去的平面改造扩展到了空间的改造，可以达到提高产气量和提高资源利用率的目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井，其特征在于，包括直井、上水平井及下水平井，所述上水平井及下水平井相互平行且沿着同一方向延伸，其均与所述直井连通，所述下水平井连接在所述直井的底端一侧。 |
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| 说明书全文 | 改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井及构造方法技术领域背景技术[0002] 近些年我国能源面临着两个比较严重的问题。一是油气供需缺口大，每年需大量从海外进口石油、天然气。2012年进口原油2.71亿吨，天然气425亿立方米，进口依存度分别达到58％、28％，特别是石油，已大大超过50％的心理防线，严重影响到国家能源战略安全；二是结构不合理，我国能源构成中，煤炭占比高达80％，不仅对大气环境造成污染、而且危害人们身体健康。 [0003] 目前非常规能源成藏机理与常规能源相比有较大差异外，很大程度上体现在开采难度上。前面讲到我国非常规能源有非常大的资源潜力，页岩气资源量预计130万亿立方米以上，煤层气资源量超过37万亿立方米，均居世界领先地位。但要开采出来，从技术工艺上讲还是有一定难度的，尤其是与在这方面做得较为好的美国，我国的地质条件还有其特殊性，表现在：页岩气方面，美国主要为海相地层，而我国还有相当多的海陆交互相、陆相地层,这两种环境下沉积的页岩不但均质性较差，而且横向厚度变化大。即使是海相地层，如四川盆地，但是由于后期构造活动强烈，改造作用明显。煤层气方面，美国以中煤阶为主，即中等演化阶段的煤，这种情况下，既有较高的含气量，又有一定的渗透性。而我国目前开采煤层气的地区，则是高煤阶地区，虽然含气量较高，但是渗透性较差，而且通常不是原生结构煤，压裂效果也不太好。 [0004] 我国非常规能源有那么大的资源量，而要把它开采出来，一定要有相应的钻探、压裂、排采技术，否则，资源量永远只是资源量，而不能变成产量，或者说是商业化开采。而要实现大规模商业化开采，就必须针对我国非常规能源形成的地质条件——主要包括厚度、成岩性、埋深、改造情况、含气性等。进行相应地工艺措施。目前，虽然这样做了，但是效果不理想，比如打直井压裂、打水平井分段压裂、羽状井等，都真对的是对储集层(煤层、页岩层)平面上的改造，无非是面积大小而已。这对于薄的煤层、页岩层(厚度小于两米)可以，然而对于厚度较大的层，在纵向上则无法涉及。因此，怎样从立体上对煤层、页岩层进行改造，是提高产气率的关键。 [0005] 煤层气、页岩气作为一种非常规能源，其主要特点就是生储共体，即生气的地方与储气的地方，是一个地方。而常规油气，其生油气的地方，与储油气的地方，不是一个地方。而生成气的地方通常是泥岩、页岩、煤层，其本身主要是非常细粒的物质和大量有机质组成，因此孔渗性非常差，或者说几乎没有什么渗透性。那么，怎么来开采储藏在其中的气体呢？ [0006] 目前国内外在煤层气、页岩气开采过程中，亦是在钻井、压裂上下了大的功夫。比如，钻井除了通常的直井下套管外，还有直井不下套管、直井掏穴井，定向斜井，水平井，水平羽状井，以及直井与水平井对接——即U型井。然后，根据情况，对他们进行压裂改造。 [0007] 从上面可以看出，所有钻井类型，包括压裂，均是从面上来对目的层物性进行改善，其差别无非是改造的半径、范围、方向不同而已，而这些钻井情况下，所进行的压裂，也只是对目的层平面上储集物性的一些范围延伸。 [0008] 直井下套管。钻井，只能影响井井周围，很小的范围，通过压裂，只能是某个层物性改造范围相应扩大，而且顺着主应力范围略大、次应力方向范围就小。 [0009] 直井陶穴。仅仅是局限在井筒周围，虽然有空间改造的功能，但是范围太小。水平井。顾名思义，是顺层延伸的井，也只是面上顺着某个方向起到改造作用，仍然是平面上的。 [0010] 以上，不仅钻井局限在井筒周围较小范围、或即使远离井筒但也只是顺着某个方向对平面进行改造。特别是对压裂，由于没有泄压的地方，压裂效果通常不好。 发明内容[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井及方法，克服现有技术中钻井仅仅局限在井筒周围较小范围、或即使远离井筒但也只是顺着某个方向对平面进行改造。特别是对压裂，由于没有泄压的地方，压裂效果通常不好的缺陷。 [0012] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井，包括直井、上水平井及下水平井，所述上水平井及下水平井相互平行且沿着同一方向延伸，其均与所述直井连通，所述下水平井连接在所述直井的底端一侧。 [0013] 本发明的有益效果是：由于采用上述结构的井层，所述上水平井及下水平井先钻的为第一口水平井，在钻第二口水平井的时候，已经波及到第一口水平井,即先钻上水平井，后钻下水平井时已经波及到上水平井，或者是先钻下水平井，后钻上水平井时已经波及到下水平井，使其渗透性有了一定的改善，这就从过去的平面改造扩展到了空间的改造，可以达到提高产气量和提高资源利用率的目的。 [0014] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 [0015] 本发明如上所述一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井，进一步，所述上水平井距离所述下水平井30-40米。 [0016] 本发明如上所述一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井，进一步，所述上水平井及下水平井长度为600至800米。 [0018] 步骤2)，先钻一口直井，钻至煤层气、页岩气层的下方，再在直井底端开始造斜，利用组合动力钻具，设计造斜段狗腿度4.5°/30m，剖面设计为单圆弧剖面，钻下水平井； [0019] 步骤3)，在距离下水平井上方30-40米钻上水平井。 [0020] 本发明如上所述的双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，进一步，所述上水平井为两口以上平行布置的且向一个方向延伸的水平井。 [0021] 本发明还提供另一种利用上述双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，包括以下步骤：步骤1)确定储有丰富煤层气、页岩气的地块； [0022] 步骤2)，先钻一口直井，钻至煤层气、页岩气层的下方，再在距离直井底端30-40米开始造斜，利用组合动力钻具，设计造斜段狗腿度4.5°/30m，剖面设计为单圆弧剖面，钻上水平井； [0023] 步骤3)，在直井底端30-40米开始造斜，利用组合动力钻具，设计造斜段狗腿度4.5°/30m，剖面设计为单圆弧剖面，钻下水平井。 [0024] 本发明的双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，其特征在在于，所述上水平井为两口以上平行布置的且向一个方向延伸的水平井。 [0025] 本发明如上所述利用双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，进一步，对上水平井和下水平井进行压裂。 [0026] 本发明如上所述利用双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，进一步，先对下水平井段压裂，在对下水平井进行压裂；所述上水平井和下水平井的水平段长度为600～800米，将压裂段间距定在60～80米，从水平段离直井最远端向靠近直井处处依次开始压裂。 [0027] 由于水平段长度为600—800米，因此将压裂段间距定在60—80米，意即要对下水平段分十段进行压裂，并且是从水平段离直井段最远端往近处依次开始。 [0028] 假定水平段就为800米，压裂段间距为80米。那么压裂井段为800—720米段、720—640米段、640—560米段、560—480米段、480—400米段、400—320米段、320—240米段、 240—160米段、160—80米段、80—0米段。 [0029] 首先，对其射孔(下入射孔器，将套管、水泥环、直至煤、或页岩层射开，为气流入井筒内打开通道，称作射孔)，射孔采用的射孔器为枪弹式射孔器，用102枪、127弹，射孔时用60度相位角，16孔/m。接下来，开始压裂，排量2.2—2.4m3/min，每段入井液量800—1200m3不等，每段支撑剂量100—200t，以40/70目支撑剂为主，平均砂比3％—5％。 [0030] 然后，同样对上水平井进行压裂。 [0032] 图1为本发明一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井结构示意图。 [0033] 附图中，各标号所代表的部件列表如下： [0034] 1、直井，2、上水平井，3、下水平井。 具体实施方式[0035] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 [0036] 如图1所示，一种改善储层空间物性及提高采气效率的双水平井，包括直井、上水平井及下水平井，所述上水平井及下水平井相互平行且沿着同一方向延伸，其均与所述直井连通，所述下水平井连接在所述直井的底端一侧。 [0037] 在一些具体实施例中，所述上水平井距离所述下水平井30-40米。 [0038] 在另一些具体实施例中，所述上水平井及下水平井长度为600至800米。 [0039] 本发明一种利用上述双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，包括以下步骤：步骤1)确定储有丰富煤层气、页岩气的地块； [0040] 步骤2)，先钻一口直井，钻至煤层气、页岩气层的下方，再在直井底端开始造斜，利用组合动力钻具，设计造斜段狗腿度4.5°/30m，剖面设计为单圆弧剖面，钻下水平井； [0041] 步骤3)，在距离下水平井上方30-40米钻上水平井。 [0042] 在具体实施过程，所述上水平井可以为两口以上平行布置的且向一个方向延伸的水平井。 [0043] 本发明一种利用上述双水平井改善储层空间物性和提高采气效率的方法，包括以下步骤：步骤1)确定储有丰富煤层气、页岩气的地块； [0044] 步骤2)，先钻一口直井，钻至煤层气、页岩气层的下方，再在距离直井底端30-40米开始造斜，利用组合动力钻具，设计造斜段狗腿度4.5°/30m，剖面设计为单圆弧剖面，钻上水平井； [0045] 步骤3)，在直井底端30-40米开始造斜，利用组合动力钻具，设计造斜段狗腿度4.5°/30m，剖面设计为单圆弧剖面，钻下水平井。 [0046] 步骤4)对上水平井和下水平井进行压裂。具体压裂过程是：先对下水平井段压裂。由于水平段长度为600—800米，因此将压裂段间距定在60—80米，意即要对下水平段分十段进行压裂，并且是从水平段离直井段最远端往近处依次开始。 [0047] 当水平段就为800米，压裂段间距设为80米。那么压裂井段为800—720米段、720—640米段、640—560米段、560—480米段、480—400米段、400—320米段、320—240米段、 240—160米段、160—80米段、80—0米段。首先，对其射孔(下入射孔器，将套管、水泥环、直至煤、或页岩层射开，为气流入井筒内打开通道，称作射孔)，射孔采用的射孔器为枪弹式射孔器，用102枪、127弹，射孔时用60度相位角，16孔/m。接下来，开始压裂，排量2.2—2.4m3/min，每段入井液量800—1200m3不等，每段支撑剂量100—200t，以40/70目支撑剂为主，平均砂比3％—5％。 [0048] 然后，同样对上水平井进行压裂。 [0049] 对于比较薄的(30米以下)煤层、页岩层来说，仅仅改善平面上的储集物性，即解决问题，但对于比较厚(30米以上)的煤层、页岩层来说，仅仅改善平面上的储集物性，则不能解决空间上储集物性。本发明方法双水平井钻探、压裂，不仅是平面而且在立体上来改善储集物性，从空间上改善储集物性，达到提高产气量的目的。 |
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