一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法
【專利摘要】一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，本發(fā)明渉及注熱開采油氣技術(shù)，解決現(xiàn)有技術(shù)在高溫環(huán)境下極易導(dǎo)致固井套管、水泥環(huán)變形損壞，引發(fā)串汽、串油事故的技術(shù)問題。本發(fā)明的步驟是：在選定油頁巖的目標(biāo)原位注熱區(qū)打鉆，形成鉆孔，在鉆孔內(nèi)間隔擴(kuò)大鉆孔直徑形成圈槽；選擇金屬波紋管為固井套管，在固井套管外沿徑向間隔焊接鋼筋和鋼絲；將已焊接鋼筋和鋼絲的固井套管壓入鉆孔內(nèi)；采用耐高溫水泥對固井套管與鉆孔間隙壓力注漿，耐高溫水泥漿混入鋼筋和鋼絲固結(jié)形成水泥環(huán)，水泥環(huán)與地層形成齒狀咬合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明用于油頁巖原位注熱開采油氣，具有固井套管、水泥環(huán)、地層間膠結(jié)強(qiáng)度高，固井質(zhì)量好，有效防止串汽、串油事故發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于油頁巖原位注熱開采油氣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，特別適用于油頁巖原位注熱開采油氣，也適用于稠油、油砂注熱開采。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在稠油熱采開發(fā)過程中，固井是一個(gè)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，在“套管-水泥環(huán)-地層”組合體中，經(jīng)常由于不均勻熱膨脹而導(dǎo)致套管和水泥環(huán)發(fā)生變形損壞，特別是在套管和水泥環(huán)接觸面、水泥環(huán)和地層接觸面間更易產(chǎn)生離層，不能成為整體，導(dǎo)致現(xiàn)場出現(xiàn)串汽、串油事故?，F(xiàn)有技術(shù)的主要解決辦法是:在水泥中增加不同種類的添加劑，提高水泥膠結(jié)強(qiáng)度以改進(jìn)固井質(zhì)量，這種措施在實(shí)際運(yùn)用過程中能起到一定效果，但隨注熱溫度不斷升高，并不能完全避免串汽、串油事故的發(fā)生。因此，必須改變現(xiàn)有固井技術(shù)的結(jié)構(gòu)方法，從根本上增強(qiáng)套管、水泥環(huán)、地層間的膠結(jié)強(qiáng)度，以防止發(fā)生串汽、串油事故。
[0003]油頁巖中有機(jī)質(zhì)熱解產(chǎn)出油氣的溫度區(qū)間在300?500°C范圍內(nèi)，因此，在油頁巖原位注熱開采油氣過程中，要求鍋爐蒸汽注入溫度要達(dá)到600°C以上，比稠油熱采蒸汽注入溫度(250?350°C)高出近一倍?？上攵?，當(dāng)蒸汽溫度達(dá)到600°C以上，如此更高溫極易導(dǎo)致套管、水泥環(huán)發(fā)生變形損壞，引發(fā)的串汽、串油事故將更加頻繁。因此，采用水泥中增加添加劑提高固井質(zhì)量的方法在油頁巖原位注熱開采油氣領(lǐng)域中并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，解決現(xiàn)有技術(shù)的固井方法在高溫環(huán)境下極易導(dǎo)致固井套管、水泥環(huán)發(fā)生變形損壞，引發(fā)串汽、串油事故的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，其特征在于:所述油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法的具體步驟是:
[0007]1、在選定油頁巖的目標(biāo)原位注熱區(qū)打鉆，形成鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)間隔一定長度，擴(kuò)大地層鉆孔直徑形成圈槽，所述圈槽的深度H=30?I OOmm ；
[0008]2、選擇金屬波紋管為固井套管，在所述固井套管外沿徑向間隔均勻焊接鋼筋和鋼絲，所述鋼絲的位置與所述圈槽的位置對應(yīng)；
[0009]3、將已焊接所述鋼筋和鋼絲的所述固井套管壓入鉆孔內(nèi)，所述鋼絲深入所述圈槽的深度為5?30mm;
[0010]4、采用耐高溫水泥對所述固井套管與鉆孔間隙進(jìn)行壓力注漿，耐高溫水泥漿混入所述鋼筋和鋼絲后固結(jié)，形成水泥環(huán)，所述水泥環(huán)與地層形成齒狀咬合結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步，所述鋼筋的直徑di = 3.0?20謹(jǐn)。
[0012]進(jìn)一步，所述鋼絲的直徑d2 = 0.1?3.0臟。
[0013]進(jìn)一步，所述鋼筋和鋼絲的軸向與所述固井套管的軸向呈80?90°夾角。
[0014]本發(fā)明具有如下顯著進(jìn)步和有益效果:
[0015]I)固井耐高溫水泥中加入鋼絲和鋼筋，極大增強(qiáng)了固井套管、水泥環(huán)、地層間的膠結(jié)強(qiáng)度，提高了固井質(zhì)量，避免因固井套管和水泥環(huán)受熱變形損壞后發(fā)生串汽、串油事故。
[0016]2)耐高溫水泥填滿鉆孔內(nèi)圈槽后固結(jié)，使地層與水泥環(huán)間產(chǎn)生齒狀咬合力而成為一體，極大增強(qiáng)了 “固井套管-水泥環(huán)-地層”組合體的整體抗變形能力和防滲漏能力。
[0017]本發(fā)明用于油頁巖原位注熱開采油氣，具有固井套管、水泥環(huán)、地層間的膠結(jié)強(qiáng)度高，固井質(zhì)量好，有效防止串汽、串油事故發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018]圖1是一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法的示意圖；
[0019]圖2是圖1的A—A#lj面不意圖；
[0020]圖3是圖1的B—B#lj面不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖1、2、3所示，一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法的具體步驟:
[0024]1、在選定油頁巖6的目標(biāo)原位注熱區(qū)打鉆，形成內(nèi)徑D = 450mm的鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)間隔一定長度，擴(kuò)大地層鉆孔直徑形成圈槽I，所述圈槽I的深度H=30mm;
[0025]2、選擇直SD1 = 300mm的金屬波紋管為固井套管2，在所述固井套管2外沿徑向間隔均勻焊接鋼筋3和鋼絲4，所述鋼絲4的位置與所述圈槽I的位置對應(yīng)；
[0026]3、將已焊接所述鋼筋3和鋼絲4的所述固井套管2壓入鉆孔內(nèi)，所述鋼絲4深入所述圈槽I的深度為5mm;
[0027]4、采用耐高溫水泥對所述固井套管2與鉆孔間隙進(jìn)行壓力注漿，耐高溫水泥漿混入所述鋼筋3和鋼絲4后固結(jié)，形成水泥環(huán)5，所述水泥環(huán)5與地層7形成齒狀咬合結(jié)構(gòu)。
[0028]步驟2中:所述鋼筋3的直徑di = 3.0mm。
[0029]步驟2中:所述鋼絲4的直徑d2 = 0.1mm。
[0030]步驟2中:所述鋼筋3和鋼絲4的軸向與所述固井套管2的軸向呈80°夾角。
[0031]實(shí)施例2
[0032]如圖1、2、3所示，一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法的具體步驟:
[0033]1、在選定油頁巖6的目標(biāo)原位注熱區(qū)打鉆，形成內(nèi)徑D = 650mm的鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)間隔一定長度，擴(kuò)大地層鉆孔直徑形成圈槽I，所述圈槽I的深度H=10mm;
[0034]2、選擇直SD1 = 450mm的金屬波紋管為固井套管2，在所述固井套管2外沿徑向間隔均勻焊接鋼筋3和鋼絲4，所述鋼絲4的位置與所述圈槽I的位置對應(yīng)；
[0035]3、將已焊接所述鋼筋3和鋼絲4的所述固井套管2壓入鉆孔內(nèi)，所述鋼絲4深入所述圈槽I的深度為30mm;
[0036]4、采用耐高溫水泥對所述固井套管2與鉆孔間隙進(jìn)行壓力注漿，耐高溫水泥漿混入所述鋼筋3和鋼絲4后固結(jié)，形成水泥環(huán)5，所述水泥環(huán)5與地層7形成齒狀咬合結(jié)構(gòu)。
[0037]步驟2中:所述鋼筋3的直徑di = 20mm。
[0038]步驟2中:所述鋼絲4的直徑d2 = 3.0_。
[0039]步驟2中:所述鋼筋3和鋼絲4的軸向與所述固井套管2的軸向呈90°夾角。
[0040]實(shí)施例3
[0041]如圖1、2、3所示，一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法的具體步驟:
[0042]1、在選定油頁巖6的目標(biāo)原位注熱區(qū)打鉆，形成內(nèi)徑D = 550mm的鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)間隔一定長度，擴(kuò)大地層鉆孔直徑形成圈槽I，所述圈槽I的深度H=60mm;
[0043]2、選擇直SD1 = SSOmm的金屬波紋管為固井套管2，在所述固井套管2外沿徑向間隔均勻焊接鋼筋3和鋼絲4，所述鋼絲4的位置與所述圈槽I的位置對應(yīng)；
[0044]3、將已焊接所述鋼筋3和鋼絲4的所述固井套管2壓入鉆孔內(nèi)，所述鋼絲4深入所述圈槽I的深度為15mm;
[0045]4、采用耐高溫水泥對所述固井套管2與鉆孔間隙進(jìn)行壓力注漿，耐高溫水泥漿混入所述鋼筋3和鋼絲4后固結(jié)，形成水泥環(huán)5，所述水泥環(huán)5與地層7形成齒狀咬合結(jié)構(gòu)。
[0046]步驟2中:所述鋼筋3的直徑di = 10mm。
[0047]步驟2中:所述鋼絲4的直徑d2= 1.0_。
[0048]步驟2中:所述鋼筋3和鋼絲4的軸向與所述固井套管2的軸向呈85°夾角。
[0049]本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的變化和改型都應(yīng)為權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，其特征在于:所述油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法的具體步驟是: ①在選定油頁巖(6)的目標(biāo)原位注熱區(qū)打鉆，形成鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)間隔一定長度，擴(kuò)大地層鉆孔直徑形成圈槽(I)，所述圈槽(I)的深度H=30?10mm; ②選擇金屬波紋管為固井套管(2)，在所述固井套管(2)外沿徑向間隔均勻焊接鋼筋(3)和鋼絲(4)，所述鋼絲(4)的位置與所述圈槽(I)的位置對應(yīng)； ③將已焊接所述鋼筋(3)和鋼絲(4)的所述固井套管(2)壓入鉆孔內(nèi)，所述鋼絲(4)深入所述圈槽(I)的深度為5?30mm; ④采用耐高溫水泥對所述固井套管(2)與鉆孔間隙進(jìn)行壓力注漿，耐高溫水泥漿混入所述鋼筋(3)和鋼絲(4)后固結(jié)，形成水泥環(huán)(5)，所述水泥環(huán)(5)與地層(7)形成齒狀咬合結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，其特征在于:所述鋼筋(3)的直徑di = 3.0?20mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，其特征在于:所述鋼絲(4)的直徑d2= 0.1?3.0mmo4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，其特征在于:所述鋼筋(3)和鋼絲(4)的軸向與所述固井套管(2)的軸向呈80?90°夾角。
【文檔編號】E21B7/20GK105952414SQ201610327008
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】康志勤, 趙陽升, 楊棟, 梁衛(wèi)國, 趙靜, 耿毅德
【申請人】太原理工大學(xué)