水力喷射钻孔技术在稠油低渗区块的应用

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摘要：描述了高3624块构造特征和存在问题，制定技术路线。阐述了水力喷射钻孔技术原理、结构和施工工艺要求，给出了水力喷射钻孔适用条件。试验表明，在稠油低渗区块使用水力喷射钻孔技术，降低油井注汽压力，提高注汽质量，改善了油井开发效果；根据高3624块黏土含量高的特点，在钻孔后进行酸化解堵，同时配套防膨措施，采用钻孔与酸化解堵、防膨注汽及注入驱油剂等技术相结合，增加地层导流能力，提高原油的流动性，提高蒸汽吞吐效果，应用前景广阔。

关键词：块构造特征；水力喷射钻孔技术；应用

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

高升油田稠油低渗区块由于油藏埋藏深、储层及原油物性差、粘土含量高，在注蒸汽见到明显增油效果的同时，也出现了因蒸汽的注入使储层粘土矿物转化、原油重质成分滞留导致储层伤害的问题。致使蒸汽吞吐时注汽困难，转抽后油井供液能力差，回采能力弱。其中高3624块注汽压力高的油井达到15口，占总井数的56%，从而迫使部分低产井关井或改为捞油生产，导致储量动用程度低，开发效果不理想。而常规压裂、酸化技术虽在个别井中见到了效果，但大部分井在措施后效果不明显，导致区块储量动用程度低，开发效果不理想。因此，为了降低油井注汽压力，提高注汽质量，达到蒸汽吞吐效果的目的，2011年开展了水力钻孔技术的研究与应用。

1区块概况及存在问题

1.1 区块概况

高3624块构造上处于辽河西部凹陷西斜坡北端高升油田莲花油层鼻状构造北端，油层埋深1600-1850m，含油面积1.5Km2，地质储量767×104t。该块于1987年投入开发，主要开发层系为下第三系沙河街组三段莲花油层Ⅴ、Ⅵ砂岩组。目前高3624块共有采油井35口，油井开井27口，区块日产油78t，平均单井日产液5.4t，日产油2.9t，采油速度0.34%，综合含水59.93%，年产油0.7501×104t，累积产油31.1529×104t，累积产水14.7122×104t，采出程度3.97%，自然递减率17.89%，综合递减率-0.89%。

1.2 存在问题

1.2.1储层物性差，渗流能力弱

高3624块油层埋深1600-1850m，储层岩性以砂砾岩为主，胶结疏松。储层物性差，渗流能力弱。储层平均孔隙度13%，平均渗透率300×10-3μm2。加之储层粘土矿物含量高，且主要以蒙脱石为主，蒙脱石遇水有极强的膨胀性，遇水后体积可膨胀增大几十倍或上百倍，对储层的伤害极大，进一步降低了储层渗流能力。

1.2.2蒸汽注入困难，吞吐效果差

高3624块自1988年8月进行蒸汽吞吐采油，至1998年9月蒸汽吞吐有效期结束，共吞吐32口井，其中动用高压锅炉进行高压注汽18口井，共计96井次，平均单井吞吐轮次3轮。区块仍有注汽压力高的油井达15口，占总开井数的56%，平均注汽压力高达19.8MPa，注汽干度8.6%，平均周期产油仅为303t。其中，有6口井蒸汽吞吐后不出。主要是蒸汽吞吐注汽压力高、注入困难、吞吐效果差。鉴于此情况，2003年12月此类井全部转为捞油生产。

1.2.3 常规措施效果差，油井产能低

高3624块自投入开发以来，进行了常规压裂、酸化等油层改造增产措施，配合高压注汽，一定程度上提高了区块的开发效率，但措施效果均不理想。高3624块常规压裂26井次，措施后有效19井次。注汽质量差，注汽困难；常规酸化共计10井次，措施后仅有3井次改善了注汽质量。措施整体有效率仅为30％。至2009年底，区块因低产关井16口，捞油井10口，整体处于低速开发。针对上述问题，2012年在高3624块开展了水力喷射钻孔技术的应用。

2技术路线

为保证对区域储量的有效控制，提高措施效果，从油藏实际出发，通过系统分析，制定技术路线。

（1）结合油井测井曲线、平面及纵向上储层分布、含油饱和度等情况，并结合周围同层位油井生产状况，选取物性及含油性较好的方位，同时对措施井的钻孔深度、钻孔方位等进行优化，尽量确保钻孔长度达到100m；

（2）针对目的层黏土含量高的问题，钻孔工作液选取3%KCl溶液，并在钻孔结束后进行酸化解堵、防膨注汽及注入驱油剂等措施，进一步提高原油的流动性，改善蒸汽吞吐效果的。

3水力喷射钻孔技术

3.1技术原理

水力喷射钻孔技术是基于水动力学的动量-冲量定律实现，当高压流体通过喷嘴时，液流的压强被喷嘴转换为动量，以高速射流射出，冲击目的物。此时，动量在瞬间被转换为冲量，在冲击力作用下底层岩石被剥蚀破损。该技术是一种径向侧钻微小水平孔新技术，采用自进水力喷射钻头，利用软管送进并控制轨迹，以高压水射流喷射钻孔的方式在油层与井筒间形成清洁孔道，实现百米穿越。

3.2水力喷射钻孔工具组成

水力喷射钻孔工具主要由造斜器、喷嘴及配套工具等组成。

3.2.1造斜器总成

造斜器总成的主要功能是帮助定位所要喷射钻孔的油层位置，确定需要喷射钻孔的方位。另外还有一个重要的功能，就是给所下的工具，无论是开窗钻头、还是喷射喷头和软管，起到了导向作用。其次对于校深、陀螺仪定方位时，也起到了导向和定位作用。其主要结构由造斜器、扶正器、导向笔尖等组成。

3.2.2 喷射头和推进器

喷射头和推进器是该工艺最重要的工具，也是整个施工的主体工具。喷射头和推进器采用一体化设计，结构精巧，功能协调，实现了前端喷射头破岩钻进，后端克服软管摩阻，喷射头破岩石时的反作用力拖动软管前进。喷射头的周向三等分发散型布喷射孔，使得破岩效率更快，不但实现了高效破岩的目的，也很好的清理了岩石表面。推进器不但起到推进喷射头作用，同时也清理并扩大了岩石孔道，使岩石孔道畅通。见图1和图2。

图1喷射头 图2推进器

3.2.3 配套工具

（1）高输出扭矩马达。高输出扭矩马达主要是在对套管开窗时，给井下钻头提供旋转动力。它具有直径小、长度短、输出扭矩高、速度快的优点，可加快开窗速度。

（2）万向轴节。万向轴节主要是连接马达与开窗钻头，将马达输出的扭矩由垂直方向在很小的曲率半径情形下转变为水平方向，也就是由沿套管轴向上的扭矩转化为沿套管径向上的扭矩，从而实现垂直管柱旋转而水平钻进。其中间为多节万向节相连，一端为丝扣，另一端为钻头固定相匹配的结构。

（3）开窗/水泥环钻头。开窗/水泥环钻头的结构简单，强度高，切削性能好。它的一端为一钝角钻头，另一端为一平直面，本体带有销子固定孔，能与万向轴节相连接固定。

（4）喷射软管。喷射软管承压高，柔韧性能好，通过它能很好的实现从油管经过造斜器进入开窗孔道,并且将高压液体输送到喷射头，实现喷射钻孔过程。其它工具还有磁定位仪、陀螺仪、听诊器等辅助工具。

3.3水力喷射钻孔系统主要技术参数

高压泵： 井口工作压力：55 MPa；额定流量：19L/min。适用井况：5.5″或7″套管井；最大井深：3000m；最高温度：120℃。钻孔参数：穿透深度：100m；成孔孔径：20-50mm

3.4施工工艺