[发明专利]一种大范围解除致密储层水相圈闭损害的方法与装置

说明书

本发明公开了一种大范围解除致密储层水相圈闭损害的方法与装置。该方法通过对油管改造使油管主体成为高温加热装置从井口向油管注入氮气，氮气通过和油管表面强制对流换热从而被加热，达到储层段时成为高温热干气，然后通过加压注入储层当中。氮气通过两种方式加热水相首先是和岩石接触发生强制对流换热加热岩石，岩石被加热后再加热与之接触的水相，然后是氮气和水相直接接触发生强制对流换热直接加热液态水。高温热氮气可以沿着裂缝进入至储层深部从而实现大范围的储层加热，解除加热区域内的水相圈闭损害，同时还能利用高温改善储层渗透性，并且不会对储层造成二次损害。

技术领域

本发明涉及一种大范围解除致密储层水相圈闭损害的方法与装置，可以解除储层水相圈闭损害提升致密气藏采收率。

背景技术

我国的致密砂岩气藏开发领域比较广泛，准噶尔、塔里木、渤海湾、松辽、柴达木、鄂尔多斯、四川等十多个盆地区域都存在能够蕴藏致密砂岩气藏的重要条件，远景资源量不可估计。随着我国勘探技术的发展和对于地质认识的不断提高，在鄂尔多斯和四川盆地中的致密砂岩气藏开发工作已经取得了一定的进展，先后发现了鄂尔多斯苏里格、四川盆地须家河组2个万亿立方米级致密气区。就探明储量和技术实力而言，致密砂岩气藏是我国最具现实勘探开发意义的非常规天然气资源。但致密砂岩储层物性差、分布面积广，成岩作用强烈、次生孔隙发育，自生矿物含量丰富，分选差，局部含水饱和度低。一般不具有自然产能，需要通过水力压裂形成裂缝网络进行开发。压裂规模大，压裂液用量多，单井压裂液可达(2-4)×10⁴m³，但压裂液返排难度大，返排率往往低于50％。压力液滞储层留产生水相圈闭损害，严重影响致密砂岩气的渗流能力。所以迫切需要一种经济、可靠、环境友好的解除水相圈闭损害的方法以及系统性的装置。

目前解除水相圈闭损害的方法很多，如酸化、注入表面活性、，高温蒸发火烧储层等。但这些方法有的效率低，有的经济成本太高，有的实现难度大均不适合现在的工程实际情况。

相较于中国专利公布号CN 102536165 A公开的“一种用于解除低渗透致密砂岩气层水相圈闭损害的方法及装置”，该方法主要是通过井筒里的微波发生装置产生微波，并向储层传递微波，微波使液态水的内部分子共振产生分子热从而加热液态水使其变为水蒸气从而解除水相圈闭损害，与本方法原理不同，而且由于金属套筒的存在使得该方法工程实现难度太大。

相较于中国专利公布号CN 2209692 Y公开的“井下无线缆变频电加热采油装置”其在井下通过加热帮助稠油采收，并不是通过加热解除储层损害，而是通过高温改善稠油的流动性，从而提高稠油的采收率，但是该装置整体较为复杂所以施工难度大不便于操作。

此外还有一些井下电加热解除储层水相圈闭损害的方法，这些方法都有一个共同的特点就是热能利用率很低，经济性差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种大范围解除致密储层的水相圈闭损害的方法与装置。通过改造油管使得油管可以通电从而变为高温加热装置，从井口对油管注入氮气，氮气和油管内表面进行强制对流换热从而加热氮气，到达井底储层段后对氮气进行加压，氮气通过裂缝将热量带入储层，热量进入储层后高温将液态水蒸发为水蒸气，返排阶段利用压差将水蒸气和氮气从油管导出，达到解除水相圈闭损害的目的。

进一步的是：油管温度达到所需温度后开始对油管注入氮气，当氮气在定压条件下充满油管后，加压泵对油管加压注入氮气，加压后底层的高温热氮气开始逐渐进入储层。

进一步的是：通过传热传质学可以计算出，在目标储层压力下水蒸发为水蒸气的所需温度，根据资料和实验结合可以确定氮气相关热力学参数，建立非稳态的传热模型，预估加热时间。加热时间T通过下式预估：