[发明专利]一种使用振击工艺井的井下振动采油方法

说明书

本发明涉及一种油田高含水期提高采收率的振动采油方法，尤其涉及一种使用振击工艺井的井下振动采油方法。

从六十年代末开始，前苏联进行的以单井为处理对象的各种物理方法振动处理近井带地层的作业措施获得了极大的成功，20年来增产原油900多万吨，增加注水量3500多万方，八十年代后期，前苏联又开始了地面震源振动处理整个油层的试验，极大的提高了油田开发后期的原油采收率，九十年代初期起，我国一些油田也开始了地面震源振动采油的矿场试验，取得了增产原油数万吨的增产效益。地面振动采油虽然在国内外现场试验中取得了十分可观的增油效益，所使用的设备和工艺也不算复杂，但从国外首次现场试验成功起，到现在已经十年了，按经济规律，地面震源应该获得迅速而大面积的推广应用，但国内国外的推广程度并不算高，究其原因，地面震源就它目前有限的处理深度和处理范围，已经对地面环境和地面设备的正常运转造成了影响，同时，地需震源产生的振动能量绝大部分被第四系软地层吸收了，仅有百分之几的能量能够传递到处理油层，如果想继续提高振动处理深度，受效面积和增产幅度，那就要再提高已高达50-100吨的地面震源的拢动力，将使地面环境污染的问题变得更加突出，因此，地面震源没有得到应有的大面积的推广应用，目前，国外已发展了十多种用于井间地震的井下震源，另外也发展了用于油井振动解堵的电火花井下震源，各种井下震源每击发1次释放出的能量1-5千焦耳，最大的不超过1万焦耳，因为不管何种井下震源，它们都在开发生产井中炮眼附近的井壁上释放振动能量，但生产井油层套管水泥环允许承受的破坏应力是有限的，美国一份报告中指出，井壁能够承受的连续性破坏应力不允许超过0.14MPa，虽然现有的井下震源远不能满足油层整体振动采油的能量需求，但它对井壁产生的最大破坏应力已接近临界值，因此，现有的井下震源，受生产井套管水泥环破坏应力临界值的限制，无法再往油层整体振动采油所需要的大能量方向发展，要想利用油层整体振动大幅度提高油田后期开发的原油采收率，必须彻底摆脱这种限制，彻底变更井下震源的工作条件。

本发明的目的在于：设计出一种不影响地面环境、经济实用、能够大面积推广、可大幅度提高油田高含水期原油采收率的井下振动采油方法。

本发明采用的技术方案是：在油田开发井网内的构造上对振动敏感的部位设计专用于振击地层的振击工艺井或者在老油田的废弃井中选择专用于振击地层的振击工艺井进行区块整体振动采油的先导试验，完全为振击工艺而设计的振击工艺井是不下油管不射孔的干井具有井眼浅而大的特点，设计完钻井深进入岩石硬地层即可，井底是具有钢砧的特殊人工井底，老井或废弃井改用的振击工艺井要按上述要求重新改造原有的人工井底，用常规作业提升设备通过钢丝绳和作业井架把超级井下重锤提升到一定高度后落下，砸击在顶部为钢砧的人工井底上，钢砧人工井底受到重锤砸击，随之产生强烈的人工地震波，并以纵波形式向下传递到整个油藏，使油藏内部的每个波至点随之发生受迫振动。根据先导试验获得的振击工艺井单井控制的有效作用面积(km²)，有效增产周期(月数)，在高含水油田的开发井网上布一定数量的振击工艺井，使常规提升作业设备及操作人员在油田上巡回进行振动作业，使高含水油田整个后期开发过程都处于振动处理的有效作用周期之内，根据增油机理相同的地面震源国内外多次现场试验获得的显著降水增油效果，预计本发明的井下振动采油方法实施后可以大幅度提高高含水油田的原油采收率，达到本发明的设计目的。

本发明的优点是显而易见的：1.使用振击工艺井进行井下振动采油把地面震源的优点和井下震源的优点结合在一起，无须研制专门的井下重锤震源，仅采用常规提升作业设备就可以把现有井下重锤震源的能量输出提高10-30倍，从而能够大大提高现有振动技术的处理深度、处理半径和处理效果。2.由于振击工艺井是完钻在第四系软地层之下的岩石硬地层内，所以，超级井下重锤撞击井底钢砧时产生的巨大人工地震波被第四系厚厚的软地层档在了地下，当对油层进行振动处理时，地面环境和地面设备的正常运转均不受影响。3.由于本发明的振动采油方法是在高含水油田的开发井网上按先导试验井的有效控制面积均布振击工艺井的，这就使油田整个后期开发过程都处于振动处理的有效作用周期内，因此，预计可大幅度的提高高含水油田的原油采收率。

下面我们详细说明实施本发明方法的具体步骤：1.首先必须检索、查阅国内外振动采油的试验资料，认定本油田是否适合实施井下振动采油。适合实施本发明的油田应是综合含水70％以上的高含水油田，并且油田含水越高、实施效果越好。2.选择进行先导试验的振击工艺井的井位。详细阅读油田钻井地质资料和开发动态资料，弄清油田地质构造，必要时，配合井间地震、测地应力等测试措施，在搞清了油田地质构造特点以后在构造上选择对振动敏感的部位作为振击工艺井的井位。3.根据油田地质构造特点进行振击工艺井的井身结构设计，振击工艺井是大井眼的浅井，是专为振击地层而设计的干井，井中不下油管也不射孔，设计完钻井深进入岩石硬地层15米以上即可，下到井底的固井套管不小于7″，固井水泥返至地面井口，当油层深度超过1500米以上时，可将固井套管加大至9″，以便于增加井下超级重锤的直径和重量。应将振击工艺井的人工井底设计成顶部是园钢钢砧的特殊人工井底，钢砧是外径略小于套管内径的园柱形钢砧，两端面均为平面，人工井底完成在岩石硬地层内，固井套管以下的水泥口袋深度不低于10米，当把油田的废弃井或产能太低的老井改成振击工艺井时，应将原来的人工井底改造成顶部为钢砧的人工井底。按上述要求完成做先导试验用的振击工艺井。4.利用常规提升作业设备——如通井车、作业井架在第1口振击工艺井上做先导性井下振动采油试验，利用通井车提供的动力通过钢丝绳反复将井下超级重锤提升到一定高度后落下，砸击在人工井底顶部的钢砧上，随之在人工井底附近的地层中产生强烈的人工地震波，并以纵波形式向下传递到整个油藏，使油藏的每个波至点随之发生受迫振动。5.根据先导试验获得的1口振击工艺井控制的有效作用面积和有效井数，在整个油田的开发井网上，均布一定数量的振击工艺井，布井时，要兼顾考虑油田构造特点，把振击工艺井的井位尽量布在对振动敏感的构造部位上，使1口振击工艺井能控制尽可能多的产油井。6.根据先导试验1个作业周期所需要的振动处理时数和每次振动处理后的有效作用周期(月数)，并按该油田振击工艺井的总井数，计算出该油田振动采油需要配备的提升作业设备(通井车+井架)数量，排出振动采油运行计划，使通井车及作业井架在各振击工艺井上巡回流动进行振动作业，使高含水油田整个后期开发过程都处于振动处理的有效作用周期之内。