[发明专利]利用多个裂缝的蒸汽吞吐方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从含粘性烃地层生产出加热烃的蒸汽吞吐(cyclic steam stimulation，CSS)方法。

背景技术

加拿大专利2219513公开了一种蒸汽吞吐(CSS)方法，其中在初始加热步骤期间，将蒸汽通过蒸汽喷嘴注入含粘性烃地层，该蒸汽喷嘴位于沿井的大体水平的下部井段的长度上的几个位置处，以及其中在随后的生产步骤期间，产生的加热烃经由喷嘴返回到井口。循环地重复进行蒸汽注入和随后的生产烃的步骤，直到已经从地层产生出大部分的烃。

已知的CSS方法的常见缺点是蒸汽渗入地层的深度受到限制，以及，如果形成裂缝，裂缝的位置很难控制，因而导致烃地层的加热不可控制且效率低。现场经验也表明，通过已知方法最多只能产生几个裂缝，留下大部分地层长时间未被加热。

在加拿大专利2219513中描述的方法提出使用喷嘴来沿着井更均匀地调节和分配蒸汽注入。然而，该方法的缺点是因为油相对于注入蒸汽的可动性较低，同一井的油产量将由于受通过喷嘴的流动限制而显著降低。

美国专利申请US2005/0263284公开了一种使用流体喷射来穿透并且压裂地层的方法，该流体喷射位于衬管中沿纵向和沿圆周间隔开的不同位置处，以便引发在相对于井眼的不同方向上定向的小裂缝。

本发明的一个目的是提供一种新颖的蒸汽吞吐(CSS)方法，该方法不仅更快地以更均匀的方式加热地层，而且比已知CSS方法更快地采油，所述已知的CSS方法包括加拿大专利2219513中描述的方法。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的蒸汽吞吐(CSS)方法，该方法能产生适合执行后续蒸汽驱过程的储层加热模式。

发明内容

根据本发明，提供一种用于从含粘性烃地层生产出加热烃的蒸汽吞吐方法，所述方法包括下列步骤：

a)大体沿着最小水平压应力Sh的轨迹将具有大体水平或倾斜的下部井段的井钻到含粘性烃地层中；

b)通过旋转液压喷射切削装置，沿下部井段的长度以选定间隔将大体圆盘状空腔切入含粘性烃地层中；

c)完井；

d)以高压力将蒸汽注入井和圆盘状空腔中以使得至少一个圆盘状空腔中的液压压力高于地层压裂压力，从而压裂地层并且允许蒸汽侵入环绕裂缝的地层并加热蒸汽侵入区中的烃；

e)中断蒸汽注入并且经由井生产出加热烃；以及

f)重复进行步骤(d)和(e)许多次。

可选地，在步骤(f)之后，使该井进行连续生产，同时将蒸汽连续注入在含粘性烃地层的上部附近钻出的新井。旋转液压喷射切削装置可包括至少一个喷嘴，使该喷嘴用来通过在相对于下部井段的纵向轴线旋转喷嘴并且沿所述纵向轴线的长度方向将喷嘴保持在固定位置的同时沿相对于下部井段的纵向轴线大体正交的方向喷射流体来切削出圆盘状空腔。

在根据步骤(d)的蒸汽注入的最初周期期间，最初的裂缝可能主要在环绕圆盘状空腔的地层中产生，在该处由于大体圆柱形的井和大体圆盘状的空腔的相交处的不规则几何形状，应力集中较高，以及其中将足够的蒸汽注入最初的裂缝之后，由于邻近地层中温度上升而导致的增加的水平应力，最初的裂缝停止开裂，使得在根据步骤(d)的蒸汽注入的后续周期期间，在环绕沿着井段的剩余圆盘状空腔的地层中产生新裂缝。

在根据步骤(d)的许多次蒸汽注入周期之后，地层的平均温度可能足够高以使得最小(Sh)和最大(SH)的水平压应力都大于竖直压应力(SV)，并且以大体小角度或水平的方位形成其他裂缝。

粘性烃地层在其最初状态时可以具有最小的原地主压应力，该主应力以大体水平方向定向但是可以随着足够的温度升高而重新定向到大体竖直方向。

粘性烃地层可能是处于距地面200到3500米的重油储层，在储层状态下具有范围从2000到高达1000000 cp的油粘度，并且根据本发明的方法可以用来产生裂缝的根状模式，用于促进将蒸汽注入含粘性烃地层并且促进从该含粘性烃地层的产油量。

参照附图，在所附的权利要求书、摘要及优选实施例的下列详细描述中描述根据本发明方法的这些及其他特征、实施例和优点。

附图说明

图1示出了蒸汽注入和油生产井，根据本发明的方法切削出环绕该井的圆盘状空腔；

图2示出了在最初的蒸汽浸透注入周期期间，如何在环绕圆盘状空腔的地层中产生裂缝，该圆盘状空腔位于最靠近井口处；

图3示出了如何在随后的蒸汽注入周期期间在环绕圆盘状空腔的地层中产生裂缝，该圆盘状空腔位于更远离井口处；

图4示出了如何在多个蒸汽浸透周期之后在环绕多个圆盘状空腔的地层中产生裂缝网络；