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，本發明渉及注熱開采油氣技術，解決現有技術在高溫環境下極易導致固井套管、水泥環變形損壞，引發串汽、串油事故的技術問題。本發明的步驟是：在選定油頁巖的目標原位注熱區打鉆，形成鉆孔，在鉆孔內間隔擴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；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形成水泥環，水泥環與地層形成齒狀咬合結構。本發明用于油頁巖原位注熱開采油氣，具有固井套管、水泥環、地層間膠結強度高，固井質量好，有效防止串汽、串油事故發生的優點。
【專利說明】
一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法
技術領域
[0001]本發明屬于油頁巖原位注熱開采油氣技術領域，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】
[0002]目前，在稠油熱采開發過程中，固井是一個重要的技術環節，在“套管-水泥環-地層”組合體中，經常由于不均勻熱膨脹而導致套管和水泥環發生變形損壞，特別是在套管和水泥環接觸面、水泥環和地層接觸面間更易產生離層，不能成為整體，導致現場出現串汽、串油事故。現有技術的主要解決辦法是:在水泥中增加不同種類的添加劑，提高水泥膠結強度以改進固井質量，這種措施在實際運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、串油事故的發生。因此，必須改變現有固井技術的結構方法，從根本上增強套管、水泥環、地層間的膠結強度，以防止發生串汽、串油事故。
[0003]油頁巖中有機質熱解產出油氣的溫度區間在300?500°C范圍內，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到600°C以上，比稠油熱采蒸汽注入溫度(250?350°C)高出近一倍。可想而知，當蒸汽溫度達到600°C以上，如此更高溫極易導致套管、水泥環發生變形損壞，引發的串汽、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量的方法在油頁巖原位注熱開采油氣領域中并不適用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種油頁巖原位注熱開采鉆井的固井方法，解決現有技術的固井方法在高溫環境下極易導致固井套管、水泥環發生變形損壞，引發串汽、串油事故的技術問題。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
[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原位注熱區打鉆，形成鉆孔，然后在鉆孔內間隔一定長度，擴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；
[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，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行壓力注漿，耐高溫水泥漿混入所述鋼筋和鋼絲后固結，形成水泥環，所述水泥環與地層形成齒狀咬合結構。
[0011]進一步，所述鋼筋的直徑di = 3.0?20謹。
[0012]進一步，所述鋼絲的直徑d2 = 0.1?3.0臟。
[0013]進一步，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]本發明具有如下顯著進步和有益效果:
[0015]I)固井耐高溫水泥中加入鋼絲和鋼筋，極大增強了固井套管、水泥環、地層間的膠結強度，提高了固井質量，避免因固井套管和水泥環受熱變形損壞后發生串汽、串油事故。
[0016]2)耐高溫水泥填滿鉆孔內圈槽后固結，使地層與水泥環間產生齒狀咬合力而成為一體，極大增強了 “固井套管-水泥環-地層”組合體的整體抗變形能力和防滲漏能力。
[0017]本發明用于油頁巖原位注熱開采油氣，具有固井套管、水泥環、地層間的膠結強度高，固井質量好，有效防止串汽、串油事故發生的優點。
【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。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬于本發明保護范圍。
[0022]實施例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的目標原位注熱區打鉆，形成內徑D = 450mm的鉆孔，然后在鉆孔內間隔一定長度，擴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；
[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，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，形成水泥環5，所述水泥環5與地層7形成齒狀咬合結構。
[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的目標原位注熱區打鉆，形成內徑D = 650mm的鉆孔，然后在鉆孔內間隔一定長度，擴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；
[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，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，形成水泥環5，所述水泥環5與地層7形成齒狀咬合結構。
[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的目標原位注熱區打鉆，形成內徑D = 550mm的鉆孔，然后在鉆孔內間隔一定長度，擴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；
[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，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，形成水泥環5，所述水泥環5與地層7形成齒狀咬合結構。
[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]本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神，所以應當理解，上述實施例不限于前述的細節，而應在權利要求所限定的范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的變化和改型都應為權利要求所涵蓋。
【主權項】
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)的目標原位注熱區打鉆，形成鉆孔，然后在鉆孔內間隔一定長度，擴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； 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，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，形成水泥環(5)，所述水泥環(5)與地層(7)形成齒狀咬合結構。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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
【發明人】康志勤, 趙陽升, 楊棟, 梁衛國, 趙靜, 耿毅德
【申請人】太原理工大學