浅层稠油水平井采油工艺技术优化

・１２‘　新　疆　石　油　科　技　２０１０年第３期（第２０卷）　浅层稠油水平井采油工艺技术优化　陈容①栾海军江莉芦学惠徐明强　新疆油田公司重油开发公司，８３４０００新疆克拉玛依　摘要　分析了浅层超稠油水平井应用情况、生产效果及影响因素，提出了工艺完善思路；对水平井段副管多点注汽进行数值模　拟，提出改善注汽均匀性建议；优化水平井注采参数，完善水平井举升技术，有效减少杆柱断脱，为后续特超稠油水平井开发提供了　技术支持。　主题词　采油浅层稠油热采水平井工艺技术　ｌ　地质概况　要采用割缝（冲缝）筛管完井，水平段长度在９０￣２９１ｍ　之间，注汽生产后均具有较高的产能，原油日产较高；　六九区稠油油藏在区域构造上位于克一乌大断　生产情况较好，大部分达到设计日产能力，见图１。但　裂上盘，底部构造为一由西北向东南缓倾的单斜，地　部分井区由于原油粘度较高，生产工艺不配套，生产　层倾角４。～８。。主力油层为齐古组和八道湾组。　时效低，含水上升快，生产效果较差。　齐古组地层全区分布稳定，沉积厚度平均８５ｍ。　齐古组主要岩性为中一细砂岩、砂砾岩、粉砂岩，中一细　０．６　Ｏ．５　砂岩含油性好，其它含油性较差，非油层主要为泥岩　０Ｉ４丑　和砂质泥岩及致密夹层。油层厚度５￣２１ｍ，平均油层　ｏ．３荛　孔隙度３１％，平均渗透率１　９００￣１０　ｍ。，含油饱和度　Ｏ．２　Ｏ．１　６８％，２０℃原油粘度３５　０００～３２０　０００　ｍＰａ．ｓ，原始地层　０　压力１．５８￣２．４５ＭＰａ，压力系数１．０，原始地层温度　１７．４￣１９￣Ｃ，油藏类型为受构造和岩性控制的浅层层状　超稠油油藏。　八道湾组油藏下盘油层中部埋深４２０～５７０ｍ，平　图１各区投产水平井与直井生产效果对比图　均为４９０ｍ。上盘油层中部埋深２１５～３２５ｍ，平均为　２７０ｍ。该区八道湾组下盘平均有效厚度８ｍ，上盘平　均有效厚度４．７ｍ，平均油层孔隙度２７．６％，平均渗透　３水平井生产影响因素分析　率８９０￣１０　ｍ　，含油饱和度６６％，２０ｏＥ地面脱气油粘　３．１原油粘度高　度在３　５００￣２９０　Ｏ００ｍＰａ・ｓ之间，平均７３　０００　ｍＰａ・ｓ；　由于原油粘度过高，造成水平井注汽结束后生产　原油密度平均０．９４６￣ｅｍ　。断裂下盘油层原始地层压　时转抽困难；抽油过程中，原油在由水平段向抽油泵　力５．０４ＭＰａ，压力系数１．Ｏ３，地层温度为２１．１℃；断裂　入口流动过程中，由于距离过长，存在着较大的温降，　上盘油层原始地层压力３．０ＭＰａ。　水平段至井口温降大于５０℃（见图２、３），原油粘度急　２生产现状　剧升高造成井筒举升困难，光杆不同步，需频繁伴热。　由于蒸汽入口距离泵吸人口距离过远，会由于伴热汽　２００５年在九８区投入４口水平井，其中３口水　量过小使油井出现高含水或由于汽量过大造成汽锁，　平井平均注汽４９６６ｔ，平均单井产油３６５３ｔ，平均生产　严重影响生产。　天数３５０．３ｄ，平均日产油ｌＯ．４ｔ，平均含水６０％，平均油　分析各区水平井生产效果（图４），可以看出，随　汽比０．７４，总体生产效果较好。　着原油粘度的降低，单井累计产油及日产油水平呈明　２００６年浅层稠油水平井投入规模应用，水平井主　显上升趋势。　①作者简介：助理工程师，２００５—０７毕业于长江大学石油工程专业　浅层稠油水平井采油工技术艺优化　・ｌ３・　的影响了水平井的正常生产及计量工作。　１２０　１００　８０　＾　３．３抽油泵及杆柱故障　部分水平井在启抽后，出现杆脱及抽油机负荷变　化异常，造成部分井非正常关井，影响了生产时率及　井底热能利用。　赠　｛赵６ｏ　赠４【】　２０　０　３．４井间汽窜、出砂　浅层稠油油层埋藏浅，地层胶结较疏松，油井注　汽过程中易发生井间汽窜干扰，造成部分生产井关　井，甚至造成个别井汽窜激励出砂导致泵卡直至砂　斜度，ｍ　Ｏ　１０　２Ｏ　１２０　１６０　２ｏｏ　２１０　２２０　２３０　２４０　２６０　图２　ＨＷ９８０６测温曲线（长柱塞泵）　埋。目前尚无可靠的水平井井口防喷设备及冲砂手　段，对出砂井只能采取上提泵位的方式，无法根本解　１２Ｏ　０　决问题，影响油井生产。　１０ｏ　５０　８０　１００　４浅层稠油水平井采油工艺技术完善　６ｏ　１５０　赠４０　２００赠　４．１注汽强度与吸汽均匀性的关系研究　２０　２５０　为了研究沿水平井蒸汽的压力、干度、温度的变　０　３ｏ０　化，以及沿着水平井吸汽速度和吸热速度的变化及其　Ｏ　５０　１０ｏ　１５０　２ｏｏ　２５０　３００　３５０　４００　４５０　５００　５５０　６００　斜度，ｍ　影响因素，采用平面均质模型进行计算（ＢＡＳＥ模型）。　选择水平井始端位置的一个点和末端位置的一个点　图３　ＨＷ９６２９测温曲线（空心泵）　（为了避免端点效应的影响，选择了从水平井Ａ点数　第３个点和第７３个点）进行注汽过程的对比，所选始　５ｏｏ　１４　端位置的点距Ａ点２２．５ｍ，末端位置的点距Ａ点　０ｏ０　１２　碉ｊ　５ｏ０　６５２．５ｍ，根据这两个点的吸汽速度和吸热速度等参数　是　ｏｏＯ　１０罨　｛Ｌ　５００　８咖ｌ　随注汽时间变化，把水平井注汽过程分为４个阶段：　士　ｏｏＯ　６　磷；　５００　水平井开始注汽的初始阶段、差异吸汽阶段、补偿吸　４皿　Ｏ０ｏ　汽阶段、憋压降速注汽阶段。　５００　０　Ｏ　１２０００　ｕ’ｏ　２２Ｏ９８．６５　６０３７３．４８　２６１９．７７　１８８９．４１　１２９３．７１　３３９．８２　Ｏ．７　—．－２２　５ｍ　１００００　井筒　粘度，ｍＰａ．ｓ　Ｉ．．．——．＿　‘　ｎ６　压力　星８０００　…。…’’　０　５恤　—－●－６５２．５ｎ　井倚　图４不同粘度区块生产效果对比图　奋６０００　０．４Ｗ　压力　＋２２　５ｍ　ｊ叵４０００　０．３　井筒　压力　３．２地层气较大　０．２　—ｌ　６５２　５Ⅱ　２０ｏ０　０・１　井筒　部分井地层含气较高，特别是九６区八道湾组水　监　０　ｎ　平井情况尤为严重，加之缺乏较为可靠的自动放压装　０　１　２　３　４　５　６　７　８　置，导致水平井在生产过程中由于套管放压不及时、　注汽时间，ｄ　彻底，出现油井供液不足、出液含气高等问题，较严重　图５水平井不同位置井筒压力与干度对比图　表１　ＢＡＳＥ模型第一周期注汽过程中沿水平井吸汽速度数据表　・１４’　新　疆　石　油　科　技　２０１０年第３期（第２０卷）　表２　ＢＡＳＥ模型第一周期注汽过程中沿水平井吸热速度数据表　模拟结果表明，经过８ｄ的注汽，其中第一阶段　（２０￣Ｃ）的油井２　３／８英寸内接箍油管下至水平段ａ点　０．５ｄ，第二阶段１．５ｄ，第三阶段２ｄ，第四阶段４ｄ，最终　的水平井始端与末端的累计吸汽量之差为８．１％，而　累计吸热量之差为３３。ｌ％，说明经过上述四个阶段的　注汽沿水平井的吸汽量的差异相对较小，而吸热量的　差异相对较大，接近注汽口的吸热量明显高于远离注　汽口的吸热量。　因此，在优选水平井长和注汽参数时，应重点参　考第二阶段的吸汽特征。但实际油层并非均质的，注　汽参数等对井长的优化也有影响，因此水平井长的优　化还需同时考虑注汽速度，蒸汽干度，以及油层非均　质性的影响。　管鞋位置的影响：　２　＾　霰　同Ｉ＿ｊ　　：　礞　左　中　２／３处　图６不同管鞋位置注汽端点位置　累计吸汽对比图　４．２注汽方式优化　４．２．１逐层逼进式注汽　针对目前水平井注汽效果不太理想的现状，提出　了充分考虑了油层原油粘度，含水，含砂情况的逐层　逼进式注汽方案，具体内容如下：　首轮转注时应根据油井原油粘度确定副管管柱　位置：　（１）原油粘度＜５￣１０４ｍＰａ．ｓ（２０￣Ｃ）的油井２　３／８英寸　内接箍油管下至距离水平段ｂ点２０ｍ处；　（２）５￣１０４ｍＰａ．ｓ＜原油粘度＜３０￣１０４ｍＰａ．ｓ（２ｏｏｃ）的　油井２　３／８英寸内接箍油管下至水平段ａ点到ｂ点２／３　处；　（３）３０ｘ１０４ｍＰａ．ｓ（２０￣Ｃ）＜原油粘度＜６０ｘｌ０ａｍＰａ．ｓ　到ｂ点１／３处；　（４）原油粘度＞６０ｘｌ０４ｍＰａ．ｓ（２０￣Ｃ）的井２　３，８英寸　内接箍油管下至水平段ａ点后２０ｍ处。出砂严重或砂　埋的油井，冲砂后副管下全井段，在距ｂ点２０ｍ处接　５￣８ｍ筛管；　４．２．２限流法注汽工艺　为了提高注汽质量，改善水平井段受热不均匀的　情况，试验了副管打孔限流方式：在保证副管强度的　前提下，在泵下２０ｍ处Ｎ８０—２３／８英寸内接箍副管打　两排共８个孔径１０ｍｍ的孔，流道面积为６２８．３２ｍｍ２，　在注汽过程中，蒸汽由小孔进入水平段实现主副管同　注，有利于水平段均匀受热；抽油阶段可对Ａ点附近　油层进行辅助拌热降粘。　４．３举升方式优化　４．３．１抽油泵优选　水平井主要应用了空心泵、长柱塞多功能泵、双　进油重球泵，这几种抽油泵均能满足水平井主副管同　注的需要。　表３水平井不同泵型使用情况对比表　双进油重球泵采用整筒泵设计，双重球凡尔具有　导向作用，在大斜度情况可有效强制关闭底凡尔，避　免底凡尔漏失，该泵设计在倾斜角７５０以内都可正常　生产，同时双重球可减少凡尔关闭时间；转抽时利用　注汽孔与环空相通，可排出泵内气体，有效防止气锁，　减少人工地面碰泵；同时在上死点实现双通道进油，　可有效提高泵充满系数，增大排液量。该泵结构如图　７所示。　浅层稠油水平井采油工技术艺优化　・１５・　头　双进油重球泵柱塞总成　图７双进油重球泵结构示意图　推广应用双通道重球泵２９井次，有效２Ｏ井次，　的双重目的，解决因油稠在井筒水平段内流动性差和　试验井平均泵效相对提高了４．４％，累积增产原油　４　２４８．４ｔ。　入泵困难问题。此项技术措施可提高注汽后期泵效和　延长注汽周期，提高采油量。九８区ＨＷ９８４１进行了　该项技术的试验，电加热部分下深３１５ｍ，连续钢管电　缆和加热器分四段组合：尾端部起始３０ｍ为集中加　热器，相对在水平段中部，２８５—２２５ｍ为连续钢管电　４．３．２水平段电加热技术　水平段电加热技术利用ＳＫＲ１４—７８￣５２活动式热　采双管井口副管接口，悬挂连接　３４金属密封空心　抽油杆至水平段中部，将特制的连续钢管加热电缆和　缆，２２５￣２０５ｍ为集中加热器相对在泵下，其余２０５ｍ　至井口，是连续钢管护套电缆，为集肤效应电加热段。　加热器，投放人空心抽油杆内至末端。实现对井下水　平段的原油集中加热降粘和连续钢管加热电缆伴热　图８水平段电加热结构示意图　５　认识　（１）分析了浅层超稠油不同井区水平井应用情　况、生产效果及影响因素，提出了工艺完善思路；　（２）对水平井段副管多点注汽进行数值模拟，通　过优化注汽孔的位置分布，改善注汽均匀性；　（３）优化水平井注采参数，提出了现场应用方　案；完善水平井举升技术，优选双进油重球泵、扶正　器、防脱器，泵效提高６％，有效减少杆柱断脱，应用效　果较好。　责任编辑：周江　收稿日期：２０１０—０６－０９