石油開采論文稠油油藏?zé)岵伤骄昃夹g(shù)研究與應(yīng)用

1、稠油油藏?zé)岵伤骄昃夹g(shù)研究與應(yīng)用彭漢修伊西峰(某油田分公司采油工藝研究院 257000)摘要 ：本文介紹了稠油油藏?zé)岵伤骄昃秤吞锱涮准夹g(shù)及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，重點介紹了某油田的固井射孔懸掛濾砂管防砂完井工藝和篩管頂部注水泥防砂完井工藝，分析了篩管頂部注水泥防砂完井工藝的應(yīng)用效果。篩管頂部注水泥防砂完井技術(shù)自2006年在某油田大規(guī)模推廣后，為某油田稠油油藏的開采提供了強有力的技術(shù)支撐。該技術(shù)的實施可有效保護油層，提高地層產(chǎn)能，并在降低完井成本和后期作業(yè)難度等方面起到了積極作用。本文還針對某油田油藏地質(zhì)特點，結(jié)合油田開發(fā)現(xiàn)狀，分析了某油田稠油油藏?zé)岵伤骄昃嬖趩栴}，并對下一步發(fā)展方向提

2、出了建議關(guān)鍵詞：稠油 熱采 水平井 完井1、概述1.1某油田稠油水平井應(yīng)用情況某油田蘊藏著比較豐富的稠油資源，截至2005年底，某油區(qū)探明稠油面積235.4km2，探明稠油地質(zhì)儲量4×108t，主要集中分布在單家寺油田、樂安油田、孤島油田、孤東油田、金家油田和八面河油田、樁西樁斜139塊、王莊油田、東辛復(fù)雜斷塊、陳家莊北坡和羅家深層稠油。其中未動用儲量1.58×108t ，占39.2%，動用儲量2.43×108t，占60.8%。已開發(fā)稠油單元66個，年產(chǎn)量212×104t，累計產(chǎn)油3093×104t。在某油田稠油油藏開發(fā)方面，水平井技術(shù)功不可沒

3、。 “八五”期間首先在樂安油田熱采稠油油藏開展了水平井技術(shù)攻關(guān)，隨后更是加快了水平井的應(yīng)用步伐，到“十五”末，普通稠油投產(chǎn)水平井147口，特超稠油投產(chǎn)水平井42口，總計達到189口，占總水平井?dāng)?shù)的27.1。2007年某油田利用熱采水平井開發(fā)稠油油藏取得了顯著效果，成為某油田保持高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要技術(shù)手段之一。稠油油藏水平井完井采油技術(shù)取得了長足的發(fā)展。完井方式由單一的固井射孔完井向多種完井方式并存的方向轉(zhuǎn)變，開發(fā)出篩管裸眼防砂、充填防砂等完善程度高、投資成本低的完井工藝，在現(xiàn)場得到了很好的推廣應(yīng)用。2007年投產(chǎn)的177口水平井中套管固井完井76口，篩管和裸眼完井的水平井達到101口，占投產(chǎn)總數(shù)

4、的57.1。篩管完井在稠油油藏中篩管完井的比例更高，如沾18塊投產(chǎn)的15口水平井中只有3口井采用套管固井完井，篩管完井比例占投產(chǎn)總數(shù)的80。水平井均衡注汽技術(shù)實現(xiàn)了水平段全段均勻注汽，提高了油層動用程度。水平井裸眼防砂完井一體化及均勻注汽工藝技術(shù)的研究應(yīng)用，使以前無法有效動用的沾18、沾5、草13、草20等稠油區(qū)塊得到了開發(fā)利用。其中沾18塊實現(xiàn)了整體水平井開發(fā)，新增可采儲量81萬噸，提高采收率8.6%。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢為了增大滲流面積，減小流體的流動阻力，國外稠油油藏水平井多采用裸眼或篩管完井，而稠油出砂油藏采用濾砂管、裸眼礫石充填或可膨脹篩管防砂完井。另外，國外還應(yīng)用了智能完井、

5、遇油/水膨脹封隔器完井等前沿完井技術(shù)。（1）智能完井技術(shù)智能完井系統(tǒng)是近年來新崛起的一項先進技術(shù)，從地面通過電或光纖儀器測量井下流體、油藏壓力和溫度，通過水力式、電子式或者電子水力式操作井下閥或滑套，對每個生產(chǎn)層進行控制。智能完井技術(shù)可以實現(xiàn)油井的合理高效開發(fā)。（2）遇油/水膨脹封隔器完井技術(shù)遇油/水膨脹橡膠具有適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形和遇水/油膨脹的特點，可以起到彈性密封作用。坐封簡單，下到位置靜置膨脹即可達到目的，且膨脹后具有非逆轉(zhuǎn)性，自動修復(fù)功能和適用于裸眼井、斜井和水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的完井等優(yōu)點，因而遇油/水膨脹封隔器完井技術(shù)可以改善施工方法，提高施工效率及可靠性。（3）分支井與智能完井結(jié)合開發(fā)重

6、油油田近些年來發(fā)展起來的水平多支井鉆井與完井技術(shù)已日趨完善，利用規(guī)模正逐步形成為一種新的開采方式。這項技術(shù)在新油田的開發(fā)建設(shè)和老油田的調(diào)整控潛中得到廣泛的應(yīng)用。例如，委內(nèi)端拉的蘇阿塔(Zuata)油田，現(xiàn)已鉆有3D6口多分支水平井，是世界上最大的多分支水平井開發(fā)區(qū)，平均日產(chǎn)超稠油10萬桶。這些井大都采用的是主水平井篩管完井、分支水平段(稱魚刺骨部分)裸眼完井的方式，油層暴露的長度大大增加，一口井的油層水平段總長可近2萬英尺，單井產(chǎn)量高，產(chǎn)量遞減緩慢。（4）可膨脹式篩管完井系統(tǒng)由于可膨脹式篩管完井工具有以下內(nèi)通徑大、減少堵塞等技術(shù)優(yōu)勢，因而殼牌公司在得克薩斯Zapata 縣Fandango 油田

7、的Hinojosa 8井中進行了一項功能試驗在襯管懸掛器下面下入可膨脹式篩管完井系統(tǒng)，這些井生產(chǎn)情況良好。國內(nèi)各個油田針對稠油油藏的特點，大都采用了固井射孔套管內(nèi)懸掛金屬氈濾砂管完井工藝。該技術(shù)工藝簡單，但有其技術(shù)局限性，如水泥污染油層，完善程度低；防砂后通徑小，滲流面積小,后期處理難度大等。為此，某油田研究了稠油出砂水平井裸眼防砂完井技術(shù)，并已在現(xiàn)河、濱南等采油廠推廣應(yīng)用約150口，完井施工成功率100。 其中，水平井造斜段注水泥篩管完井技術(shù)2007年主要在現(xiàn)河采油廠樂安油田的草13區(qū)塊實施，配套應(yīng)用“自補償熱敏封配注閥”注汽工藝和水平井井筒舉升優(yōu)化工藝，使難以動用的草13塊成為現(xiàn)河采油廠重

8、要的效益增長點。2、稠油油藏?zé)岵伤骄昃夹g(shù)2.1固井射孔懸掛濾砂管防砂完井工藝某油田稠油油藏水平井大部分采用固井射孔完井方式，經(jīng)過攻關(guān)、配套和大量的應(yīng)用，該項技術(shù)已趨成熟。其主要配套技術(shù)包括水平井套管固井完井技術(shù)、水平井尾管固井完井技術(shù)及水平井射孔工藝及定向射孔技術(shù)。其中，套管射孔完井有利于避開夾層水、底水、氣頂，可實施水平段分段射孔、試油、注采和進行選擇性增產(chǎn)措施，一般全井采用7in或者51/2套管，采用提拉預(yù)應(yīng)力固井，水泥返至井口。一般選用定向射孔方式，采用120°下相位四排布孔，水平井射孔大多選用大孔徑深穿透射孔彈，常用的射孔液是無固相水基射孔液，基液選用處理過的本地區(qū)油田

9、污水或鹵水，加入粘土穩(wěn)定劑、防膨劑、破乳劑、防腐劑等添加劑，地層漏失嚴重的還要加入屏蔽暫堵劑。圖1 固井射孔完井示意圖但是采用固井射孔完井方式主要存在以下問題：1、儲層易受水泥漿的傷害，且水平井的固井質(zhì)量無法保證，造成套管受力不均勻而發(fā)生變形，甚至破裂；2、沒有采取替漿、酸洗泥餅工藝，同時也沒有對長水平段進行有效分隔，投產(chǎn)后效果不理想；3、固井射孔后下入的濾砂管內(nèi)通徑小，防砂后產(chǎn)能變差且后期處理難度大。2.2篩管頂部注水泥防砂完井工藝某油田從2006年開始先后在樂安、沾18、單家寺、草13、草20等區(qū)塊的熱采水平井實施了篩管頂部注水泥防砂完井工藝，取得了良好的效果。2.2.1工藝介紹篩管頂部注

10、水泥防砂完井工藝主要是利用裸眼封隔器、分級箍、盲板等特殊完井工具在水平井造斜段實現(xiàn)注水泥，根據(jù)油藏情況利用裸眼封隔器和篩管對油層部位進行分段完井的一項完井技術(shù)。完井時，首先對造斜段注水泥固井，然后鉆固井盲板，最后下入洗井酸化脹封管柱，對油層進行洗井和酸化，解除油層污染，溝通油流通道，脹封水平段封隔器，實現(xiàn)水平井造斜段注水泥篩管完井。在生產(chǎn)中后期，根據(jù)油層段油水關(guān)系利用裸眼封隔器及后期下入的卡封工具可實現(xiàn)分段卡封、分段生產(chǎn)。圖2 篩管頂部注水泥防砂完井工藝該完井方式有以下優(yōu)點：（1）采用篩管完井，可有效保護油氣層，大大減少完井過程中對地層造成的傷害；（2）篩管采用大通徑精密微孔濾砂管，它具有過濾

11、面積大、流動阻力小、滲透率高、防堵能力強、強度高、壽命長等優(yōu)點，可保證油氣層與井眼之間的連通暢通，有效控制油氣層出砂、防止井壁坍塌，確保油氣井的長期生產(chǎn)（3）套管采用51/2in和7in兩種規(guī)格，便于油井修井作業(yè)，也便于油田開發(fā)后期進行側(cè)鉆；（4）造斜段以上進行固井，可有效地封隔油氣層上部水層，防止油氣、水互竄，并可保護上部生產(chǎn)套管；（5）較長水平段或油層發(fā)育不均勻時采用裸眼封隔器進行分段，可對油層實施分段開采，提高油藏采收率，并可有效延緩或抑制邊/底水突進 ；（6）采用洗井、酸化、脹封一次管柱進行大排量反循環(huán)洗井，可有效解除鉆井過程中對油層造成的污染；（7）在完井費用方面，以200m水平段計

12、算，水平井采用裸眼防砂完井技術(shù)比采用固井射孔管內(nèi)防砂完井技術(shù)至少節(jié)約5060萬元。2.2.2實施效果篩管頂部注水泥完井工藝自2006年11月開始在某油田濱南采油廠的單54平1井投入現(xiàn)場試驗以來，截至2008年4月底，已在現(xiàn)河、孤島、樁西、臨盤、東辛、河口、濱南等采油廠的水平井和魚骨狀分支水平井推廣應(yīng)用200多口井，該工藝的推廣應(yīng)用使草20、草13、單54、單6、草109、坨826和鄭411等稠油難動用區(qū)塊得以高效開發(fā)。樂安油田的草13塊位于山東省東營市廣饒縣與濱州市博興縣交界，東營凹陷南斜坡、草橋-純化鎮(zhèn)斷鼻帶東部，主力油藏為砂一段和砂二段，儲層巖性均質(zhì)性較差，膠結(jié)作用弱，巖性疏松。沙一段粒度

13、中值0.11mm，泥質(zhì)含量5.75%，分選系數(shù)1.3，平均孔隙度33.1%；平均滲透率52.3×10-3m2。沙二段粒度中值0.16mm，泥質(zhì)含量7.0%，分選系數(shù)1.45，平均孔隙度23.2%，平均滲透率196216×10-3m2 。 根據(jù)2006年11月的草13塊沙一段和沙二段開發(fā)方案部署，2007年初該區(qū)塊完鉆水平井4口，這4口水平井均利用篩管頂部注水泥完井，采用大通徑精密微孔濾砂管防砂，采用降粘防膨復(fù)合處理劑處理地層，采用水平井注汽配注器卡封水平段及均勻注汽，亞臨界鍋爐注汽提高注汽效果，與該區(qū)塊直井相比，降低了注汽壓力，提高了注汽干度，同時實現(xiàn)了先期防砂，大幅提高了

14、油井產(chǎn)能。草13區(qū)塊水平井裸眼防砂完井與直井充填防砂完井注汽生產(chǎn)效果對比見表1表1 草13區(qū)塊水平井裸眼防砂完井與直井充填防砂完井注汽生產(chǎn)效果對比表井號層位注汽情況初期生產(chǎn)情況目前生產(chǎn)情況平均日油t油壓MPa干度累注m3日液t日油t動液面m日液t日油t動液面m草13202沙一段203510278.13.88078.44.49383.89草13203沙二段155350523.710.11924.313.6198.519草13103沙三段11.37180414.81022615.813.92262.87直井平均15.453778.715.58.035116.210.63945.093草13平11沙

15、二段1567150630.6233527.314.34311.34草13平14沙一段18.271200021.317.337921.816.440911.62草13平18沙二段16.270100025.517.98325.517.98314.51水平井平均16.970137725.819.420724.916.222612.49注：數(shù)據(jù)截止到2008年8月31號通過上表草13塊3口直井(充填防砂 )和3口水平井實施效果可以看到，水平井產(chǎn)能大大高于直井。截止2008年7月，草13區(qū)塊共采用篩管頂部注水泥工藝完井31口，目前投產(chǎn)30口，這30口井平均日產(chǎn)液和日產(chǎn)油分別是20.01t和11.06t，

16、分別是同區(qū)塊16口試采井日產(chǎn)液和日產(chǎn)油的2.6倍和4.6倍，平均動液面高455m，充分驗證了篩管頂部注水泥完井工藝技術(shù)泄流面積大、井底完善程度高的技術(shù)優(yōu)勢，為稠油油藏的開發(fā)提供了良好的途徑。3、稠油油藏?zé)岵伤骄昃嬖趩栴}分析及下一步發(fā)展方向稠油油藏水平井完井工藝技術(shù)在現(xiàn)場得到了推廣應(yīng)用，為提高某油田的稠油水平井開發(fā)效果提供了有力的技術(shù)支撐，但在應(yīng)用過程中也暴露了一些問題，需要在今后的工作中加以完善或細化研究。某油田稠油熱采區(qū)塊的篩管完井水平井?dāng)?shù)量快速增加，完井過程和熱采過程中出現(xiàn)了篩管損壞現(xiàn)象，制約了水平井篩管完井技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用。為完善熱采水平井完井設(shè)計理論，指導(dǎo)現(xiàn)場完井施工，需要進行稠油熱采井仿真優(yōu)化系統(tǒng)，仿真篩管在實鉆井眼中的狀態(tài)，注汽過程中篩管在不確定的多點約束下內(nèi)應(yīng)力的變化和形態(tài)變化，分析篩管損壞的影響因素，采取相應(yīng)措施，延長油井壽命。稠油油藏水平井實施篩管完井時，由于目前的封隔器無法滿足熱采的要求，所以沒有進行有效分段，一旦水淹，后期措施難度大。目前稠油油藏水平井的完井工藝的推廣應(yīng)用取得了一定的效果，但還存在一些急需解決的問題，為了滿足稠油水平井開發(fā)的需求，以后需要進行以下幾方面的研究：稠油油藏水平井完井方式優(yōu)化及適應(yīng)性評價研究，主要以井壁穩(wěn)定性、產(chǎn)能評價、出砂臨界狀態(tài)計算等依據(jù)進行包括稠油油藏水平井固井射孔、裸眼防砂完井、礫石充