海上特稠油熱采SAGD技術方案設計

劉 敏 高孝田 鄒 劍 李 萍

（1.中海油能源發展股份有限公司采油技術服務分公司，天津 300452；2. 中海油天津分公司，天津 300452）

海上特稠油熱采SAGD技術方案設計

劉 敏1高孝田1鄒 劍2李 萍1

（1.中海油能源發展股份有限公司采油技術服務分公司，天津 300452；2. 中海油天津分公司，天津 300452）

輔助重力泄油（SAGD）技術是近年來特稠油高效開發的新技術之一，復雜的海上環境對該技術的應用提出更大挑戰。結合國內外SAGD技術的開發經驗和渤海旅大特稠油油藏實際情況，從注汽工藝、采油工藝和地面工程進行分析，確定了SAGD開發過程：預熱、降壓和SAGD操作；優化了不同階段的注汽和舉升工藝，注汽井采用同心雙管均勻注汽，降壓階段采用氣舉，SAGD操作階段采用高溫電泵生產；地面采用小型化、橇裝化的熱采設備，并對其地面流程進行優化。總體論證了SAGD技術在該油田的可實施性，為海上油田進行SAGD先導性試驗提供了理論依據和技術支持。

海上特稠油；熱采；SAGD；注采工藝；地面工程

稠油熱采是目前非常規稠油開發的主要技術手段，已在美國、委內瑞拉、加拿大廣泛應用，我國先后在遼河、新疆、勝利和河南等稠油油田推廣應用［1-3］。海上油田由于其環境的特殊性，針對稠油開采的研究起步較晚。從2008年起，中海油才針對海上稠油油田逐步開展了多元熱流體和蒸汽吞吐的熱采先導性試驗，并取得了階段性成果。國外針對稠油熱采的研究開展較早。1978年，R. M. Butler博士根據注水采鹽原理，以熱傳導與流體熱對流相結合，蒸汽作為熱源，依靠瀝青及凝析液的重力作用開采稠油，提出了特稠油開發的輔助重力泄油（SAGD）技術［3］。SAGD技術可以提高井底稠油的流變性，能夠有效解決稠油、特稠油油田的開采問題［3-6］。到目前為止，SAGD技術已經形成水平井與直井組合和雙水平井組合兩種成熟的布井方式［3］，形成先預熱后SAGD操作的兩個施工方法，其中遼河油田針對中深油層的稠油油藏，首次成功實現了先預熱、降壓然后SAGD操作的開采方法。

渤海旅大館陶組油藏的油層埋深965～1 036 m，油藏壓力10.9 MPa，厚度70 m，孔隙度30.9%，水平滲透率3.0 μm2，垂向/水平滲透率0.77，含油飽和度55%，地層溫度下原油黏度10 000 mPa·s。該油層原油黏度高，屬高孔、高滲特稠油范疇，適宜采用SAGD方式開發。根據國內外海上特稠油油藏的開發經驗，對于未開發油藏，采用雙水平井的布井方式較好。然而，該油田館陶組比遼河油田的中深層稠油油藏埋藏更深，國內外還沒有在該深度實施SAGD的先例。由于采用SAGD技術時，井筒熱損失大，注汽壓力高，蒸汽潛熱利用低，井底保持SAGD要求的蒸汽高干度的難度較大。同時海上空間有限，熱采實施風險更大。因此，針對該特稠油油藏的開發有必要進行SAGD技術的注汽工藝、舉升工藝和地面工程研究。

1 注汽工藝

從國內外 SAGD 注汽工藝來看［1，3，7-9］，預熱階段的雙水平井管柱主要采用單管（隔熱油管或油管注汽，油套環空返液）和平行雙管（隔熱油管或油管注汽，小直徑油管返液）兩種。降壓階段和SAGD操作階段的注汽井管柱采用單管（單管注汽）、平行雙管（雙管注汽）和同心雙管（雙管注汽）3種。針對海上特殊條件，建議采用雙水平井同時預熱，保證兩井間油層均勻加熱，完成熱連通。預熱、降壓和SAGD操作3個階段的注汽井采用同心雙管管柱。生產井的預熱也采用此管柱結構。完井封隔器以上全部采用隔熱油管，該結構可有效減少井筒熱損失，同時采用環空注氮氣隔熱工藝有效保護套管。

具體注汽管柱結構如圖1。預熱時，采用?60.3 mm油管注汽，?139.7 mm隔熱油管和?60.3 mm油管環空返液（注汽井、采油井相同）。降壓時，注汽井用隔熱油管和小油管環空低速注汽，采油井（更換舉升管柱）大排量采液，實現油藏降壓。SAGD操作時，雙管同時注汽（注汽井）。各階段均下入永久監測管柱（毛細管測壓、熱電偶測溫）進行測試，同時可根據需要下入五參數測試儀計算井底蒸汽干度。

圖1 注汽管柱結構

2 舉升工藝

國內外用于熱采的舉升方式有自噴、耐高溫管式泵（陸上多采用，海上空間承重限制不適用）、氣舉和耐高溫電泵［1，3，10-12］。針對海上特點對 SAGD 試驗區的舉升方式進行優選，如表1所示。

表1 旅大油田SAGD舉升方式優選

根據分析結果，最終建議預熱完成后，降壓階段采用耐高溫氣舉閥進行高壓氮氣舉升，直到地層壓力降到4～5 MPa時，進入SAGD操作。進入SAGD操作后，注汽壓力下降，飽和溫度降低，當產出液溫度降至200 ℃左右時，可轉換為高溫電泵進行舉升。同時下入測試管柱進行水平段壓力和溫度測試。進行優化后的氣舉和高溫電泵管柱如圖2、圖3。

圖2 氣舉管柱結構

圖3 高溫電泵管柱結構

3 地面工程

海上石油生產平臺空間、承重能力、吊裝能力、資源受限，是一直以來阻礙海上熱采技術發展的重要原因之一，也是SAGD技術在海上實施的一大技術挑戰。鑒于上述原因，提出蒸汽發生裝置小型化、地面配套設備橇裝化的思想，研制了小型蒸汽發生器、高精度油水分離裝置和膜分離制氮設備。

平臺上雙水平井SAGD實施的地面工藝流程如圖4所示，采用電引燃方式利用平臺燃料通過蒸汽發生器產生飽和濕蒸汽，通過汽水分離出口蒸汽干度可達95%，然后將高溫、高壓、高干度蒸汽通過地面管線和井下管柱注入儲層。同時注入采用空壓機、膜分離制氮機和氮氣增壓機產生的99.9%純度的N2進行油套環空隔熱。高溫產出液通過降溫系統進入集輸管匯。總體配置需要占地面積約250 m2。單橇裝模塊不超過9 t。

圖4 平臺地面工藝流程

4 結論和建議

（1）旅大特稠油油田采用SAGD的雙水平井組合的布井方式開發，共需經歷預熱、降壓和SAGD操作3個階段。采用同心雙管雙水平井同時預熱，可實現兩井間油層均勻加熱；降壓階段，對隔熱油管與小油管間的環空進行低速注汽；SAGD操作時同心雙管同時注汽，從而實現水平段的均勻注汽。

（2）針對SAGD降壓和操作階段的高溫產出液特點，降壓階段溫度高，基本在300 ℃左右，建議此階段氣舉；而SAGD操作階段產出液溫度在200 ℃左右，采用高溫電泵生產，同時下入永久測試管柱，進行水平段溫度和壓力測試。

（3）地面設備小型化和橇裝化，對高溫產出液進行降溫處理，并混輸進入工藝流程，在熱采井口增加地面安全控制，以保證SAGD地面工程安全實施。

（4）海上稠油熱采要實現大規模的開發還有一定距離，建議盡快開發和研制耐高溫井下工具（如耐高溫安全閥和封隔器），同時進行海上地面設備的規模化研究，為實現海上稠油熱采提供有力保障。

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SAGD technology conceptual design of thermal recovery explore for offshore extra-heavy oil

LIU Min1, GAO Xiaotian1, ZOU Jian2, LI Ping1
（1. CNOOC Energy Technology&Services-Oilfield Technology Services Co,Tianjin300452,China;2. Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452,China）

Within the last decade, SAGD (steam-assisted gravity drainage) technology was one of the new efficient technologies for development of extra-heavy oil, however the application of this technology is even a greater challenge in complex offshore environment.Combined the SAGD technology development experiences at domestic and foreign with the actual situation of Bohai Luda extra-heavy oil reservoir, after analyzing steam injection process, production process and ground engineering of SAGD, it turns out that the SAGD development process in this reservoir should be: warm-up, step-down and SAGD operation. Optimizations have been done to the different stages of the steam injection and artificial lift technology: using concentric double tube uniform steam injection in the steam injection well, using gas lift in the step-down stage of the production well, and producing with high temperature electric pump in the SAGD operation stage. Use miniaturization, skid-mounted thermal recovery equipment on the ground with processes optimized. Overall, it was proved that the SAGD technology can be implemented in this oilfield, which provides the theoretical basis and technical support for conducting pilot test of SAGD in offshore oil fields.

offshore extra-heavy oil; thermal recovery; SAGD; injection and production process; ground engineering

劉敏，高孝田，鄒劍，等.海上特稠油熱采SAGD技術方案設計 ［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（4）：94-96.

TE357.4

：B

1000–7393（2013） 04–0094–03

十二五國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發-海上稠油熱采技術”子課題“海上稠油熱采采油技術研究”（編號：2011ZX05024-005-003）資助。

劉敏，1971年生。現從事注水、注汽、聚合物驅等采油工藝及配套產品的研究和管理工作，高級工程師。電話：022-25808602。E-mail：liumin2@cnooc.com.cn。

2013-02-16）

〔編輯 景 暖〕