加拿大油砂SAGD井鉆完井技術

張鑫 李斌 朱立凡

摘 要：加拿大是世界上油砂資源最為豐富的國家，油砂開發技術比較成熟，其中SAGD技術是開采油砂的一種有效開發方式。該文通過對加拿大油砂SAGD井的鉆完井技術進行分析，列出了SAGD井對間距離及布井方式、鉆機選擇、井場位置、井身結構、定向井設計、鉆井順序、完井管柱及完井工藝等內容。通過分析，加拿大油砂SAGD鉆完井技術相對成熟，對中國的油砂開采有一定的借鑒意義。

關鍵詞：加拿大 油砂 SAGD 稠油

中圖分類號：TE2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（c）-0052-02

作為非常規油氣資源的油砂在地球上分布廣泛，其中加拿大儲量最為豐富，SAGD技術（蒸汽輔助重力泄油技術）是一種開采油砂比較有效的方式，1994年Butler等人提出SAGD技術，該技術具有采收率高和井間干擾少等特點，對埋深大于75 m的油砂礦開采具有很好的適用性，主要利用水平井、浮力及蒸汽來進行稠油的有效開采[1]。

1 SAGD工作原理

SAGD開發即利用一口上部水平井注入蒸汽，一口下部水平井采油。向注入井中注入高干度蒸汽，在地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及側面擴展，與油層中的原油發生熱交換，原油被加熱使得粘度降低，粘度降低的原油和蒸汽冷凝水由于重力作用向下流動，從水平生產井中采出，蒸汽腔持續擴展并占據原油的體積，在重力和加熱降粘作用下原油開始流動，最終被采出。

SAGD技術需確保開采過程中有充足的舉升能力，以保證重力的驅動力作用足夠大；避免氣竄，有利于蒸汽與原油充分接觸；防止出砂引起地層破壞；要盡可能地減少來自油藏的水侵。

2 井對間距離及布井方式

注蒸汽井和生產井之間的距離稱為井對間距離。井對間距離與油砂的厚度有關，一般SAGD技術開采的油砂層厚度為15 m以上[2]。對高滲透油層和低滲透油層，增大注采井距都可以提高開發效果。當油砂層厚度一定時，井間距離越小，可較早地建立井對之間的熱連通。油砂儲層厚度為15～65 m時，最佳井對間距離為5～10 m，當儲層厚度進一步增加時，可考慮在儲層豎直方向上布置多對井對以提高采收率。

3 SAGD鉆井技術

3.1 SAGD雙水平井鉆井特點

（1） 井淺（儲層垂深一般280～600 m），造斜段造斜率大，部分井眼造斜率達15°/30 m；

（2） 水平段保證水平，垂向靶心誤差±1 m，平面靶心誤差±4 m；

（3） 水平段長度較大，一般為600～1 200 m；

（4） 水平段后期，因井淺，鉆壓施加困難，且存在磁干擾問題。

3.2 鉆機選擇

普遍采用斜鉆機（slant rigs）以及斜井口（slant wellhead）；需要采用斜連續油管裝置（slant coil tubing unit）。

3.3 井場位置

（1） 井場位置選擇主要依據是油藏水平井段分布情況；

（2） 受地表限制，井場選擇應綜合考慮井場建設費用、鉆完井作業費用，必要時還要考慮工程投資及環保要求；

（3） 通常采用集中井場，滿足鉆機行走和各種作業要求，視開發井的多少，決定井場的面積。

3.4 井身結構

SAGD井常用井身結構為：20″井眼下入16″套管，14-3/4″井眼下入11-3/4″套管，10-5/8″井眼下入8-5/8″割縫管/篩管。為降低鉆完井成本，有些SAGD井井身結構為：17-1/2″井眼下入13-3/8″套管，12-1/4″井眼下入9-5/8″套管，8-3/8″井眼下入7″割縫管/篩管。

3.5 定向井設計

井眼軌跡控制應避免井眼軌跡的上下波動，井眼軌跡保持水平。

斜井段的井斜角約為0°～45°，一般注入井比生產井的井斜角大3°；造斜段全角變化率大于約10°/30 m，屬于中半徑水平井。

成對水平井的水平段軌跡需保證在預計儲層段內以一定角度和方向穿行，須嚴格控制上下兩個水平段軌跡在重力垂向和水平方向的相對位置關系。為確保水平井井眼軌跡滿足油藏開采要求，須采用精確測量的磁性定位導向技術[3]。

3.6 SAGD 雙水平井鉆井順序

先鉆生產井，通常設計在油藏底部，要求距油藏底部1～2 m，避免井眼上下波動，以便最大限度地利用重力泄油的高度。鉆完生產井后再鉆注入井，維持同生產井的恒定的分離距離。

4 SAGD井完井技術

SAGD井下入生產管柱后，生產存在兩個階段，分別是注氣循環階段和生產階段。

SAGD井完井技術要點如下所述。

（1） 注入井完井管柱內增加了蒸汽分配器，在注汽循環階段關閉，在生產階段打開，可以有效提高注蒸汽效果。

（2） 現在加拿大稠油SAGD開采中，上部注蒸汽的井，在一定時間后都出現了結垢堵塞的情況，需采取合適的除垢措施。

（3） 因SAGD井開發的瀝青層埋藏較淺，一般儲層垂深小于600 m。加拿大某瀝青采油區塊的儲層埋藏在280～310 m，考慮到井筒沿程熱損失不是很大，從降低完井成本的角度考慮，只在水平段使用真空隔熱油管配合蒸汽分配器來保證蒸汽腔的合理發展，而水平段以上仍采用氣密扣普通油管。

5 結語

（1）SAGD開采技術可大幅提高油砂采收率，且克服了露天開采技術在開采深度和環境保護方面的不足，對深部地層油砂資源的開發具有很好的適應性。

（2）選擇合理的井對間距離和布井方式可有效提高SAGD油砂井的產能。

（3）中國具有豐富的油砂資源，中國對比加拿大等國家對油砂的研究和開發相對滯后，實際形成的大規模的商業化生產和開采作業較少，我國應對SAGD技術進行深入研究，提供工藝技術水平，降低開發成本，提高中國能源的自給能力。

參考文獻

[1] 劉彥成，王健，李擁軍，等.稠油開采技術的發展趨勢[J].重慶科技學院學報：自然科學版，2010（4）：17-18，2-3.

[2] 楊進，嚴德，田瑞瑞，等.油砂蒸汽輔助重力泄油法開采技術 [J].特種油氣藏，2012，19（6）：8-12.

[3] 徐云龍，馬鳳青，馮光通.磁性導向鉆井技術現狀及發展趨勢 [J].鉆采工藝，2012，35（2）：35-37.