SAGD水平井注汽工藝技術研究

胡燕(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

SAGD水平井注汽工藝技術研究

胡燕(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

蒸汽輔助重力泄油（SAGD）適合于開采原油粘度非常高的特稠油田油藏或天然瀝青。該過程的基本機理是熱傳導與流體熱對流相結合。目前國內外SAGD注汽井現在普遍采用的環空注氮氣方法存在技術和成本的缺陷，因此對SAGD注汽工藝技術進行完善成為提高SAGD注蒸汽開采效果的有效手段。通過SAGD水平井注汽工藝管柱的研究以及開發相應的滿足SAGD開采的注蒸汽封隔器、扶正器等配套工具，實現對SAGD注汽工藝的完善，提高SAGD注蒸汽開采效果。

SAGD;注汽套管水平井

國內外SAGD注汽井現在普遍存在問題即在長期注汽過程中均采用環空注氮氣方法進行隔熱，這種隔熱方式對套管、注汽管柱和井口的腐蝕非常嚴重，對水平井的長期注汽開采產生很不利的影響，同時這種隔熱方式還存在施工成本較大的缺陷；而且部分注汽井由于套管變形損壞采用小直徑套管補貼，為了解決以上所提到的問題，對SAGD水平井注汽工藝管柱進行分析研究。該注汽工藝管柱安全可靠，不但座封為自封方式節省了一次施工，而且解封靈活可靠，整體管柱施工方便。

1 SAGD水平井注汽工藝管柱的研制

1.1 管柱構成及其基本原理

SAGD水平井注汽工藝技術是一種靠近油藏底部鉆一口水平井，并在其正上方打一口或多口垂直井。蒸汽從上面的注入井注入油層，注入蒸汽向上及側面移動。其管柱結構由真空隔熱管、汽驅伸縮管、水平井注汽封隔器、水平井注汽扶正器、水平井注汽油管錨、篩管等構成。其中研制的一種專用的水平井注汽封隔器下入至造斜段的懸掛上方并且研制了相應的扶正器保證封隔器的順利座封。而且為了保證封隔器不會因為注汽產生整體管柱蠕動，還研制了相應的錨定器和伸縮管用以保證封隔器長時間工作不會因為蠕動導致失效；

1.2 SAGD水平井注汽工藝管柱相應配套工具及特點

1.2.1 水平井注汽封隔器

以往水平井注汽均采用氮氣隔熱技術，其隔熱效果在現場應用中并沒有達到預期效果。有些水平井注汽井由于隔熱效果不好導致套管熱伸長從而井口嚴重上漲停注。主要原因是水平井鉆井及地層方面原因影響了油井注汽過程，出現隔熱效果不好造成套管受熱上漲，嚴重的易造成套管損壞，影響水平井使用壽命。針對這一問題，研制了水平井注汽封隔器，通過對該封隔器技術原理、適用條件研究評價，該水平井封隔器坐封后密封性好，解封過程簡易安全。

注汽封隔器隨管柱下到設計深度后，當注汽溫度上升到230℃時，封隔器即自動實現座封。當注汽結束后，密封件處于懸掛無卡狀態，上提管柱至20噸左右完成解封過程。水平井注汽封隔器的所有密封件由特殊復合材質組成，雙向密封膠筒采用防翻轉線性設計，最大程度減少熱損失。

1.2.2 水平井注汽扶正器

在現場應用中為保護封隔器、提高密封效果，防止水平井注汽封隔器下入井斜段過程中磨損密封件，應用了水平井注汽扶正器。扶正器安裝在水平井注汽封隔器的下部，其軸向有6排鋼球，按截面圓周均勻分布，起到保護封隔器密封件和扶正封隔器的作用，提高密封效果。

水平井注汽扶正器外徑比封隔器本體大1.5mm，和封隔器用油管扣連接在一起，能夠阻止封隔器遇阻造成封隔器損壞從而防止封隔器下入井斜段磨損密封件影響隔熱效果，扶正封隔器使封隔器在井斜段座封良好，保證密封效果。

1.2.3 水平井注汽油管錨

水平井注汽油管錨是一種靠卡瓦支撐、油管自重錨定、上提油管解封的油管錨，其特點是錨定、解封可靠。研制過程中為了保證后續的作業施工擴大了工具的內通徑。水平井注汽油管錨在下井時扶正體在彈簧的作用下，緊貼套管內壁，下到預定位置后，上提管柱一定高度后下放管柱，卡瓦與錐體產生相對運動，錐體進入卡瓦使其張開，并卡在套管內壁。解封時上提油管柱，錐體脫開卡瓦解封錨定器

2 SAGD水平井注汽工藝管柱及配套工具計算分析及試驗

2.1 套管熱應力分析

水平井井眼軌跡由直井段、彎曲段和水平井三部分組成。對于溫度場與熱應力來說，水平段與直井段基本是一樣，都屬軸對稱，而彎曲段則不同，熱應力變化較復雜。油井注汽過程中套管熱應力分析如下：

（1）注汽過程中，套管升溫受熱膨脹，當在井口、井底兩端固定的情況下產生的軸向壓縮應力超過屈服點時，套管產生永久變形或塑性變形損壞。在停注汽后溫度下降后，目的層以上的套管管柱收縮，由壓縮應力變為拉張應力，超過屈服點后導致接頭絲扣及本體拉斷破壞。

（2）多周期注汽，套管柱熱脹冷縮，反復承受壓縮-拉張-壓縮-拉張，產生疲勞損壞，易在注汽后冷卻過程中受到熱應力破壞，尤其是接頭螺紋處疲勞斷裂。

2.2 水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器室內試驗

經過大量的模擬高溫試驗檢測，所研制開發加工的水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器符合設計方案要求，最終實現以下技術指標：水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器使用溫度范圍-35～350℃；水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器應用壓力范圍0～14MPa；在高溫高壓條件下敞套管套壓為0MP a。

3 結語

對SAGD水平井注汽工藝管柱的技術研究從施工源頭保證了稠油油田熱采開發的順利進行，實現對SAGD注汽工藝的完善，提高SAGD注蒸汽開采效果。有效提高了油井采收率。而且有效地避免了常規氮氣隔熱對油井套管在成的傷害。

隨著稠油開采技術中水平井注汽工藝的大規模應用，SAGD水平井注汽工藝技術必將日益顯示出重要的戰略地位。

[1]于寶新.油田開發實用技術.石油工業出版社2010 3（41）.

[2]唐焦強．現代采油新技術的研究與應用[J]．黑龍江科技信息，2011，9(28)：89-90.

[3]劉文章.稠油注蒸汽熱采工程.1996.

[4]姚軍.國內外智能井技術.石油工業出版社2011 5（109）.