海上稠油熱采水平井配套技術(shù)的研究與實踐

王波 張彬奇 王凱(.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 30045；.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 30045)

0 引言

以陸地稠油熱采技術(shù)為基礎(chǔ)，在海上稠油熱采的過程中主要使用了水平井的方式進(jìn)行開采。利用水平井開采，可以使水平段的面積逐漸增大，從而增加井筒的泄油面積，以此來提高蒸汽在交換過程中的交換面積和接觸面積以及相應(yīng)的熱效率，可以有效增加稠油的產(chǎn)量和生產(chǎn)的效率。但在水平井的使用過程中，需要使用相應(yīng)的配套技術(shù)，由于現(xiàn)階段海洋石油的開采水平相對較低，其配套技術(shù)還需進(jìn)一步的研究和實踐，才能保證海上稠油熱采水平井配套技術(shù)得到良好的應(yīng)用，因此負(fù)責(zé)水平井配套技術(shù)應(yīng)用的工作人員必須要提高研究的力度，并且在投入生產(chǎn)前進(jìn)行合理的試驗。

1 海上稠油熱采的相關(guān)概述

為了能明確分析海上稠油熱采水平井配套技術(shù)的應(yīng)用流程，首先需要了解海上稠油熱采的概況及相關(guān)概述，現(xiàn)階段在石油的開采過程中，我國已經(jīng)進(jìn)行了陸地稠油開采工作，在海上稠油開采時還存在一些問題。由于稠油是開采原油中的一種稠油中含有相對較多的瀝青和膠質(zhì)，稠油的粘度相對較大，所以在實際開采過程中與其他原油的開采流程可能會存在一些差異，在水平井配套技術(shù)的應(yīng)用過程中必須要針對稠油的具體膠質(zhì)含量和瀝青質(zhì)含量及相關(guān)密度進(jìn)行分析，如果沒有采取合理的開發(fā)技術(shù)和配套設(shè)備將會導(dǎo)致稠油出現(xiàn)濺水問題，因此需根據(jù)稠油開采的具體特征，采取合理的解決措施。其次是需要了解現(xiàn)階段海上稠油油藏地質(zhì)的具體概況，使用更加高科技的技術(shù)和合理的解決措施。

本文以渤海油田為例。渤海油田位于渤海的西部海域，屬于海上油藏。在針對渤海油田的地質(zhì)進(jìn)行勘察和分析的過程中發(fā)現(xiàn)，渤海油田的海上稠油儲藏相對較為豐富，在對渤海油田進(jìn)行開采時必須要了解渤海海上稠油的油藏特征和地質(zhì)概況。根據(jù)了解到的數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段渤海油田的海上稠油油藏的油層分布相對較為均勻，且砂體的平面具有相對較好的連通性，具備高孔、高滲的初級特征。所以在渤海油田的開采的過程中，最好使用橫向開采，使用水平井進(jìn)行開采。雖然已經(jīng)明確了渤海油田的海上油藏橫向連續(xù)性相對較好，但在實際的組織關(guān)系中，油藏中的油水關(guān)系相對較為復(fù)雜，所以在縱向上不同石油組織間的油水關(guān)系也不同，因此在實施水平井配套技術(shù)的應(yīng)用過程中，還需要根據(jù)縱向的油水界的波動進(jìn)行合理的處理。在針對渤海油田儲層進(jìn)行分析的過程中，可以明確儲層的壓力大約14MPa 左右，溫度在67℃。由于儲藏中主要是稠油，并且溶解汽油的比例相對較低，所以導(dǎo)致了現(xiàn)階段渤海油田在開采的過程中，產(chǎn)量和產(chǎn)能都沒有良好的效果。因此必須要保證能夠根據(jù)原油粘稠度高的特征采取合理的解決措施，現(xiàn)階段的采出程度大概在1%左右。為了提高渤海油田的油藏開采效率，要根據(jù)稠油的開采條件進(jìn)行合理改善，保障能夠在減小稠油粘結(jié)度的同時，增加溶解汽油的比率，并且根據(jù)壓強(qiáng)和原始溫度的具體值，設(shè)置水平井配套技術(shù)的應(yīng)用策略。

2 水平井配套技術(shù)分析

2.1 水平井井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計

為了保證水平井及其配套技術(shù)在后期應(yīng)用的過程中能夠有效提高海上稠油熱采的效率及原油的開采質(zhì)量，需要對水平井進(jìn)行合理的設(shè)計。在針對渤海油田的水平井進(jìn)行設(shè)計的過程中，首先對水平井的井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，保障后期井身結(jié)構(gòu)能夠提高水平井的使用效率。在水平井的設(shè)計過程中，首先需要對套管進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)陸地稠油開采的經(jīng)驗，可以分析出在針對海上稠油油藏開采的過程中，使用的水平井套管一般為直徑為915mm 的隔水套管100m 加上直徑為334mm 的表層套管250m 及直徑為244.5mm 的生產(chǎn)套管2012m，并且各個套管的長度，必須根據(jù)渤海油田油藏的實際情況進(jìn)行分析。根據(jù)海上稠油油田的開采經(jīng)驗，分析出由于常規(guī)的244.5mm 的生產(chǎn)套管無法滿足海上稠油在開采過程中的實際作業(yè)要求，必須選擇新型的生產(chǎn)套管，原有的生產(chǎn)套管在受熱的過程中其膨脹所產(chǎn)生的延伸率相對較大，所以如果在海上稠油油田的開采過程中使用244.5mm 直徑的生產(chǎn)套管，將會由于受熱所產(chǎn)生的應(yīng)力過大而出現(xiàn)破裂或者損壞的問題。經(jīng)過一段時間的使用，此種生產(chǎn)套管不僅不能夠繼續(xù)完成海上稠油的開采，還會導(dǎo)致整個水平井及其配套設(shè)備出現(xiàn)損壞，從而產(chǎn)生較多的經(jīng)濟(jì)損失。因此在套管的選擇過程中，必須使用性能相對較為良好的TP100H套管。由天津鋼管公司生產(chǎn)的TP100H 套管具備非常良好的使用性能，尤其是在熱度相對較高的熱采井，采油的過程中通過TP100H 套管兒的高韌性，低延伸率以及高抗拉強(qiáng)度等優(yōu)點，完全適用于渤海油田海上稠油熱采水平井的使用過程。并且也對這種套管進(jìn)行了相應(yīng)的實踐，通過模擬的實驗結(jié)果進(jìn)行分析，可以表明這種鋼級的套管能承受6 次蒸汽采油循環(huán)過程，其極限的承受溫度為350℃，極限的熱應(yīng)力承受能力為730MPa，能夠有效地應(yīng)用于渤海油田的海上稠油油藏地質(zhì)中。

其次在井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，主要使用了定向井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。定向井的井身結(jié)構(gòu)能夠有效提高海上稠油油藏的開采效率，針對這種油藏地質(zhì)，使用A32H 井作為水平井的主要設(shè)計結(jié)構(gòu)。這種水平井設(shè)計結(jié)構(gòu)雖然在設(shè)計的過程中軌跡相對較為簡單，但有利于對每一個井眼的軌跡進(jìn)行合理控制，并且提高油藏開發(fā)的效率，減少在油藏開采的過程中出現(xiàn)的摩擦力，可以有效避免出現(xiàn)油井傾斜的問題。由于在油井開采的過程中可能出現(xiàn)較大的熱應(yīng)力，從而使井口被抬高的程度相對較大，所以在水平井的設(shè)計過程中還要考慮到延伸問題，即水平井段在儲層的開采過程中要設(shè)置相應(yīng)的上部延伸處理裝置。采用的主要處理方式是斯倫貝謝的 X5 PD900 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具和隨鉆測井LWD，保證能夠完成水平井住的下放以及確保水平井表面的光滑程度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 鉆井液的設(shè)計

在完成了井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計以后，還需要使用相應(yīng)的鉆井液。在鉆井液的選擇過程中需要遵循以下幾個問題：首先是通過對鉆井液的使用，必須要保證在水平井的開鑿過程中能夠維持井眼的穩(wěn)定性；其次是由于在鉆井的過程中可能會出現(xiàn)較多雜質(zhì)，影響井底的清潔程度，通過鉆井液的使用，還要確保能夠完成整個井底的清潔工作，并且對井壁進(jìn)行相應(yīng)的凈化；最后是在使用鉆井液的過程中，還要確保鉆井液具備一定的柔順程度，既可以降低在后期水平井的應(yīng)用過程中出現(xiàn)的摩擦力大小，又可以起到保護(hù)油氣層的作用。

通過事先對渤海油田海上稠油油藏的地質(zhì)進(jìn)行分析，由于在水平井開鑿的位置，明確其砂體的結(jié)構(gòu)相對較為疏松，并且經(jīng)過了多年的開發(fā)，其儲層的壓力也達(dá)不到相關(guān)的開采標(biāo)準(zhǔn)，所以必須要通過鉆井液的選擇和設(shè)計，提高在水平井開采過程中的封堵能力，降低對其他油層的污染程度，這樣才可以保證整個水平井的開鑿過程更加順利。同時在油井開鑿的過程中還應(yīng)明確鉆井液的密度以及使用的數(shù)量，保障避免鉆井液的浪費，并且在水平井開鑿?fù)瓿梢院?，可及時投入到生產(chǎn)中。

2.3 固定技術(shù)的設(shè)計

當(dāng)水平井投入到生產(chǎn)以后，由于完成的是對稠油的生產(chǎn)和開采過程，因渤海油田的地質(zhì)溫度相對較高，在生產(chǎn)的過程中可能會出現(xiàn)由于蒸汽吞吐的熱量溫度過高而影響整個水平井的牢固性，必須進(jìn)行相應(yīng)的固井設(shè)計。在固井設(shè)計的過程中，首先要確保每一個生產(chǎn)周期完成后，都要對水平井的井筒溫度進(jìn)行測量，要根據(jù)水平井筒的溫度制定相應(yīng)的固定措施，現(xiàn)階段常用的固井設(shè)計為水泥漿凝固膠，在水泥漿凝固膠凝結(jié)以后，水泥的強(qiáng)度必須要滿足在生產(chǎn)過程中的高溫要求。

同時，在不生產(chǎn)的過程中也要滿足相應(yīng)的低溫環(huán)境要求，在針對水平井進(jìn)行固封的過程中，要選擇合理的固定材料，根據(jù)不同段水平井中的不同溫度，設(shè)置高低不同密度的水泥漿段，尤其是在領(lǐng)漿段要采用低密度的固定液，而在尾江段要采用高密度的固定液。在固定的設(shè)計過程中，除了使用合理的固定液以外，還要正確的安裝套管的扶正器，延長整個水平井的使用壽命，在扶正器的安裝過程中要完全按照井身結(jié)構(gòu)的特點，安裝到合理的位置，其尺寸也要進(jìn)行合理的控制。由于本次水平井選擇的為A32H 井身結(jié)構(gòu)而在整個水平井中，直徑為311mm 的井段有較長一段距離井的傾斜程度大于了40°，由于傾斜程度較大，可能會導(dǎo)致套管在安裝的過程中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的貼邊兒現(xiàn)象，因此必須要使用水泥進(jìn)行相應(yīng)的固定，并且要安裝套管扶正器，保障能夠在井得傾斜程度較大的區(qū)域，使套管的使用更加穩(wěn)定。

2.4 井口的設(shè)置

在完成了井內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計以及井內(nèi)的各個配套裝置的設(shè)計以后，需要對井口進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計。由于在海上稠油的開采過程中可能會出現(xiàn)較多的蒸汽，因此對井口產(chǎn)生的壓力和溫度都超過了常規(guī)的石油開采井的標(biāo)準(zhǔn)。所以，對于海上稠油的開采過程要采用耐高溫和耐高壓的KR 系列井口設(shè)置。井口裝置在實際的設(shè)計過程中使用了氣式單閘板雙面強(qiáng)制密封閘閥，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)能夠有效地增加閘門的耐腐蝕性和耐壓性，從而使水平井在高溫、高壓狀態(tài)下也可以提高安全性能。

3 結(jié)語

綜上所述，除了對相關(guān)的配套技術(shù)進(jìn)行分析以外，還需要對生產(chǎn)中所使用的管柱以及防砂的要求進(jìn)行合理的分析，才能保證提高施工的效果。尤其是在針對配套裝置進(jìn)行選擇的過程中，要明確其具體的型號以及具體的材質(zhì)，保障能夠符合水平井后期的開采流程，同時還要在設(shè)計的過程中，使用更加優(yōu)化的方案，提高油田海上稠油開采的生產(chǎn)量。