水平井分段完井均衡注汽技術研究與應用

摘要：針對遼河油田稠油區塊非均質性嚴重、水平井注汽運用不均、汽竄嚴重，同時篩管方式完井，篩管外與油層裸眼之間無分隔，整個水平段互相連通為一個整體腔室，注汽過程中蒸汽在管外竄流干擾，導致水平段油藏動用不均，蒸汽局部突進嚴重的問題，開展水平井分段完井分段注汽技術研究，運用分段完井、分段注汽工藝，實現儲層單元按需配注，達到均衡注汽提高儲層動用程度的目的。

關鍵詞：水平井注汽;長水平段;均衡注汽;篩管完井

1 引言

近年來，水平井蒸汽吞吐[1][2]技術在稠油開釆中所占比重越來越大，與常規直井相比，水平井可以有效增加注入蒸汽與油藏的接觸面積，增大油層吸汽量，使整個油層得到充分的加熱，油藏采油量與油汽比得到顯著提高，可提高生產能力、加快開釆速度，降低底水錐進，在油藏開采初期，有著投入較小，采收率高的優勢。

遼河油田稠油區塊油層非均質嚴重，且大部分區塊已進入開發中后期，常規熱采技術實現持續穩產壓力巨大，水平段動用不均、過早見汽/水的開發矛盾凸顯，大部分井存在一定程度的汽竄問題，嚴重影響采收率和開發效益。如何調整蒸汽、稠油和底水的流入/流出動態，改善注汽效果，提高油藏動用程度是稠油穩產急需解決的關鍵問題。

2 多脈沖雙管均衡注汽技術原理

脈沖均勻注汽管柱結構示意圖如下圖所示，脈沖均勻注汽管柱主要部件包括井下蒸汽分配器、脈沖注汽管、中心管以及高溫皮碗封隔器等。蒸汽分配器用于連接工作筒與中心管，同時還起到分配壓力和蒸汽流量的作用。可以通過控制孔的大小來控制蒸汽注入量，并消除儲層壓力差的影響，是整個管柱中非常重要的部分。脈沖管是實施均勻注汽的主要部件，其管壁上分布著大小和密度不一的孔眼。

蒸汽注入過程中，蒸汽由上部保溫管到達蒸汽分配裝置，通過蒸汽分配器的調節，蒸汽分別進入多脈沖外管和中心管。進入外管的蒸汽根據多脈沖噴嘴的分布頻度向儲層注汽，進入中心管的蒸汽向趾部進行注汽，從而實現蒸汽同時在水平井跟部和趾部的均勻注汽。

3 注汽工具優化設計

多脈沖管本體采用N80材質，在本體上設計有耐腐蝕的特種鋼射流噴嘴[3]。噴嘴的孔徑大小及其數量根據地質需求，由計算模型優化得出。

中心管為多脈沖同心管的內管柱，內管柱是腳尖蒸汽注入的通道，并且與注汽外管形成環空，對內管的蒸汽起到保溫作用。所以內管的熱損失可以忽略不計。中心管采用N80材質，保障高溫條件下符合注汽標準。外管噴嘴設計成一個注射孔周圍多個分射孔的結構，主要作用是根據地層需求，調節沿程注入蒸汽流量。

4 注汽參數優化設計

針對小洼油田老井多井段汽竄、長井段存在盲射段導致開發效果不佳、水平段沿程吸汽不均的問題，開展了多脈沖雙管選擇性注汽熱采理論計算及生產軟件的研發，構建了垂直井筒沿程熱物性參數及熱損失計算模型、水平井筒沿程熱物性參數及熱損失計算模型、地層加熱區半徑與產能模型，實現了多脈沖雙管選擇性注汽過程模擬及波及體積預測，并完成了多脈沖雙管選擇性注汽工藝完井及熱采參數優化設計.

在此基礎上開發了優化設計軟件“SMART-01”。主要用于計算注汽井筒中的壓力分布、干度分布、壓降分布以及參數敏感性分布。根據注汽工況及參數，可計算出井筒中的壓力、干度、壓降、溫度分布規律。優化設計井下注汽管柱機構，優化外管注汽孔數、分布以及外注汽管和內注汽管的流量分配。參數的敏感性分析，對注汽時間、井口壓力、井口干度以及注汽速度進行參數敏感性分析，為注汽方案設計提供依據，并可及時了解注汽動態。

5 現場應用

5.1基礎數據

WH7井為小洼油田新井，水平井懸掛器位置1320m，完鉆井深1906m，井眼尺寸Φ177.8mm。該井為三開水平井，最大井斜90°。A點位于1595.07m，B點位于1906m，水平段長310.93m。Φ339.7mm表層套管下至201.62m，Φ244.5mm技術套管下至1472.07m，油層套管采用Φ177.8mm光管配合篩管完井下至1906m。

5.2注汽工藝方案

針對水平段長度超過240m的水平井，建議選擇“多脈沖雙管選擇性注汽工藝”，即在分段注汽基礎上結合外單管沿程配注與雙管兩點預熱方式，降低熱損耗實現內管保溫功能，提高蒸汽品質。配套分段注汽軟件設計方案，可針對油藏特點按目標段需求選擇注入參數，增加熱半徑縱深長度，解決長水平段尖端動用矛盾，實現長井段均勻注汽，延長水平段有效動用長度。本文以WH7井為例制定施工方案。

5.3現場應用及效果

WH7井注汽井段長，利用常規注汽管柱，水平段吸汽不均勻，采用雙管注汽可改善吸汽剖面，提高油井注汽效果。雙流道注汽解決了“跟趾端效應”，提升全水平井段的蒸汽波及體積。插管密封裝置順利插入，單雙管轉換裝置安全接入。15：00-21：00完成上部直井段的管柱下入工作，完成WH7井雙管多脈沖均衡注汽技術現場試驗，實現儲層蒸汽尖端注入，解決蒸汽沿程熱損失與末端動用差的矛盾，提高儲層橫向動用效果。

6 結論及認識

（1）開展了端部效應研究，根據稠油油藏狀況，結合注汽前流溫流壓剖面測試，利用計算機輔助軟件優化設計，配汽點的注汽參數進行定量優化，指導日后方案設計。創新提出了雙流道注汽+多脈沖噴嘴工藝。優化設計了耐高溫封隔器，有利于形成蒸汽腔，實現水平段均勻配汽。

（2）高能噴管的引進與應用

為了實現精細化注汽，改進應用了高能噴管，增加配注點的個數，達到分段注汽、均勻注汽的目標，提高油藏水平井段動用程度。通過優化高能脈沖噴射管的位置，可以調整動用不均熱采水平井的吸汽剖面，改善開發效果。

（3）針對該項目配套設計了 “多脈沖雙管注汽優化軟件”。該軟件能夠對多脈沖雙管注汽的注汽管柱結構進行優化設計，幫助調控內外管的注汽參數。

參考文獻：

[1]明輝.水平井吞吐效果影響因素研究及治理對策[J].中國化工貿易.2019，11（1），153

[2]劉春澤，程林松，劉洋，龐占喜.水平井蒸汽吞吐加熱半徑和地層參數計算模型[J].石油學報，2008，29（1）： 101-105.

[3]胡英才，劉若虛，李家明.易起式水平井均勻注汽管柱的研制與應用[J].石油鉆采工藝， 2014，36（6）：94-96.

作者簡介：丁一銘，男，1988年12月出生于黑龍江省綏棱縣，漢族，工程師，2012年畢業于東北石油大學，現于中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司從事采油工藝工作

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