遼河中深層稠油蒸汽驅(qū)技術(shù)研究與應(yīng)用

尚策

勘探開(kāi)發(fā)研究院稠油所 遼寧 盤(pán)錦 124010

引言

石油是極為重要的社會(huì)資源，其能夠在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮不可替代的重要作用，保證石油資源開(kāi)采技術(shù)的先進(jìn)性及應(yīng)用價(jià)值，是促進(jìn)中國(guó)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的必然手段。我國(guó)擁有豐富的稠油油藏，但是其開(kāi)采難度比常規(guī)油藏更大，因此往往得不到有效開(kāi)采和利用，遼河油田對(duì)中深層稠油開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了嘗試和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了蒸汽驅(qū)技術(shù)在中深層稠油開(kāi)采中的應(yīng)用價(jià)值。在這種情況下，對(duì)本課題進(jìn)行深入研究，顯然具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 研究背景

遼河油田是我國(guó)最大的稠油開(kāi)采基地，已經(jīng)確定的稠油儲(chǔ)量占據(jù)全國(guó)稠油儲(chǔ)量的一半以上，其稠油年產(chǎn)量超過(guò)全國(guó)稠油年產(chǎn)量的52%，對(duì)中深層稠油開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行研究，有助于遼河油田自身發(fā)展、有利于我國(guó)石油資源的穩(wěn)定供應(yīng)。從20世紀(jì)八十年代至今，遼河油田始終采取蒸汽吞吐技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，經(jīng)四十年時(shí)間其已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，原有的吞吐技術(shù)無(wú)法對(duì)井間大量的剩余油進(jìn)行開(kāi)采，時(shí)至今日蒸汽吞吐技術(shù)的實(shí)際采收率已經(jīng)不足30%。而蒸汽驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用，則能夠解決這一問(wèn)題，能夠?qū)g剩余油進(jìn)行有效開(kāi)采，整體采收率可達(dá)到50%左右[2]。

蒸汽驅(qū)技術(shù)是一種成型已久、具有穩(wěn)定應(yīng)用效果的開(kāi)采技術(shù)，國(guó)外的蒸汽驅(qū)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，能夠?qū)?00m以?xún)?nèi)的淺層稠油進(jìn)行有效開(kāi)采，然而遼河油田稠油埋藏深度為1000m左右，屬于中深層稠油油藏，國(guó)外的蒸汽驅(qū)技術(shù)無(wú)法在遼河油田發(fā)揮應(yīng)有作用。在這種情況下，遼河油田根據(jù)蒸汽驅(qū)技術(shù)原理，進(jìn)行了多次蒸汽驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)上的突破，在齊40塊實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化轉(zhuǎn)驅(qū)，從根本上保證了中深層稠油油藏的開(kāi)采質(zhì)量。

2 遼河中深層稠油蒸汽驅(qū)技術(shù)

2.1 蒸汽驅(qū)油藏工程優(yōu)化設(shè)計(jì)

第一，確定開(kāi)發(fā)層系。齊40塊蒸汽驅(qū)設(shè)計(jì)主體部位包括蓮Ⅰ、蓮Ⅱ油層2套層系，主要是因?yàn)椋孩匍_(kāi)發(fā)層系的油層厚度適中，蓮Ⅰ油層一般有效厚度為15～23 m，而蓮Ⅱ油層一般有效厚度25～45 m。②各個(gè)開(kāi)發(fā)層系內(nèi)都有成熟且位置相對(duì)集中的油層，儲(chǔ)層連通性也比較可觀(guān)，其連通系數(shù)基本能達(dá)到0.8左右，具有突出的開(kāi)采價(jià)值，蒸汽驅(qū)技術(shù)能夠在各開(kāi)發(fā)層系間形成連通效果，保證開(kāi)采效率。③開(kāi)發(fā)層系間有適中的隔層，能夠避免嚴(yán)重的熱量損失。第二，確定井網(wǎng)井距。借助蒸汽驅(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略及數(shù)值模擬分析技術(shù)等，可準(zhǔn)確判斷齊40塊稠油油藏蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)井網(wǎng)井距，經(jīng)一系列驗(yàn)證計(jì)算確定蓮Ⅰ油層采用100 m井距進(jìn)行開(kāi)采、蓮Ⅱ油層和合采區(qū)采用70 m井距進(jìn)行開(kāi)采。第三，確定注采參數(shù)。結(jié)合先前成功的蒸汽驅(qū)案例和先導(dǎo)試驗(yàn)得到的數(shù)值，確定蒸汽驅(qū)技術(shù)注氣速率為1.6～1.8 t/(d·ha·m)。因此，在井距為100m的情況下，其最佳注汽速度為每天100～140t，而在井距為70m的情況下，其最佳注汽速度為每天90～130t[3]。

2.2 蒸汽驅(qū)鉆采技術(shù)研究

第一，鉆完井技術(shù)。齊40塊油層不夠密集，因此在進(jìn)行鉆井施工的時(shí)候，對(duì)表層套管的深度進(jìn)行了計(jì)算，并選擇了高強(qiáng)度的TP120TH油層套管保證鉆井質(zhì)量。另外，在利用蒸汽驅(qū)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，油層壓力已經(jīng)不足3MPa，很容易發(fā)生稠油油藏污染，因此選用了最佳的鉆井液，并使之侵入深度保持在15mm左右，保證了鉆井的效果。第二，注汽工藝。地面注汽管道利用微孔硅酸鈣進(jìn)行包裹以保證蒸汽通過(guò)后仍能維持高溫狀態(tài)，為確保保溫效果，將保溫材料厚度確定為5cm。除了外加保溫材料之外，還采取了利用真空隔熱管和封隔器隔熱的方式，避免蒸汽通過(guò)管道后大幅度降溫，該體系一經(jīng)組裝完成可在未來(lái)三年內(nèi)穩(wěn)定發(fā)揮作用。齊40塊屬于多層稠油油藏，地層結(jié)構(gòu)具有一定的非均質(zhì)性，因此選擇了分層蒸汽驅(qū)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，工作人員利用計(jì)算機(jī)對(duì)不同地層的配汽量及孔徑進(jìn)行了準(zhǔn)確計(jì)算，確保了各地層蒸汽驅(qū)開(kāi)采效果。第三，舉升工藝。蒸汽驅(qū)開(kāi)采技術(shù)有一定的復(fù)雜性，不同開(kāi)采階段的產(chǎn)液溫度截然不同，遼河油田技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況提出了非金屬、金屬、陶瓷3類(lèi)蒸汽驅(qū)系列舉升技術(shù)，能夠保證蒸汽驅(qū)開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用效果，解決了高溫出砂帶來(lái)的一系列問(wèn)題。第四，蒸汽驅(qū)高溫不壓井作業(yè)。這一技術(shù)的合理應(yīng)用，使井下高溫作業(yè)問(wèn)題得到了解決，其能夠在260℃、21MPa的惡劣條件下穩(wěn)定運(yùn)行，適應(yīng)能力非常強(qiáng)、適用范圍廣泛，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行手動(dòng)控制或自動(dòng)控制，在中深層稠油蒸汽驅(qū)開(kāi)采過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。

2.3 遼河中深層稠油蒸汽驅(qū)技術(shù)應(yīng)用結(jié)論

齊40塊稠油油藏在蒸汽驅(qū)技術(shù)下得到了妥善開(kāi)采，這證明了蒸汽驅(qū)技術(shù)經(jīng)過(guò)適當(dāng)改造后，能夠在中深層稠油當(dāng)中發(fā)揮作用。以蒸汽驅(qū)開(kāi)采技術(shù)參數(shù)界限為基礎(chǔ)，結(jié)合中深層稠油實(shí)際情況進(jìn)行的參數(shù)優(yōu)化，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。隔熱注汽技術(shù)和高溫舉升技術(shù)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。與遼河油田類(lèi)似的中深層稠油油藏能夠得到大規(guī)模的工業(yè)化開(kāi)采[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

遼河油田是中國(guó)最大的稠油開(kāi)采基地，地跨遼寧、內(nèi)蒙古等省份的12個(gè)地市，整體面積十分可觀(guān)且擁有豐富的稠油儲(chǔ)備，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展與研究，遼河油田的中深層稠油蒸汽驅(qū)技術(shù)已經(jīng)比較完善。在井網(wǎng)井距、注汽速度、開(kāi)發(fā)層系的確定方面有著獨(dú)到經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還在舉升工藝、注汽工藝、鉆完井技術(shù)等技術(shù)中取得了突出的研究成果，以齊40塊為代表的中深層稠油蒸汽驅(qū)開(kāi)采取得了喜人成就，值得進(jìn)行研究與總結(jié)。