渤海油田多元熱流體吞吐技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

崔政，張建民，蔡暉，張彩旗

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300452）

2010年底，渤海油田地下黏度大于400mPa·s的稠油探明地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)2.47×108m3［1］，占已發(fā)現(xiàn)石油總儲(chǔ)量的70% ，由于黏度高、油層滲流阻力大，常規(guī)注水開(kāi)發(fā)難以有效動(dòng)用。為推動(dòng)我國(guó)海上稠油油田的開(kāi)發(fā)，2008年在南堡35－2油田進(jìn)行了多元熱流體吞吐技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：2008～2009年為老井熱采、裝備驗(yàn)證階段，實(shí)施2口；2010年為新井熱采、完井防砂驗(yàn)證階段，實(shí)施2口；2011～2013年為規(guī)模化驗(yàn)證和效果評(píng)價(jià)階段，實(shí)施12口。通過(guò)上述3個(gè)階段的驗(yàn)證及優(yōu)化，熱采裝備與工藝技術(shù)均取得了明顯的改進(jìn)，獲得了顯著的增產(chǎn)增油效果，為我國(guó)海上稠油油田的規(guī)模開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。下面，筆者主要介紹了渤海油田多元熱流體吞吐技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1 多元熱流體吞吐技術(shù)原理

多元熱流體吞吐技術(shù)是基于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒噴射機(jī)理，在高壓燃燒室內(nèi)注入工業(yè)柴油（原油或天然氣）作燃料，同時(shí)注入高壓空氣及高壓水，燃燒產(chǎn)生2000～3000℃的高溫高壓水蒸汽、CO2及N2等多元熱流體直接從油井井口注入生產(chǎn)層，多元熱流體驅(qū)油兼具氣體混相驅(qū)（氮?dú)怛?qū)、二氧化碳驅(qū)）和熱力采油（蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)）的特點(diǎn)，能夠迅速達(dá)到降低稠油黏度、提高地層壓力，驅(qū)動(dòng)稠油向井筒流動(dòng)并被舉升到地面，達(dá)到提高稠油油田采收率的目的［2］。

2 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證階段

2.1 多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)驗(yàn)證

受平臺(tái)空間、場(chǎng)地、承重等限制，多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)在平臺(tái)試驗(yàn)前已經(jīng)過(guò)小型化優(yōu)化，系統(tǒng)主要包括原料供給系統(tǒng)、發(fā)生系統(tǒng)（主機(jī)艙）、廢液收集系統(tǒng)3部分。2008年在B2s井、B14m井進(jìn)行系統(tǒng)裝備（拖一型）驗(yàn)證，系統(tǒng)最大熱流體流量為5.6m3／h，注2000t熱流體需工期67d，給現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證帶來(lái)了極大的作業(yè)周期及成本壓力；2010年在B28h井、B29m井試驗(yàn)改進(jìn)型（拖二型），系統(tǒng)最大熱流體流量為11.2m3／h，注1500t熱流體需工期32d；2011年在B33h井試驗(yàn)拖三型系統(tǒng)，系統(tǒng)最大熱流體流量為11.2m3／h，注2950t熱流體需工期16d（見(jiàn)表1）［3］。2012～2013年又成功試驗(yàn)了移動(dòng)熱采平臺(tái)（liftboat）對(duì)接生產(chǎn)平臺(tái)的注熱模式。通過(guò)熱流體發(fā)生系統(tǒng)的驗(yàn)證、改進(jìn)、再驗(yàn)證，系統(tǒng)的熱流量流體的發(fā)生效率提高了3倍，注熱工期大幅度減少，特別是移動(dòng)熱采平臺(tái)的應(yīng)用可以減少對(duì)平臺(tái)空間、場(chǎng)地的依賴，該系統(tǒng)能夠很好地滿足了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的效率及成本要求（見(jiàn)表2）。

2.2 隔熱管柱驗(yàn)證

多元熱流體吞吐工藝在實(shí)施過(guò)程中需要解決管柱腐蝕及提高隔熱效果。通過(guò)多元熱流體注熱管柱腐蝕機(jī)理研究［4］、海上油田多元熱流體吞吐隔熱工藝［5］適應(yīng)性研究、多元熱流體中不同鋼材的腐蝕行為研究［6］，以434不銹鋼和304不銹鋼為主要材質(zhì)，選取隔熱油管＋環(huán)空注氮工藝進(jìn)行規(guī)模驗(yàn)證，該工藝在南堡35－2油田成功應(yīng)用13井次，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)試及對(duì)隔熱油管檢測(cè)得知：隔熱油管＋環(huán)空注氮沿程熱損失小，能夠很好地保護(hù)套管及水泥環(huán)，且管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)施工及重復(fù)利用［5］，適合現(xiàn)階段海上熱采工藝及安全管理要求。

表1 多元熱流體發(fā)生器性能參數(shù)

表2 熱采井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)狀況

2.3 防砂篩管驗(yàn)證

稠油油田以礫石充填篩管防砂方式為主，篩管材質(zhì)的選取是防砂成功的關(guān)鍵，但材質(zhì)的防腐性能也至關(guān)重要。通過(guò)海上稠油熱采井防砂篩管熱應(yīng)力分析［7］、多元熱流體熱采井篩管腐蝕試驗(yàn)及分析［8］，對(duì)篩管熱應(yīng)力解決方案、篩管基管材料及過(guò)濾網(wǎng)材料進(jìn)行了詳盡分析并給出了相關(guān)結(jié)論。通過(guò)老井防砂篩管生產(chǎn)狀況及實(shí)驗(yàn)室研究，在多元熱流體現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證過(guò)程中共采用4種防砂方式（見(jiàn)圖1），目前出砂狀況明顯改善（見(jiàn)表3）。

圖1 防砂工藝及發(fā)展歷程圖

3 多元熱流體吞吐規(guī)?；?yàn)證效果評(píng)價(jià)

多元熱流體吞吐現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通過(guò)3個(gè)階段的驗(yàn)證，在油藏認(rèn)識(shí)、發(fā)生裝備、工藝技術(shù)上取得了一系列成果。通過(guò)對(duì)渤海油田多元熱流體吞吐自噴期生產(chǎn)控制［9］、稠油油藏多元熱流體吞吐影響因素分析［10］、南堡35－2海上稠油油田熱采初探［11］、海上稠油多元熱流體吞吐注采參數(shù)多因素正交優(yōu)化研究［12］、海上多元熱流體吞吐先導(dǎo)試驗(yàn)井生產(chǎn)規(guī)律研究［13］等一系列研究，形成一系列油藏?zé)岵梢?guī)律認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)實(shí)踐。通過(guò)熱流體發(fā)生系統(tǒng)驗(yàn)證、隔熱管柱驗(yàn)證、防砂篩管驗(yàn)證、NB35－2油田多元熱流體熱采水處理工藝研究［14］、多元熱流體對(duì)油氣采輸管線的腐蝕研究［15］，取得了從完井防砂工藝、井筒防腐及隔熱控制、熱采水處理工藝技術(shù)、采輸管線的防腐等完善的配套技術(shù)并在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中不斷加以改進(jìn)。

2008年至2013年底，在南堡35－2油田共實(shí)施16口井，特別是2011～2013年的規(guī)模驗(yàn)證階段，共實(shí)施14井次（12口），極大地改善了稠油油藏開(kāi)發(fā)效果，冷采初期日產(chǎn)油30～40t，熱采高峰日產(chǎn)油達(dá)80～120t，相當(dāng)于冷采生產(chǎn)時(shí)2～3倍（見(jiàn)表4及圖2）。

表3 多元熱流體吞吐井出砂狀況統(tǒng)計(jì)表

表4 多元熱流體吞吐驗(yàn)證單井生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)表

圖2 多元熱流體吞吐效果對(duì)比圖

4 結(jié)語(yǔ)

以多元熱流體吞吐技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證為基礎(chǔ)，主要對(duì)發(fā)生設(shè)備及工藝技術(shù)的驗(yàn)證作了詳盡的闡述。從裝備及完井防砂、井筒技術(shù)等現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證效果看該技術(shù)在海上稠油油田的推廣應(yīng)用是切實(shí)可行的。通過(guò)對(duì)比研究，南堡35－2油田南區(qū)、埕北油田、LD5－2油田、旅大32－2油田均符合熱采驅(qū)替條件，稠油地層黏度450～780mPa·s，控制儲(chǔ)量4500×104m3，是下一步推廣應(yīng)用的主要方向，預(yù)計(jì)2017年熱采年產(chǎn)油可突破100×104m3。

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