海上稠油熱采水平井配套技術的研究與實踐

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分公司，天津 30045)

0 引言

以陸地稠油熱采技術為基礎，在海上稠油熱采的過程中主要使用了水平井的方式進行開采。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，需要使用相應的配套技術，由于現(xiàn)階段海洋石油的開采水平相對較低，其配套技術還需進一步的研究和實踐，才能保證海上稠油熱采水平井配套技術得到良好的應用，因此負責水平井配套技術應用的工作人員必須要提高研究的力度，并且在投入生產(chǎn)前進行合理的試驗。

1 海上稠油熱采的相關概述

為了能明確分析海上稠油熱采水平井配套技術的應用流程，首先需要了解海上稠油熱采的概況及相關概述，現(xiàn)階段在石油的開采過程中，我國已經(jīng)進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，在水平井配套技術的應用過程中必須要針對稠油的具體膠質(zhì)含量和瀝青質(zhì)含量及相關密度進行分析，如果沒有采取合理的開發(fā)技術和配套設備將會導致稠油出現(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，但在實際的組織關系中，油藏中的油水關系相對較為復雜，所以在縱向上不同石油組織間的油水關系也不同，因此在實施水平井配套技術的應用過程中，還需要根據(jù)縱向的油水界的波動進行合理的處理。在針對渤海油田儲層進行分析的過程中，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)壓強和原始溫度的具體值，設置水平井配套技術的應用策略。

2 水平井配套技術分析

2.1 水平井井身結(jié)構的設計

為了保證水平井及其配套技術在后期應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，需要對水平井進行合理的設計。在針對渤海油田的水平井進行設計的過程中，首先對水平井的井身結(jié)構進行設計，保障后期井身結(jié)構能夠提高水平井的使用效率。在水平井的設計過程中，首先需要對套管進行設計。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，還會導致整個水平井及其配套設備出現(xiàn)損壞，從而產(chǎn)生較多的經(jīng)濟損失。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行了相應的實踐，通過模擬的實驗結(jié)果進行分析，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℃，極限的熱應力承受能力為730MPa，能夠有效地應用于渤海油田的海上稠油油藏地質(zhì)中。

其次在井身結(jié)構的設計過程中，主要使用了定向井的井身結(jié)構設計方案。定向井的井身結(jié)構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計結(jié)構。這種水平井設計結(jié)構雖然在設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)較大的熱應力，從而使井口被抬高的程度相對較大，所以在水平井的設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置相應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到相關標準。

2.2 鉆井液的設計

在完成了井身結(jié)構的設計以后，還需要使用相應的鉆井液。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，并且對井壁進行相應的凈化；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用過程中出現(xiàn)的摩擦力大小，又可以起到保護油氣層的作用。

通過事先對渤海油田海上稠油油藏的地質(zhì)進行分析，由于在水平井開鑿的位置，明確其砂體的結(jié)構相對較為疏松，并且經(jīng)過了多年的開發(fā)，其儲層的壓力也達不到相關的開采標準，所以必須要通過鉆井液的選擇和設計，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，并且在水平井開鑿完成以后，可及時投入到生產(chǎn)中。

2.3 固定技術的設計

當水平井投入到生產(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，必須進行相應的固井設計。在固井設計的過程中，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行測量，要根據(jù)水平井筒的溫度制定相應的固定措施，現(xiàn)階段常用的固井設計為水泥漿凝固膠，在水泥漿凝固膠凝結(jié)以后，水泥的強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的低溫環(huán)境要求，在針對水平井進行固封的過程中，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，設置高低不同密度的水泥漿段，尤其是在領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)構的特點，安裝到合理的位置，其尺寸也要進行合理的控制。由于本次水平井選擇的為A32H 井身結(jié)構而在整個水平井中，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，可能會導致套管在安裝的過程中出現(xiàn)較為嚴重的貼邊兒現(xiàn)象，因此必須要使用水泥進行相應的固定，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 井口的設置

在完成了井內(nèi)結(jié)構設計以及井內(nèi)的各個配套裝置的設計以后，需要對井口進行相應的設計。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)的石油開采井的標準。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 系列井口設置。井口裝置在實際的設計過程中使用了氣式單閘板雙面強制密封閘閥，這種設計結(jié)構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，除了對相關的配套技術進行分析以外，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。