稠油水平井開采技術(shù)的研究與應(yīng)用

稠油水平井開采技術(shù)的研究與應(yīng)用[摘要]當(dāng)今世界范圍內(nèi)正加大油氣勘探開發(fā)投入，水平井已成為高效開發(fā)油氣的重要技術(shù)支撐，水平井的數(shù)量也迅速增多，以適應(yīng)油氣勘探開發(fā)技術(shù)難度普遍增大的需求及水平井技術(shù)實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)加劇的趨勢(shì)。中國(guó)水平井技術(shù)體系日趨完善，應(yīng)用領(lǐng)域和范圍不斷擴(kuò)大。本文分析了稠油水平井采油工藝技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用的現(xiàn)狀。[關(guān)鍵詞]水平井稠油熱采蒸汽驅(qū)中圖分類號(hào)：TE355文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-914X（2016）15-0039-011.序言現(xiàn)代第一口稠油熱采水平井是加拿大于1978年在阿爾伯塔省冷湖油田鉆成的，該井斜深623.7m、垂深為475.8m。其后，加拿大又在阿爾伯塔省FortMcMurray地區(qū)完成更多的水平井用于高粘重質(zhì)原油開采，大大提高了采收率。同時(shí)，委內(nèi)瑞拉及美國(guó)的一些油田也相繼運(yùn)用水平井稠油熱采技術(shù)。資料顯示，全世界80%的水平井集中在美國(guó)和加拿大兩國(guó)。遼河油田作為全國(guó)最大的稠油生產(chǎn)基地，每年稠油產(chǎn)量約占全油區(qū)總產(chǎn)量的70%左右。自1992年完鉆第一口水平井以來(lái)，水平井?dāng)?shù)量逐年增加，水平井開采在遼河油田占據(jù)的地位也越來(lái)越突出。隨著遼河油田二次開發(fā)的全面啟動(dòng)及大油田建設(shè)步伐的加快，水平井實(shí)施規(guī)模勢(shì)必逐年加大。2.稠油水平井開采技術(shù)與直井開采稠油的方式相比，水平井開采稠油具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。水平井與油藏接觸面積大，生產(chǎn)壓差小，有利于控制水侵。目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)出現(xiàn)了以水平井為基礎(chǔ)的多種稠油開采技術(shù)，主要包括常規(guī)水平井蒸汽吞吐、氣體及化學(xué)劑等輔助水平井蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（SAGD）以及蒸汽驅(qū)等技術(shù)。（1）水平井蒸汽吞吐技術(shù)蒸汽吞吐工藝技術(shù)是在20世紀(jì)50年代后期在委內(nèi)瑞拉的蒸汽驅(qū)小型試驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的。目前，我國(guó)80%的稠油產(chǎn)量是靠蒸汽吞吐技術(shù)獲得的。該方法只使用一口水平井（既是注入井，又是生產(chǎn)井）。常規(guī)直井蒸汽吞吐蒸汽注人壓力高，油層吸汽能力差，蒸汽注人速度及注人強(qiáng)度都偏低。因此，發(fā)展了水平井蒸汽吞吐的技術(shù)。但由于蒸汽吞吐采大于注，地層壓力不斷衰竭，蒸汽吞吐的采收率一般在25%以內(nèi)。為了進(jìn)一步提高采收率，人們進(jìn)而研發(fā)了采用氣體或者是化學(xué)劑輔助水平井蒸汽吞吐的技術(shù)。（2）水平井蒸汽驅(qū)技術(shù)使用水平井和直井或水平井對(duì)（成對(duì)布置）等幾種組合方式作為注入井和生產(chǎn)井。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，水平井通常用作生產(chǎn)井而不用作注汽井。對(duì)有氣頂或底水的油藏，可在靠近油藏頂部用垂直井注汽，在油層底部用水平井生產(chǎn)。蒸汽驅(qū)的加熱范圍可以由近井地帶推進(jìn)到整個(gè)油藏。與蒸汽吞吐相比，蒸汽驅(qū)的采收率更高，可以達(dá)到50%。蒸汽驅(qū)對(duì)油層有比較嚴(yán)格的要求，油藏埋深小于1500m，厚度一般大于8m。另外，與蒸汽吞吐不同的是，對(duì)于非均質(zhì)性較強(qiáng)的油藏，蒸汽驅(qū)容易發(fā)生蒸汽指進(jìn)的現(xiàn)象，因此要求滲透率變異系數(shù)小于0.7。另外，蒸汽驅(qū)成本較高，只適用于潛力較大的油藏。（3）重力輔助蒸汽驅(qū)（SAGD）從水平井上方一口或幾口直井中注蒸汽。該技術(shù)的基本原理是向注汽井中注入高干度高溫的水蒸汽，蒸汽向上及向兩側(cè)擴(kuò)展形成蒸汽腔。隨著蒸汽注入量增大，蒸汽腔逐漸擴(kuò)展，通過熱傳導(dǎo)及熱對(duì)流相結(jié)合的原理加熱地層原油。受熱降粘后的原油以及蒸汽冷凝形成的水由于重力作用流到注汽井下方的水平生產(chǎn)井中。采用SAGD之前，各口直井應(yīng)有若干周期的蒸汽吞吐，以減小與水平井之間的阻力，預(yù)熱周圍油層。若利用原先鉆成的直井，只在其下方加鉆水平井，將降低投資，還可以發(fā)揮這兩種井各自的特點(diǎn)。該技術(shù)已在遼河油田試驗(yàn)成功并逐步推廣實(shí)施。（4）水平井火燒油層目前人們對(duì)水平井火燒油層的認(rèn)識(shí)還限于室內(nèi)研究。英國(guó)Bath大學(xué)對(duì)水平井火燒油層進(jìn)行了模擬。選用狼湖地區(qū)的原油，在一個(gè)三維矩形燃燒室（0.4m×0.4m×0.4m）中進(jìn)行一系列火燒試驗(yàn)。采用三種不同的井組合：垂直注入井-水平生產(chǎn)井（VIHP），水平注入井-水平生產(chǎn)井（相互垂直）（HIHP），平行的水平注入井-水平生產(chǎn)井（HIHP）。可以預(yù)見，不久之后水平井火燒油層技術(shù)也必將實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。3.結(jié)束語(yǔ)（1）目前，稠油水平井的開采技術(shù)主要有SAGD技術(shù)、水平井蒸汽驅(qū)技術(shù)以及水平井蒸汽吞吐技術(shù)。與直井相比，水平井注汽壓力低、生產(chǎn)壓差小、與油藏的接觸面積大、產(chǎn)量高，比直井有更大的優(yōu)勢(shì)。SAGD技術(shù)適用于油藏埋深淺、油層厚度大的油藏，并且可以開采天然瀝青。蒸汽驅(qū)雖然有較高的采收率，但是對(duì)油藏條件要求較嚴(yán)格，它要求油藏埋深淺、厚度大、非均質(zhì)性弱，且成本高。（2）國(guó)外在水平井稠油熱采方面