譚忠健 許 兵 馮衛(wèi)華 文 權(quán) 周寶鎖 楊岐年 施 洋

（1．中海石油（中國）有限公司天津分公司； 2．中海油田服務(wù)股份有限公司；3．中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司）

海上探井特稠油熱采測試技術(shù)研究及應(yīng)用

譚忠健1許 兵1馮衛(wèi)華1文 權(quán)2周寶鎖1楊岐年1施 洋3

（1．中海石油（中國）有限公司天津分公司； 2．中海油田服務(wù)股份有限公司；3．中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司）

針對(duì)渤海PLA－2特稠油油藏測試目的層儲(chǔ)層疏松、油稠的特點(diǎn)以及鉆井平臺(tái)的作業(yè)條件，開展了注熱工藝、注熱參數(shù)優(yōu)化、測試管柱優(yōu)化等方面的研究，形成了一套探井特稠油熱采測試技術(shù)，并實(shí)踐獲得成功，實(shí)現(xiàn)了低成本、高時(shí)效并真實(shí)地認(rèn)識(shí)特稠油油藏。多元熱流體熱采測試技術(shù)的成功應(yīng)用，為海上特稠油油田探井測試開辟了新思路。

渤海 探井 特稠油 油藏 多元熱流體熱采測試

隨著油氣勘探開發(fā)的深入，在渤海海域逐漸發(fā)現(xiàn)了較大規(guī)模的特稠油油藏，但對(duì)于此類油藏進(jìn)行常規(guī)測試效果不理想。特稠油油藏油層淺，溫度低，原油粘度大、流動(dòng)性差，測試時(shí)原油從地層流向井筒比較困難；另外，原油在沿井筒向上流動(dòng)的過程中，由于地層低溫帶及海水流動(dòng)會(huì)攜走熱量，導(dǎo)致原油溫度下降，原油粘度顯著增加，逐漸失去流動(dòng)性；這些均致使常規(guī)試油作業(yè)不能順利進(jìn)行，難以獲取勘探井的產(chǎn)能、地層原油樣品、地層壓力溫度等資料，最終影響到整個(gè)勘探區(qū)塊的儲(chǔ)量不能得到準(zhǔn)確的評(píng)估，給后續(xù)的開發(fā)造成困難。因此，如何選擇合適的技術(shù)，在滿足海洋測試高時(shí)效、低成本要求的前提下通過測試評(píng)價(jià)手段獲得產(chǎn)能，使特稠油的地質(zhì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

1 PLA－2特稠油油藏測試評(píng)價(jià)作業(yè)難點(diǎn)

PLA特稠油油田油藏埋藏淺，測試時(shí)出砂嚴(yán)重，50℃時(shí)原油密度為977．8 kg／m3、粘度為11 313 mPa·s，且原油膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高、流動(dòng)性極差。由于油稠，原油依靠自身能量無法從地層流入井筒，因此單純利用井筒舉升技術(shù)如氣舉、螺桿泵抽等無法獲取產(chǎn)能，而熱采測試作業(yè)存在以下問題，一是由于受甲板空間以及平臺(tái)吊車吊卸能力的限制，利用大型設(shè)備在鉆井平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)難度大；二是勘探測試受制于作業(yè)時(shí)間短及成本控制的自身特點(diǎn)，也不適合進(jìn)行延長測試性質(zhì)的試生產(chǎn)。目前在特稠油、稠油油藏開發(fā)生產(chǎn)方面多采用熱采技術(shù)1），但對(duì)于探井，特別是在海上探井進(jìn)行熱采測試尚無先例。因此針對(duì)PLA－2油藏評(píng)價(jià)進(jìn)行了熱采設(shè)備選擇、熱采設(shè)備在鉆井平臺(tái)上的合理擺放設(shè)計(jì)、熱采測試規(guī)模（包括注采參數(shù)優(yōu)化）等方面的研究，以及與熱采作業(yè)配套的井下管柱的優(yōu)化研究。

2 適合鉆井平臺(tái)作業(yè)的熱采設(shè)備選擇研究

目前國內(nèi)陸地油田稠油熱采主要利用蒸汽鍋爐［1］，普遍采用的是“亞臨界小容量直流鍋爐”。此類鍋爐對(duì)用水有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，Ca2＋、Mg2＋含量高容易造成鍋爐結(jié)垢、積鹽和腐蝕等危害，致使?fàn)t管傳熱能力降低，造成管壁過熱使其強(qiáng)度降低，從而影響鍋爐正常工作；更主要的是蒸汽鍋爐體積大、重量大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鉆井平臺(tái)甲板面積和平臺(tái)吊車吊裝的承受能力，無法滿足海上作業(yè)要求。如果采用拖輪改造成熱采船的作業(yè)模式，可以將所有熱采設(shè)備擺放在船上，但這樣作業(yè)存在準(zhǔn)備周期長、費(fèi)用高、受海況限制等缺點(diǎn)。若想實(shí)現(xiàn)低成本熱采，就必須在海洋鉆井平臺(tái)上作業(yè)，否則難以控制作業(yè)成本和時(shí)效；但在鉆井平臺(tái)熱采存在甲板面積有限的瓶頸問題，通常測試作業(yè)設(shè)備就會(huì)占滿甲板面積（圖1），更何況大體積的蒸汽鍋爐，設(shè)備擺放存在困難。

通過調(diào)研對(duì)比研究，認(rèn)為利用多元熱流體熱采技術(shù)在鉆井平臺(tái)進(jìn)行熱采作業(yè)具備可行性。多元熱流體熱采設(shè)備包括：水處理裝置、多元熱流體發(fā)生器、空壓機(jī)、膜分離制氮機(jī)、氮?dú)庠鰤簷C(jī)等。該套設(shè)備具備以下主要特點(diǎn)：①占地面積小、重量輕、移動(dòng)靈活方便，基本滿足平臺(tái)的吊裝和擺放；②注入溫度可調(diào)（120～350℃），增產(chǎn)機(jī)理多元化，協(xié)同效應(yīng)強(qiáng)，增產(chǎn)效果更為理想；③能耗?。慨a(chǎn)生1 t氣體的能耗只有蒸汽鍋爐的一半）、熱效率高（在同等的注入溫度和注入水量的情況下，多元熱流體所攜帶的能量為常規(guī)蒸汽的1．1倍），更節(jié)能減排；④多元熱流體發(fā)生器采用全封閉性燃燒系統(tǒng)，無明火隱患，特別適用于海上平臺(tái)；⑤多元熱流體發(fā)生器不同于蒸汽發(fā)生器有煙道氣排放，而是將產(chǎn)生的水蒸氣與煙道氣一同注入到油層，可以減少二氧化碳及微量燃燒不充分產(chǎn)生物質(zhì)的排放，有益于環(huán)保。

圖1 鉆井平臺(tái)常規(guī)測試設(shè)備擺放示意圖

根據(jù)熱采技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，再根據(jù)測試規(guī)模大小以能滿足作業(yè)基本要求為原則選擇設(shè)備，統(tǒng)一布局熱采設(shè)備和常規(guī)測試設(shè)備，合理設(shè)計(jì)設(shè)備的擺放位置，能暫時(shí)不上平臺(tái)的就不上平臺(tái)，并通過對(duì)滑道空間的合理利用，做到了有限空間最大化利用，解決了鉆井平臺(tái)甲板設(shè)備擺放問題（圖2）。

圖2 鉆井平臺(tái)熱采測試設(shè)備擺放示意圖

3 熱采測試注熱參數(shù)優(yōu)化研究

為了保證多元熱流體熱采測試作業(yè)效果，作業(yè)前采用數(shù)值模擬技術(shù)，盡量多的采用鄰井和相似稠油油田油藏有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)多元熱流體測試注熱參數(shù)進(jìn)行分析、優(yōu)化，最終優(yōu)選了適合作業(yè)井注熱規(guī)模的一組注熱參數(shù)，并結(jié)合探井測試作業(yè)特點(diǎn)，對(duì)注入溫度、注入量、燜井時(shí)間等注熱參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

數(shù)值模擬結(jié)果表明：在相同的注入速度下，隨著注入溫度的升高，油井初期產(chǎn)量逐漸增加（圖3）；在相同的注入溫度下，油井初期產(chǎn)能隨著注入量的增加而增加（圖4）；累積產(chǎn)油量并非隨著燜井時(shí)間的增長而一直增加（圖5）。因此認(rèn)為，在工藝允許條件下應(yīng)盡可能提高注入溫度，以獲得較高的初期產(chǎn)能；在施工能力與作業(yè)規(guī)模范圍內(nèi)，應(yīng)最大限度提高注入量；對(duì)于擠注熱流體采油，合理的燜井時(shí)間能最大限度地提高熱利用率，燜井時(shí)間太短，熱流體不能充分加熱油層，燜井時(shí)間太長，又會(huì)增大向頂?shù)咨w層的熱損失，燜井時(shí)間應(yīng)以最大限度地利用熱效應(yīng)，從而提高熱利用率為原則（圖5）。

圖3 PLA－1稠油油藏注入溫度優(yōu)化數(shù)值模擬結(jié)果（注入速度均為7 t／h）

圖4 PLA－1稠油油藏注入量優(yōu)化數(shù)值模擬結(jié)果（注入溫度均為200℃）

圖5 PLA－1稠油油藏燜井時(shí)間優(yōu)化數(shù)值模擬結(jié)果

4 施工管柱優(yōu)化

4．1 注熱管柱優(yōu)化

熱采作業(yè)注熱過程中多元熱流體溫度高、壓力高，因此要求井下管柱具有承受高溫、高壓以及隔熱的能力［2］。根據(jù)套管尺寸大小及對(duì)井下管柱的耐溫、隔熱要求，最后選擇了114．3 mm BCSG隔熱油管。此外，為了使多元熱流體在井筒中的熱散失最小化，還采用了氮?dú)飧魺岚樽⒓夹g(shù)，即在套管與隔熱油管環(huán)空連續(xù)注入氮?dú)?，二次阻隔多元熱流體在井筒中的熱量散失［3］。確定施工管柱為“114．3 mm BCSG引鞋＋114．3 mm BCSG倒角隔熱油管＋雙公短節(jié)＋隔熱油管掛”組合，管柱簡單，工具少，在滿足功能需要的前提下提高了熱采作業(yè)的安全性。

4．2 測試管柱優(yōu)化

合理的測試管柱是關(guān)系測試成功與否的關(guān)鍵。在PLA－1稠油油藏既要保證管柱在井下的適應(yīng)性，同時(shí)也要保證井下管柱作業(yè)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，測試作業(yè)采用了防砂泵抽保溫一體化管柱。在測試管柱上部下入保溫管，利用保溫管的隔熱性能，減少原油向地層的散熱，以保持原油的流動(dòng)性。在保溫管的下部下入螺桿泵定子，當(dāng)井內(nèi)流體自噴時(shí)，不需下入轉(zhuǎn)子，地層流體直接通過定子空間流到地面進(jìn)行測試；當(dāng)井內(nèi)流體不能自噴時(shí)，下入螺桿泵轉(zhuǎn)子即可啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置排液，這種地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵能滿足自噴、非自噴2種作業(yè)工況，增加了管柱井下功能并提高了經(jīng)濟(jì)性。螺桿泵定子為高性能塑膠，與其他類型的泵相比，螺桿泵具有相對(duì)強(qiáng)的攜砂能力。但是，對(duì)于埋深較淺、地層壓實(shí)差、出砂非常嚴(yán)重的PLA－1油藏來說，盡管螺桿泵具有一定的攜砂能力，也還須加強(qiáng)防砂才行。為了取得更好的求產(chǎn)效果，對(duì)渤海探井作業(yè)中經(jīng)常使用的優(yōu)質(zhì)篩管［4］進(jìn)行了改造，根據(jù)復(fù)合滲壁、滲流排砂、二階濾砂等設(shè)計(jì)原理，采取了“減少篩布層數(shù)、增大過濾面積、允許部分細(xì)砂能夠通過篩管進(jìn)入井筒”的措施，以避免油、砂“糊死”在篩管上。改造后的優(yōu)質(zhì)篩管具有了更好的彈性“自潔”能力，能破壞泥砂淤塞，解決了高含泥淺層疏松砂巖稠油環(huán)境測試堵塞問題。

在改造優(yōu)質(zhì)篩管的同時(shí)，還打破傳統(tǒng)作業(yè)模式，對(duì)篩管位置進(jìn)行優(yōu)化，改變了將篩管置于射孔段之上的做法，而是把篩管對(duì)準(zhǔn)射孔層段，使地層砂在地層與優(yōu)質(zhì)篩管之間形成砂橋（圖6），獲得了“以砂防砂”的效果，有效阻止了地層的后續(xù)出砂。這一創(chuàng)新思路及其實(shí)施，為簡易防砂熱采作業(yè)獲得成功提供了保障。

圖6 砂橋示意圖

5 PLA－2特稠油油藏?zé)岵蓽y試技術(shù)實(shí)踐

2000年4 月Phillips石油公司在渤海合作區(qū)內(nèi)PLA區(qū)塊鉆探了PLA－1井，發(fā)現(xiàn)了數(shù)十米油層，由于油稠，測試未獲得產(chǎn)能。2009年，中國海洋石油有限公司獲得該區(qū)塊的勘探權(quán)益后，積極探索新工藝，鉆探PLA－2井累計(jì)發(fā)現(xiàn)油層約160 m，選擇新近系A(chǔ)組和B組疏松砂巖油層為測試目的層進(jìn)行多元熱流體吞吐測試作業(yè)，其中A組測試層射孔7 m，B組測試層射孔15 m。

5．1 測試作業(yè)實(shí)踐

PLA－2井A、B組油層均分別進(jìn)行了常規(guī)測試和熱采測試。

（1）常規(guī)測試

首先組合復(fù)合射孔管柱下井進(jìn)行射孔作業(yè)，之后下APR＋PCP測試管柱進(jìn)行螺桿泵泵抽作業(yè)獲取地層產(chǎn)能，其中在測試管柱內(nèi)底部下入防砂管防砂，在管柱上部下入保溫管防止流體在上升過程中散失熱量，最大程度保持了地層原油溫度。測試管柱組合：防砂管＋封隔器＋安全接頭＋震擊器＋液壓旁通＋壓力計(jì)＋RD取樣閥＋LPR－N測試閥＋JJ－1＋泄壓閥＋OMNI閥＋RD循環(huán)閥＋φ165．1 mm鉆鋌＋伸縮接頭＋螺桿泵＋保溫管＋φ127．0 mm鉆桿。

（2）熱采測試

①注氮?dú)庹龜D防膨劑進(jìn)地層

在114．3 mm隔熱油管下入預(yù)定深度后，坐油管掛，裝熱采采油樹，預(yù)制焊接注熱流體管線，連接注氮?dú)夤芫€，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試壓；然后用10%的防膨劑溶液替出井筒內(nèi)完井液，關(guān)閉注熱流程，導(dǎo)通注氮?dú)饬鞒蹋瑔?dòng)氮?dú)庠O(shè)備，以600 m3／h氮?dú)馀帕繉⒂吞篆h(huán)空內(nèi)防膨劑溶液全部擠入地層。之后再導(dǎo)通注熱流程開始進(jìn)行注熱流體作業(yè)，期間環(huán)空連續(xù)以500～600 m3／h的排量注入氮?dú)狻?/p>

②注熱、燜井

在進(jìn)行多元熱流體熱采作業(yè)之前，綜合考慮探井測試作業(yè)特點(diǎn)、作業(yè)規(guī)模、注熱參數(shù)優(yōu)選數(shù)值模擬結(jié)果等因素確定的注熱施工參數(shù)見表1。

表1 PLA－2油藏多元熱流體熱采測試注熱參數(shù)

在作業(yè)過程當(dāng)中，利用火箭動(dòng)力熱力采油裝備并結(jié)合鉆井平臺(tái)已有作業(yè)設(shè)施，通過科學(xué)布局、合理優(yōu)化及配套后在PLA－2油藏實(shí)現(xiàn)了多元熱流體熱采測試。隔熱措施：隔熱油管＋環(huán)空連續(xù)注氮。注熱期間，多元熱流體及水處理的加藥方法嚴(yán)格按照工藝設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。注熱流程見圖7。注入多元熱流體后，燜井24 h后放噴。

圖7 PLA－2特稠油油藏多元熱流體熱采測試注熱流程

③機(jī)采求產(chǎn)作業(yè)

燜井放噴后使用APR＋PCP測試管柱求產(chǎn)。在管柱組下到位后，坐封封隔器，安裝螺桿泵泵頭，下抽油桿，裝螺桿泵驅(qū)動(dòng)，下加熱電纜，用加熱海水替出井筒內(nèi)海水，下加熱電纜通電加熱1 h后，啟動(dòng)螺桿泵進(jìn)行泵抽作業(yè)。

5．2 熱采作業(yè)效果分析

熱采作業(yè)達(dá)到了預(yù)期目的。從熱采測試前后2次螺桿泵泵采產(chǎn)液結(jié)果對(duì)比（表2、3）可以看出，在多元熱流體吞吐后A、B稠油層產(chǎn)液量發(fā)生了較大變化，產(chǎn)油量明顯增加。通過產(chǎn)能對(duì)比，說明熱采取得了較好的效果，在作業(yè)成本低、時(shí)效高的前提下，獲取到了合格的地層數(shù)據(jù)資料。

表2 PLA－2特稠油油藏A組油層熱流體吞吐前后日產(chǎn)油量對(duì)比表

表3 PLA－2特稠油油藏B組油層熱流體吞吐前后日產(chǎn)油量對(duì)比表

6 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）將多元熱流體熱采技術(shù)應(yīng)用于海上稠油探井測試領(lǐng)域在國內(nèi)外尚屬首次，解決了常規(guī)探井測試無法解決的問題。

（2）在海上鉆井平臺(tái)對(duì)多元熱流體熱采設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化布局，解決了受甲板空間以及平臺(tái)吊車吊卸能力的限制利用大型設(shè)備在鉆井平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)難度大的問題。

（3）通過加熱保溫技術(shù)、防砂管技術(shù)改造，對(duì)測試管柱進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化，保證了流體的流動(dòng)性和作業(yè)的連續(xù)性，解決了常規(guī)探井測試無法正確認(rèn)識(shí)稠油地層的難題。

（4）通過熱采測試參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了低成本、高時(shí)效，達(dá)到了以有限測試規(guī)模認(rèn)識(shí)特稠油油藏的目的。

（5）應(yīng)用多元熱流體熱采測試為海上稠油油田探井測試開辟了一條新思路。

［1］ 劉明，吳國偉，王來旺，等．勝利油田稠油熱采測試技術(shù)［J］．石油地質(zhì)與工程，2008，22（6）：114－116．

［2］ 唐曉旭，馬躍，孫永濤．海上稠油多元熱流體吞吐工藝研究和現(xiàn)場試驗(yàn)［J］．中國海上油氣，2011，23（3）：185－188．

［3］ 裴潤有，蒲春生，吳飛鵬，等．深層稠油混合高溫蒸汽吞吐工藝參數(shù)優(yōu)化研究與實(shí)踐［J］．西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，25（2）：44－47．

［4］ 譚忠健，項(xiàng)華，劉富奎，等．渤海復(fù)雜油氣藏測試技術(shù)研究及應(yīng)用效果［J］．中國海上油氣，2006，18（4）：223－228．

（編輯：張 敏）

Researching and applying test techniques of thermal recovery in offshore exploration wells with extra－h(huán)eavy oil

Tan Zhongjian1Xu Bing1Feng Weihua1Wen Quan2Zhou Baosuo1Yang Qinian1Shi Yang3
（1．Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452；2．China Oilfield Services Ltd．，Tianjin，300452；3．Supervision ＆Technology Co．，CNOOC Energy Technology ＆Services Ltd．，Tianjin，300452）

In view of the unconsolidated testing formation and extra－h(huán)eavy oil in PLA－2 reservoir，Bohai bay，and its drilling platform conditions，the thermal injection technology，thermal injection parameter optimization and test string optimization were researched，resulting in a set of test techniques of thermal recovery in exploration wells with extra－h(huán)eavy oil．By their successful applications，the extra－h(huán)eavy oil reservoirs can be actually identified with a lower cost and a higher time efficiency．Such thermal recovery testing in multiple fluids may open a new way to test offshore exploration wells in extra－h(huán)eavy oil fields．

Bohai；exploration well；extra－h(huán)eavy oil；oil reservoir；thermal recovery testing in multi ple fluids

譚忠健，男，高級(jí)工程師，1987年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)，現(xiàn)為中國海洋石油總公司勘探專家，主要從事勘探作業(yè)（錄井、測井、測試）技術(shù)工作。地址：天津市塘沽區(qū)渤海石油路688號(hào)海洋石油大廈A座（郵編：300452）。電話：022－25803546。

1）張風(fēng)義，劉小鴻，黃凱，等．海上稠油熱采初探．2010．

2011－10－28 改回日期：2012－03－07