霍 進(jìn)，桑林翔，楊 果，蘇長(zhǎng)強(qiáng)，郤一臻

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

2012年，風(fēng)城油田規(guī)模化應(yīng)用蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù)，2012至2013年新鉆雙水平井SAGD井組106對(duì)，建產(chǎn)能90.3×104t。稠油在原始油藏條件下原油黏度高，地層流體處于黏塑性流體狀態(tài)，流動(dòng)性極差或長(zhǎng)時(shí)期不流動(dòng)[1]，在轉(zhuǎn)入SAGD操作之前，需要預(yù)熱油藏并在2口平行井之間建立有效的熱連通和水力連通[2]，風(fēng)城油田普遍采用循環(huán)預(yù)熱方式即同時(shí)將蒸汽注入生產(chǎn)井和注汽井中，通過(guò)熱傳導(dǎo)加熱油層，將釋放熱量后的流體采出，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)油層的均勻加熱，使原油具備流動(dòng)性，為轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)做準(zhǔn)備[3]。風(fēng)城油田經(jīng)前期經(jīng)驗(yàn)總結(jié)將循環(huán)預(yù)熱精細(xì)劃分為井筒預(yù)熱、均衡提壓、穩(wěn)壓循環(huán)和微壓差泄油4個(gè)階段[4]。

1 循環(huán)預(yù)熱啟動(dòng)標(biāo)志研究

當(dāng)蒸汽注入井筒后，首先與周?chē)浣橘|(zhì)進(jìn)行熱交換，蒸汽由汽相變?yōu)橐合?，隨著高干度蒸汽的連續(xù)注入，蒸汽相變轉(zhuǎn)折點(diǎn)逐步由井筒注入端向水平段末端深入[5]。當(dāng)水平段井筒內(nèi)全部充滿飽和蒸汽時(shí)，結(jié)束井筒預(yù)熱階段，標(biāo)志著循環(huán)預(yù)熱正式有效啟動(dòng)[6]。準(zhǔn)確判斷水平段見(jiàn)汽對(duì)全水平段均勻加熱意義重大，先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)水平段下入溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[7]，根據(jù)飽和蒸汽溫度、壓力對(duì)應(yīng)的性質(zhì)判斷主管見(jiàn)汽。風(fēng)城油田規(guī)模化應(yīng)用SAGD技術(shù)后，水平段只下入溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，未下入壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[8]，無(wú)法通過(guò)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)方法判斷。循環(huán)預(yù)熱現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中，應(yīng)用管柱數(shù)值模擬技術(shù)，分析蒸汽性質(zhì)，得出2種判斷水平段見(jiàn)汽的技術(shù)。

1.1 溫度法判斷水平段見(jiàn)汽

應(yīng)用井筒數(shù)值模擬軟件模擬井筒充滿蒸汽后壓力分布(圖1)。由圖1可知:由于水平段管柱均勻一致、無(wú)變徑，水平段垂深一致、無(wú)勢(shì)能差，當(dāng)蒸汽貫穿整個(gè)水平段井筒后，水平段壓力損失是蒸汽在管柱中運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩阻[9]，且等距離管柱摩阻一致;飽和蒸汽溫度、壓力一一對(duì)應(yīng)，表現(xiàn)為等距離溫度降一致;若井筒內(nèi)未充滿蒸汽，在蒸汽相變轉(zhuǎn)折點(diǎn)后釋放顯熱，與冷介質(zhì)進(jìn)行熱交換，此時(shí)溫度降幅度不能代表管柱摩阻且幅度變大，溫度降出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。

圖1 水平段見(jiàn)汽后井筒壓力及管柱摩阻分布

2012年9月1日，重32井區(qū) SAGD開(kāi)發(fā)區(qū)FHW101井組水平段等距離溫度降趨于一致，溫度降較小，判斷水平段見(jiàn)汽(圖2)。

圖2 FHW101P井下溫度曲線

1.2 壓力法判斷水平段見(jiàn)汽

應(yīng)用井筒數(shù)值模擬軟件，模擬井筒充滿飽和蒸汽后井筒內(nèi)溫度、壓力分布(圖3)。由圖3可知，由于水平段篩管和主管之間環(huán)空面積較大，壓力損耗較小，壓力和溫度均勻分布，當(dāng)水平段井筒見(jiàn)汽后，在直井段及斜井段處的油套環(huán)空內(nèi)，蒸汽與注汽管柱熱交換作用大，干度較高，密度較小，A點(diǎn)至井口壓力降較小[10];水平段套管和主管環(huán)空部位環(huán)空面積較大，水平段B點(diǎn)至A點(diǎn)處壓降小。水平段B點(diǎn)溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等，判斷水平段見(jiàn)汽[11]。

圖3 水平段見(jiàn)汽后井筒溫度、壓力分布

2012年9月1日，F(xiàn)HW101井組B點(diǎn)溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等，判斷水平段見(jiàn)汽(圖4)

圖4 FHW101P井套壓與B點(diǎn)擬合壓力對(duì)比

對(duì)比2種判斷方法，判斷水平段見(jiàn)汽時(shí)間一致，說(shuō)明2種方法準(zhǔn)確、可靠。

2 循環(huán)預(yù)熱有效啟動(dòng)主控因素研究

應(yīng)用水平段見(jiàn)汽判斷技術(shù)，判斷重32井區(qū)SAGD開(kāi)發(fā)區(qū)、重1井區(qū)SAGD開(kāi)發(fā)區(qū)、重18井區(qū)薄層SAGD試驗(yàn)區(qū)、重18井區(qū)常規(guī)SAGD開(kāi)發(fā)區(qū)平均水平段見(jiàn)汽時(shí)間分別為10、14、9、11 d。分析各井組水平段見(jiàn)汽時(shí)間主要控制因素為注汽速度、井深、注汽穩(wěn)定性。

(1)注汽速度、井深。井筒預(yù)熱階段注汽速度越高，注入蒸汽攜帶熱量越大，水平段見(jiàn)汽時(shí)間越短，水平段見(jiàn)汽時(shí)間與注汽速度呈負(fù)相關(guān);井越深，水平段見(jiàn)汽所需熱量越大。相同注汽速度時(shí)，水平段見(jiàn)汽時(shí)間越長(zhǎng)，水平段見(jiàn)汽時(shí)間與井深呈正相關(guān)[11-14](圖 5)。

圖5 水平段見(jiàn)汽時(shí)間與井深、注汽速度關(guān)系

(2)注汽穩(wěn)定性。在井筒預(yù)熱期間，注汽穩(wěn)定性也是水平段見(jiàn)汽主控因素之一。當(dāng)鍋爐停爐時(shí)，由于蒸汽沒(méi)有連續(xù)注入井筒，導(dǎo)致井筒內(nèi)原見(jiàn)汽點(diǎn)溫度下降?；謴?fù)注汽后需要重新加熱井筒，導(dǎo)致水平段見(jiàn)汽時(shí)間變長(zhǎng)。

以FHW101P井為例，在井筒預(yù)熱階段對(duì)應(yīng)鍋爐共停爐7臺(tái)/次，導(dǎo)致井下溫度呈“臺(tái)階式”上升，水平段見(jiàn)汽時(shí)間24 d，遠(yuǎn)大于區(qū)塊平均水平段見(jiàn)汽時(shí)間7 d(圖6)。

圖6 FHW101P井下溫度曲線

3 結(jié)論

(1)當(dāng)水平段等距離溫度降趨于一致時(shí)判斷水平段見(jiàn)汽。

(2)當(dāng)B點(diǎn)溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等時(shí)判斷水平段見(jiàn)汽。

(3)循環(huán)預(yù)熱有效啟動(dòng)3個(gè)主控因素為注汽速度、井深和注汽穩(wěn)定性。

(4)水平段見(jiàn)汽時(shí)間與注汽速度呈負(fù)相關(guān)，與井深呈正相關(guān);注汽不穩(wěn)定、頻繁停爐將導(dǎo)致井下溫度呈“臺(tái)階式”上升，延長(zhǎng)水平段見(jiàn)汽時(shí)間。

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