霍 進，桑林翔，楊 果，蘇長強，郤一臻

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

2012年，風城油田規(guī)模化應用蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術，2012至2013年新鉆雙水平井SAGD井組106對，建產能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)，流動性極差或長時期不流動[1]，在轉入SAGD操作之前，需要預熱油藏并在2口平行井之間建立有效的熱連通和水力連通[2]，風城油田普遍采用循環(huán)預熱方式即同時將蒸汽注入生產井和注汽井中，通過熱傳導加熱油層，將釋放熱量后的流體采出，在盡可能短的時間內實現(xiàn)油層的均勻加熱，使原油具備流動性，為轉SAGD生產做準備[3]。風城油田經前期經驗總結將循環(huán)預熱精細劃分為井筒預熱、均衡提壓、穩(wěn)壓循環(huán)和微壓差泄油4個階段[4]。

1 循環(huán)預熱啟動標志研究

當蒸汽注入井筒后，首先與周圍冷介質進行熱交換，蒸汽由汽相變?yōu)橐合啵S著高干度蒸汽的連續(xù)注入，蒸汽相變轉折點逐步由井筒注入端向水平段末端深入[5]。當水平段井筒內全部充滿飽和蒸汽時，結束井筒預熱階段，標志著循環(huán)預熱正式有效啟動[6]。準確判斷水平段見汽對全水平段均勻加熱意義重大，先導試驗區(qū)水平段下入溫度監(jiān)測系統(tǒng)和壓力監(jiān)測系統(tǒng)[7]，根據(jù)飽和蒸汽溫度、壓力對應的性質判斷主管見汽。風城油田規(guī)模化應用SAGD技術后，水平段只下入溫度監(jiān)測系統(tǒng)，未下入壓力監(jiān)測系統(tǒng)[8]，無法通過先導試驗區(qū)方法判斷。循環(huán)預熱現(xiàn)場實踐中，應用管柱數(shù)值模擬技術，分析蒸汽性質，得出2種判斷水平段見汽的技術。

1.1 溫度法判斷水平段見汽

應用井筒數(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、無變徑，水平段垂深一致、無勢能差，當蒸汽貫穿整個水平段井筒后，水平段壓力損失是蒸汽在管柱中運動時的摩阻[9]，且等距離管柱摩阻一致;飽和蒸汽溫度、壓力一一對應，表現(xiàn)為等距離溫度降一致;若井筒內未充滿蒸汽，在蒸汽相變轉折點后釋放顯熱，與冷介質進行熱交換，此時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。

圖1 水平段見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，判斷水平段見汽(圖2)。

圖2 FHW101P井下溫度曲線

1.2 壓力法判斷水平段見汽

應用井筒數(shù)值模擬軟件，模擬井筒充滿飽和蒸汽后井筒內溫度、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，當水平段井筒見汽后，在直井段及斜井段處的油套環(huán)空內，蒸汽與注汽管柱熱交換作用大，干度較高，密度較小，A點至井口壓力降較小[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點至A點處壓降小。水平段B點溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等，判斷水平段見汽[11]。

圖3 水平段見汽后井筒溫度、壓力分布

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

圖4 FHW101P井套壓與B點擬合壓力對比

對比2種判斷方法，判斷水平段見汽時間一致，說明2種方法準確、可靠。

2 循環(huán)預熱有效啟動主控因素研究

應用水平段見汽判斷技術，判斷重32井區(qū)SAGD開發(fā)區(qū)、重1井區(qū)SAGD開發(fā)區(qū)、重18井區(qū)薄層SAGD試驗區(qū)、重18井區(qū)常規(guī)SAGD開發(fā)區(qū)平均水平段見汽時間分別為10、14、9、11 d。分析各井組水平段見汽時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。井筒預熱階段注汽速度越高，注入蒸汽攜帶熱量越大，水平段見汽時間越短，水平段見汽時間與注汽速度呈負相關;井越深，水平段見汽所需熱量越大。相同注汽速度時，水平段見汽時間越長，水平段見汽時間與井深呈正相關[11-14](圖 5)。

圖5 水平段見汽時間與井深、注汽速度關系

(2)注汽穩(wěn)定性。在井筒預熱期間，注汽穩(wěn)定性也是水平段見汽主控因素之一。當鍋爐停爐時，由于蒸汽沒有連續(xù)注入井筒，導致井筒內原見汽點溫度下降?；謴妥⑵笮枰匦录訜峋?，導致水平段見汽時間變長。

以FHW101P井為例，在井筒預熱階段對應鍋爐共停爐7臺/次，導致井下溫度呈“臺階式”上升，水平段見汽時間24 d，遠大于區(qū)塊平均水平段見汽時間7 d(圖6)。

圖6 FHW101P井下溫度曲線

3 結論

(1)當水平段等距離溫度降趨于一致時判斷水平段見汽。

(2)當B點溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等時判斷水平段見汽。

(3)循環(huán)預熱有效啟動3個主控因素為注汽速度、井深和注汽穩(wěn)定性。

(4)水平段見汽時間與注汽速度呈負相關，與井深呈正相關;注汽不穩(wěn)定、頻繁停爐將導致井下溫度呈“臺階式”上升，延長水平段見汽時間。

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