張?chǎng)? 李斌 朱立凡

摘 要：加拿大是世界上油砂資源最為豐富的國(guó)家，油砂開發(fā)技術(shù)比較成熟，其中SAGD技術(shù)是開采油砂的一種有效開發(fā)方式。該文通過對(duì)加拿大油砂SAGD井的鉆完井技術(shù)進(jìn)行分析，列出了SAGD井對(duì)間距離及布井方式、鉆機(jī)選擇、井場(chǎng)位置、井身結(jié)構(gòu)、定向井設(shè)計(jì)、鉆井順序、完井管柱及完井工藝等內(nèi)容。通過分析，加拿大油砂SAGD鉆完井技術(shù)相對(duì)成熟，對(duì)中國(guó)的油砂開采有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：加拿大 油砂 SAGD 稠油

中圖分類號(hào)：TE2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（c）-0052-02

作為非常規(guī)油氣資源的油砂在地球上分布廣泛，其中加拿大儲(chǔ)量最為豐富，SAGD技術(shù)（蒸汽輔助重力泄油技術(shù)）是一種開采油砂比較有效的方式，1994年Butler等人提出SAGD技術(shù)，該技術(shù)具有采收率高和井間干擾少等特點(diǎn)，對(duì)埋深大于75 m的油砂礦開采具有很好的適用性，主要利用水平井、浮力及蒸汽來進(jìn)行稠油的有效開采[1]。

1 SAGD工作原理

SAGD開發(fā)即利用一口上部水平井注入蒸汽，一口下部水平井采油。向注入井中注入高干度蒸汽，在地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及側(cè)面擴(kuò)展，與油層中的原油發(fā)生熱交換，原油被加熱使得粘度降低，粘度降低的原油和蒸汽冷凝水由于重力作用向下流動(dòng)，從水平生產(chǎn)井中采出，蒸汽腔持續(xù)擴(kuò)展并占據(jù)原油的體積，在重力和加熱降粘作用下原油開始流動(dòng)，最終被采出。

SAGD技術(shù)需確保開采過程中有充足的舉升能力，以保證重力的驅(qū)動(dòng)力作用足夠大；避免氣竄，有利于蒸汽與原油充分接觸；防止出砂引起地層破壞；要盡可能地減少來自油藏的水侵。

2 井對(duì)間距離及布井方式

注蒸汽井和生產(chǎn)井之間的距離稱為井對(duì)間距離。井對(duì)間距離與油砂的厚度有關(guān)，一般SAGD技術(shù)開采的油砂層厚度為15 m以上[2]。對(duì)高滲透油層和低滲透油層，增大注采井距都可以提高開發(fā)效果。當(dāng)油砂層厚度一定時(shí)，井間距離越小，可較早地建立井對(duì)之間的熱連通。油砂儲(chǔ)層厚度為15～65 m時(shí)，最佳井對(duì)間距離為5～10 m，當(dāng)儲(chǔ)層厚度進(jìn)一步增加時(shí)，可考慮在儲(chǔ)層豎直方向上布置多對(duì)井對(duì)以提高采收率。

3 SAGD鉆井技術(shù)

3.1 SAGD雙水平井鉆井特點(diǎn)

（1） 井淺（儲(chǔ)層垂深一般280～600 m），造斜段造斜率大，部分井眼造斜率達(dá)15°/30 m；

（2） 水平段保證水平，垂向靶心誤差±1 m，平面靶心誤差±4 m；

（3） 水平段長(zhǎng)度較大，一般為600～1 200 m；

（4） 水平段后期，因井淺，鉆壓施加困難，且存在磁干擾問題。

3.2 鉆機(jī)選擇

普遍采用斜鉆機(jī)（slant rigs）以及斜井口（slant wellhead）；需要采用斜連續(xù)油管裝置（slant coil tubing unit）。

3.3 井場(chǎng)位置

（1） 井場(chǎng)位置選擇主要依據(jù)是油藏水平井段分布情況；

（2） 受地表限制，井場(chǎng)選擇應(yīng)綜合考慮井場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用、鉆完井作業(yè)費(fèi)用，必要時(shí)還要考慮工程投資及環(huán)保要求；

（3） 通常采用集中井場(chǎng)，滿足鉆機(jī)行走和各種作業(yè)要求，視開發(fā)井的多少，決定井場(chǎng)的面積。

3.4 井身結(jié)構(gòu)

SAGD井常用井身結(jié)構(gòu)為：20″井眼下入16″套管，14-3/4″井眼下入11-3/4″套管，10-5/8″井眼下入8-5/8″割縫管/篩管。為降低鉆完井成本，有些SAGD井井身結(jié)構(gòu)為：17-1/2″井眼下入13-3/8″套管，12-1/4″井眼下入9-5/8″套管，8-3/8″井眼下入7″割縫管/篩管。

3.5 定向井設(shè)計(jì)

井眼軌跡控制應(yīng)避免井眼軌跡的上下波動(dòng)，井眼軌跡保持水平。

斜井段的井斜角約為0°～45°，一般注入井比生產(chǎn)井的井斜角大3°；造斜段全角變化率大于約10°/30 m，屬于中半徑水平井。

成對(duì)水平井的水平段軌跡需保證在預(yù)計(jì)儲(chǔ)層段內(nèi)以一定角度和方向穿行，須嚴(yán)格控制上下兩個(gè)水平段軌跡在重力垂向和水平方向的相對(duì)位置關(guān)系。為確保水平井井眼軌跡滿足油藏開采要求，須采用精確測(cè)量的磁性定位導(dǎo)向技術(shù)[3]。

3.6 SAGD 雙水平井鉆井順序

先鉆生產(chǎn)井，通常設(shè)計(jì)在油藏底部，要求距油藏底部1～2 m，避免井眼上下波動(dòng)，以便最大限度地利用重力泄油的高度。鉆完生產(chǎn)井后再鉆注入井，維持同生產(chǎn)井的恒定的分離距離。

4 SAGD井完井技術(shù)

SAGD井下入生產(chǎn)管柱后，生產(chǎn)存在兩個(gè)階段，分別是注氣循環(huán)階段和生產(chǎn)階段。

SAGD井完井技術(shù)要點(diǎn)如下所述。

（1） 注入井完井管柱內(nèi)增加了蒸汽分配器，在注汽循環(huán)階段關(guān)閉，在生產(chǎn)階段打開，可以有效提高注蒸汽效果。

（2） 現(xiàn)在加拿大稠油SAGD開采中，上部注蒸汽的井，在一定時(shí)間后都出現(xiàn)了結(jié)垢堵塞的情況，需采取合適的除垢措施。

（3） 因SAGD井開發(fā)的瀝青層埋藏較淺，一般儲(chǔ)層垂深小于600 m。加拿大某瀝青采油區(qū)塊的儲(chǔ)層埋藏在280～310 m，考慮到井筒沿程熱損失不是很大，從降低完井成本的角度考慮，只在水平段使用真空隔熱油管配合蒸汽分配器來保證蒸汽腔的合理發(fā)展，而水平段以上仍采用氣密扣普通油管。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）SAGD開采技術(shù)可大幅提高油砂采收率，且克服了露天開采技術(shù)在開采深度和環(huán)境保護(hù)方面的不足，對(duì)深部地層油砂資源的開發(fā)具有很好的適應(yīng)性。

（2）選擇合理的井對(duì)間距離和布井方式可有效提高SAGD油砂井的產(chǎn)能。

（3）中國(guó)具有豐富的油砂資源，中國(guó)對(duì)比加拿大等國(guó)家對(duì)油砂的研究和開發(fā)相對(duì)滯后，實(shí)際形成的大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)和開采作業(yè)較少，我國(guó)應(yīng)對(duì)SAGD技術(shù)進(jìn)行深入研究，提供工藝技術(shù)水平，降低開發(fā)成本，提高中國(guó)能源的自給能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉彥成，王健，李擁軍，等.稠油開采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010（4）：17-18，2-3.

[2] 楊進(jìn)，嚴(yán)德，田瑞瑞，等.油砂蒸汽輔助重力泄油法開采技術(shù) [J].特種油氣藏，2012，19（6）：8-12.

[3] 徐云龍，馬鳳青，馮光通.磁性導(dǎo)向鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J].鉆采工藝，2012，35（2）：35-37.