胡燕(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

SAGD水平井注汽工藝技術(shù)研究

胡燕(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

蒸汽輔助重力泄油（SAGD）適合于開采原油粘度非常高的特稠油田油藏或天然瀝青。該過程的基本機(jī)理是熱傳導(dǎo)與流體熱對流相結(jié)合。目前國內(nèi)外SAGD注汽井現(xiàn)在普遍采用的環(huán)空注氮?dú)夥椒ù嬖诩夹g(shù)和成本的缺陷，因此對SAGD注汽工藝技術(shù)進(jìn)行完善成為提高SAGD注蒸汽開采效果的有效手段。通過SAGD水平井注汽工藝管柱的研究以及開發(fā)相應(yīng)的滿足SAGD開采的注蒸汽封隔器、扶正器等配套工具，實(shí)現(xiàn)對SAGD注汽工藝的完善，提高SAGD注蒸汽開采效果。

SAGD;注汽套管水平井

國內(nèi)外SAGD注汽井現(xiàn)在普遍存在問題即在長期注汽過程中均采用環(huán)空注氮?dú)夥椒ㄟM(jìn)行隔熱，這種隔熱方式對套管、注汽管柱和井口的腐蝕非常嚴(yán)重，對水平井的長期注汽開采產(chǎn)生很不利的影響，同時這種隔熱方式還存在施工成本較大的缺陷；而且部分注汽井由于套管變形損壞采用小直徑套管補(bǔ)貼，為了解決以上所提到的問題，對SAGD水平井注汽工藝管柱進(jìn)行分析研究。該注汽工藝管柱安全可靠，不但座封為自封方式節(jié)省了一次施工，而且解封靈活可靠，整體管柱施工方便。

1 SAGD水平井注汽工藝管柱的研制

1.1 管柱構(gòu)成及其基本原理

SAGD水平井注汽工藝技術(shù)是一種靠近油藏底部鉆一口水平井，并在其正上方打一口或多口垂直井。蒸汽從上面的注入井注入油層，注入蒸汽向上及側(cè)面移動。其管柱結(jié)構(gòu)由真空隔熱管、汽驅(qū)伸縮管、水平井注汽封隔器、水平井注汽扶正器、水平井注汽油管錨、篩管等構(gòu)成。其中研制的一種專用的水平井注汽封隔器下入至造斜段的懸掛上方并且研制了相應(yīng)的扶正器保證封隔器的順利座封。而且為了保證封隔器不會因?yàn)樽⑵a(chǎn)生整體管柱蠕動，還研制了相應(yīng)的錨定器和伸縮管用以保證封隔器長時間工作不會因?yàn)槿鋭訉?dǎo)致失效；

1.2 SAGD水平井注汽工藝管柱相應(yīng)配套工具及特點(diǎn)

1.2.1 水平井注汽封隔器

以往水平井注汽均采用氮?dú)飧魺峒夹g(shù)，其隔熱效果在現(xiàn)場應(yīng)用中并沒有達(dá)到預(yù)期效果。有些水平井注汽井由于隔熱效果不好導(dǎo)致套管熱伸長從而井口嚴(yán)重上漲停注。主要原因是水平井鉆井及地層方面原因影響了油井注汽過程，出現(xiàn)隔熱效果不好造成套管受熱上漲，嚴(yán)重的易造成套管損壞，影響水平井使用壽命。針對這一問題，研制了水平井注汽封隔器，通過對該封隔器技術(shù)原理、適用條件研究評價，該水平井封隔器坐封后密封性好，解封過程簡易安全。

注汽封隔器隨管柱下到設(shè)計(jì)深度后，當(dāng)注汽溫度上升到230℃時，封隔器即自動實(shí)現(xiàn)座封。當(dāng)注汽結(jié)束后，密封件處于懸掛無卡狀態(tài)，上提管柱至20噸左右完成解封過程。水平井注汽封隔器的所有密封件由特殊復(fù)合材質(zhì)組成，雙向密封膠筒采用防翻轉(zhuǎn)線性設(shè)計(jì)，最大程度減少熱損失。

1.2.2 水平井注汽扶正器

在現(xiàn)場應(yīng)用中為保護(hù)封隔器、提高密封效果，防止水平井注汽封隔器下入井斜段過程中磨損密封件，應(yīng)用了水平井注汽扶正器。扶正器安裝在水平井注汽封隔器的下部，其軸向有6排鋼球，按截面圓周均勻分布，起到保護(hù)封隔器密封件和扶正封隔器的作用，提高密封效果。

水平井注汽扶正器外徑比封隔器本體大1.5mm，和封隔器用油管扣連接在一起，能夠阻止封隔器遇阻造成封隔器損壞從而防止封隔器下入井斜段磨損密封件影響隔熱效果，扶正封隔器使封隔器在井斜段座封良好，保證密封效果。

1.2.3 水平井注汽油管錨

水平井注汽油管錨是一種靠卡瓦支撐、油管自重錨定、上提油管解封的油管錨，其特點(diǎn)是錨定、解封可靠。研制過程中為了保證后續(xù)的作業(yè)施工擴(kuò)大了工具的內(nèi)通徑。水平井注汽油管錨在下井時扶正體在彈簧的作用下，緊貼套管內(nèi)壁，下到預(yù)定位置后，上提管柱一定高度后下放管柱，卡瓦與錐體產(chǎn)生相對運(yùn)動，錐體進(jìn)入卡瓦使其張開，并卡在套管內(nèi)壁。解封時上提油管柱，錐體脫開卡瓦解封錨定器

2 SAGD水平井注汽工藝管柱及配套工具計(jì)算分析及試驗(yàn)

2.1 套管熱應(yīng)力分析

水平井井眼軌跡由直井段、彎曲段和水平井三部分組成。對于溫度場與熱應(yīng)力來說，水平段與直井段基本是一樣，都屬軸對稱，而彎曲段則不同，熱應(yīng)力變化較復(fù)雜。油井注汽過程中套管熱應(yīng)力分析如下：

（1）注汽過程中，套管升溫受熱膨脹，當(dāng)在井口、井底兩端固定的情況下產(chǎn)生的軸向壓縮應(yīng)力超過屈服點(diǎn)時，套管產(chǎn)生永久變形或塑性變形損壞。在停注汽后溫度下降后，目的層以上的套管管柱收縮，由壓縮應(yīng)力變?yōu)槔瓘垜?yīng)力，超過屈服點(diǎn)后導(dǎo)致接頭絲扣及本體拉斷破壞。

（2）多周期注汽，套管柱熱脹冷縮，反復(fù)承受壓縮-拉張-壓縮-拉張，產(chǎn)生疲勞損壞，易在注汽后冷卻過程中受到熱應(yīng)力破壞，尤其是接頭螺紋處疲勞斷裂。

2.2 水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器室內(nèi)試驗(yàn)

經(jīng)過大量的模擬高溫試驗(yàn)檢測，所研制開發(fā)加工的水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器符合設(shè)計(jì)方案要求，最終實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)指標(biāo)：水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器使用溫度范圍-35～350℃；水平井注汽封隔器及水平井注汽扶正器應(yīng)用壓力范圍0～14MPa；在高溫高壓條件下敞套管套壓為0MP a。

3 結(jié)語

對SAGD水平井注汽工藝管柱的技術(shù)研究從施工源頭保證了稠油油田熱采開發(fā)的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對SAGD注汽工藝的完善，提高SAGD注蒸汽開采效果。有效提高了油井采收率。而且有效地避免了常規(guī)氮?dú)飧魺釋τ途坠茉诔傻膫Α?/p>

隨著稠油開采技術(shù)中水平井注汽工藝的大規(guī)模應(yīng)用，SAGD水平井注汽工藝技術(shù)必將日益顯示出重要的戰(zhàn)略地位。

[1]于寶新.油田開發(fā)實(shí)用技術(shù).石油工業(yè)出版社2010 3（41）.

[2]唐焦強(qiáng)．現(xiàn)代采油新技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]．黑龍江科技信息，2011，9(28)：89-90.

[3]劉文章.稠油注蒸汽熱采工程.1996.

[4]姚軍.國內(nèi)外智能井技術(shù).石油工業(yè)出版社2011 5（109）.