劉洋（遼河油田茨榆坨采油廠科爾沁開發(fā)公司，遼寧 盤錦124010）

0 引言

隨著稠油資源的不斷開發(fā)和水平井技術(shù)的連續(xù)提升，水平井注汽已經(jīng)成為開采油井稠油的關(guān)鍵科技方式。水平井注蒸汽這項(xiàng)全新的采油技術(shù)可提升稠油的開采效率，和平常豎直井注采相比較，水平井射孔井段較長(zhǎng)，油層開啟幅度較大，一次可以使用比較低的驅(qū)動(dòng)力量提升采收效率，目前已在稠油開采當(dāng)中獲得廣泛使用。由于注汽管柱里面的流動(dòng)阻礙力和儲(chǔ)藏層里面的滲透力有所均勻，蒸汽從注汽管流入儲(chǔ)層時(shí)并不均勻，存在過(guò)早氣竄或者錐進(jìn)的情況，驅(qū)掃范圍變小，熱能使用效率降低，對(duì)水平井的采收率帶來(lái)了一定影響。為使水平井能夠平均動(dòng)用，提升水平井開發(fā)實(shí)效、發(fā)揚(yáng)水平井開發(fā)優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)稠油水平井模糊注汽引發(fā)水平段動(dòng)用不勻稱、動(dòng)用幅度較低的問(wèn)題，開發(fā)出了水平井雙管道注汽、增加注汽點(diǎn)、分段進(jìn)行注汽和分段完井的注汽技術(shù)。

1 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

水平井注汽技術(shù)是在接近油藏的底部鉆探一個(gè)水平井，并在其正上方進(jìn)行打井，數(shù)量可以是一個(gè)也可以是多個(gè)。蒸汽從上部注入到油層后向著上方或者側(cè)邊的方向移動(dòng)。管柱構(gòu)件主要有真空隔熱管、汽驅(qū)伸縮管、水平井注汽封隔器、扶正器、油管錨和篩選管。其中一種專門針對(duì)水平注汽研究制造的專門封隔器下入到造斜段的懸掛上部，為確保隔器能夠更好座封專門研究制造了與之相適用的扶正器，為確保封隔器管柱不會(huì)因注汽而發(fā)生蠕動(dòng)現(xiàn)象專門研究制造了與之相適用的錨定器和伸縮管，增強(qiáng)封隔器運(yùn)作穩(wěn)定性，在長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)情況下不會(huì)發(fā)生蠕動(dòng)現(xiàn)象而出現(xiàn)失效問(wèn)題。

1.2 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

此前使用的氮?dú)飧魺岱椒ㄔ趯?shí)際應(yīng)用中效果并不理想。一些水平井注汽井因?yàn)楦魺嵝Ч患岩鹛坠苁軣嵘扉L(zhǎng)量增大，進(jìn)而導(dǎo)致井口明顯上漲注汽停止。主要原因是油井注汽的過(guò)程受到了水平井鉆井和地層原因的影響，發(fā)生隔熱實(shí)效不佳導(dǎo)致套管受熱上漲，甚至導(dǎo)致套管受損，水平井的使用周期會(huì)因此而縮短。為解上述問(wèn)題專門研究制造了水平井注汽封隔器，在分析了這種封隔器的科技原理和適應(yīng)條件后，發(fā)現(xiàn)其坐封之后封閉性能較好，解封操作也較為簡(jiǎn)單易行且完全性能良好。

1.2.2 水平井注汽扶正器

為保護(hù)封隔器提升密封的實(shí)際效果，防止相關(guān)密封件受動(dòng)損壞，一般會(huì)在水平井注汽封隔器的下面安裝一個(gè)扶正器，扶正器的軸向上裝置的鋼珠共有6排，按照橫截面圓周勻稱排列，用于保護(hù)封隔器的密封件，可對(duì)封隔器起到扶正作用，提升密封的實(shí)效。

1.2.3 水平井注汽油管錨

這是一種依靠卡瓦油管自重錨定提升油管解封的油管錨，解封性能良好。在研究制造過(guò)程中，為確保后續(xù)施工內(nèi)通徑能夠較好擴(kuò)增，在其下井時(shí)受彈簧作用，扶正體會(huì)貼緊在套管的內(nèi)壁上，在其下到一定位置后對(duì)管柱一定高度的起落操作，此時(shí)卡瓦和椎體會(huì)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，椎體進(jìn)入卡瓦后使其擴(kuò)張開來(lái)，卡在套管的內(nèi)壁上。解除密封的時(shí)候提升油管柱，錐體脫離卡瓦解除錨定器具封閉。

2 水平井均勻注汽技術(shù)分析

2.1 套管熱應(yīng)力分析

水平井井眼軌道主要包括直井段、水平井和彎曲段。前兩者在溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力上極為相似，都有著軸對(duì)稱特征，不同的是彎曲段，熱應(yīng)力變化情況繁雜，在注汽過(guò)程當(dāng)中，套管會(huì)因溫度上升而出現(xiàn)脹大變化，在油井口部和底部?jī)蛇吺枪潭ǖ那闆r下，軸向壓縮應(yīng)力增大到大過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)套管就會(huì)受損，其開關(guān)會(huì)發(fā)生永久性變化，或者發(fā)生塑性變化。

2.2 水平井雙管注汽工藝技術(shù)

針對(duì)常規(guī)的水平井籠統(tǒng)注汽水平段存在的動(dòng)用不均勻問(wèn)題，迫切需要一種可以勻稱注汽并且能夠及時(shí)調(diào)節(jié)注汽工藝的技術(shù)，因此采用了上井雙管子注汽技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是不僅能夠解決動(dòng)用不均勻的問(wèn)題，還能夠按需及時(shí)進(jìn)行地面調(diào)整控制；缺點(diǎn)是注汽出口只有兩個(gè)，適用性不強(qiáng)。

2.3 水平井分段注汽工藝技術(shù)

采用雙管注汽技術(shù)時(shí)注汽出口只有兩個(gè)，當(dāng)水平段較長(zhǎng)時(shí)此技術(shù)適用性不強(qiáng)，此時(shí)宜采用分段注汽工藝技術(shù)，主要有管內(nèi)分地和分段完井兩種。前一種注汽管柱主要由114.3米真空隔熱管、88.9 米油管、蒸汽傘和注汽閥門組成，按照地貌、流體參數(shù)和水平段的實(shí)際長(zhǎng)度來(lái)確定注汽閥門的數(shù)量、方位和孔徑，按照分段數(shù)量需求來(lái)確定蒸汽傘的數(shù)量和位置，完成管內(nèi)分段提升分段注汽的實(shí)效。后一種則是在以分段注汽為基礎(chǔ)，使用管外部的封隔器來(lái)完成封隔，實(shí)現(xiàn)分段注汽。這項(xiàng)技術(shù)的適用性較強(qiáng)，在完成分段注汽方面不受地質(zhì)條件的影響，有效提高了水平段的動(dòng)用程度。

2.4 水平井分段可調(diào)注汽技術(shù)

地層會(huì)因注汽而發(fā)生壓力變化，水平段吸汽量也會(huì)隨之改變。此時(shí)需要對(duì)注汽量進(jìn)行調(diào)整使分段動(dòng)用保持均勻。所有分段注汽技術(shù)中，除了雙管注汽技術(shù)以外，在使用其技術(shù)時(shí)需要通過(guò)起下管柱來(lái)更換注汽閥門，作業(yè)量較大。為此，對(duì)于需要多個(gè)點(diǎn)注汽而且經(jīng)常需要調(diào)節(jié)注汽量的水平井，專門研究制造出了投撈工具，可調(diào)節(jié)注汽閥門的水平井分段注汽技術(shù)，主要由1.3 米真空隔熱管、4889 米油管、蒸汽傘、分段可調(diào)節(jié)注汽閥門和管外的封隔器組成管柱結(jié)構(gòu)，在注汽過(guò)程當(dāng)中按需下入投撈工具以調(diào)節(jié)注汽量。

3 關(guān)鍵工具的研制

3.1 管外封隔器

高溫管外部的封隔器使用熱力方法坐封，在完成注汽之后，井筒內(nèi)部的溫度會(huì)上升，內(nèi)部膨脹劑的體積會(huì)隨之迅速增大，膠簡(jiǎn)脹大的過(guò)程封隔器坐封即可實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)成分段完井。高溫管外封隔器構(gòu)造簡(jiǎn)單坐封效果更加平穩(wěn)可靠，對(duì)裸眼直徑達(dá)到26到235米的17.8米篩管完井水平井更為適用

3.2 蒸汽傘

蒸汽傘是套管內(nèi)部分段注汽時(shí)配套使用的重要工具，主要構(gòu)件有壓帽、連通孔和密封件，主要機(jī)理是利用注汽產(chǎn)生的壓力差來(lái)?yè)伍_高溫膠筒，來(lái)完成管內(nèi)的密封隔作業(yè)。高溫膠筒一般是由具有良好抗高溫的復(fù)合材料制造而成，即使在高達(dá)320℃的環(huán)境中也能夠長(zhǎng)時(shí)間正常的運(yùn)轉(zhuǎn)使用。當(dāng)膠筒被撐開，密封注汽管柱和套管之間就會(huì)出現(xiàn)環(huán)空現(xiàn)象，這些環(huán)空的存在可將水平井段進(jìn)行分段隔離，形成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立存在的分段單元。

3.3 分段可調(diào)注汽閥

水平井可調(diào)注汽閥主要是配套分段可調(diào)節(jié)注汽使用，由中心管和外套構(gòu)成，外套上有四種孔眼，分別是6米、8米、10米和12米。中心管上有一個(gè)孔眼，用作調(diào)節(jié)注汽量使用，具體來(lái)講，就是通過(guò)抽油管下放投撈用具，把中心管的孔眼和外套四個(gè)孔眼當(dāng)中的一個(gè)對(duì)接起來(lái)，構(gòu)建注汽通道實(shí)現(xiàn)各段注汽量的調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)水平井均勻注汽技術(shù)的研究，可從施工源頭上確保稠油油田熱采開發(fā)的有序進(jìn)行，完備水平井均勻注汽技術(shù)，提升注汽開采的實(shí)效，明顯提升油井的采收率，有效避免使用常規(guī)氮?dú)飧魺岱椒〒p傷到油井套管。隨著上技術(shù)在稠油油進(jìn)開采中的大量應(yīng)用，其戰(zhàn)略地位日漸提升，各項(xiàng)水平井勻稱注汽技術(shù)也得到了進(jìn)一步的完善。在水平井方面加以應(yīng)用提升了水平段的動(dòng)用程度，提升率達(dá)到20%以上，同時(shí)大幅提升了水平井的開發(fā)實(shí)效。由此可見，稠油熱采水平井深入提升開發(fā)實(shí)效的探索方向是按照地貌特征和水平段長(zhǎng)度，把管內(nèi)個(gè)的外多段分段注汽與完井完好地結(jié)合起來(lái)。