康 鵬，劉國(guó)振，邱云龍，甄寶生，劉 召

(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300459； 2. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

近年來(lái)，渤海油田先后在南堡35-2油田、旅大27-2油田等稠油油田開(kāi)展了多輪次的多元熱流體吞吐和蒸汽吞吐注熱作業(yè)，增產(chǎn)效果顯著[1]。注熱開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)前渤海油田稠油開(kāi)發(fā)的有效手段，非熱采井受限于井口耐溫、井筒完整性和生產(chǎn)管柱耐溫等因素，目前是通過(guò)注采分離模式進(jìn)行注熱。注采一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一趟管柱同時(shí)注熱和生產(chǎn)，有利于提高熱能利用率、減少修井液漏失對(duì)地層的冷傷害、大幅節(jié)省修井作業(yè)成本和提高熱采經(jīng)濟(jì)效益。

本文主要介紹了稠油熱采注采一體化技術(shù)在渤海J油田老井中的應(yīng)用情況，總結(jié)了技術(shù)實(shí)施過(guò)程中的一些問(wèn)題和處置情況，以期為該技術(shù)的再次應(yīng)用提供一些參考。

1 注采一體化井口改造

J油田應(yīng)用注熱開(kāi)采目標(biāo)井原井口耐溫為-29～121℃，不滿足注熱設(shè)計(jì)的井口注入溫度126～ 190℃，更換為耐溫等級(jí)達(dá)370℃的熱采井口，同時(shí)為預(yù)防注熱時(shí)套管受熱抬升，參考分離式熱采注熱井套管抬升的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，新更換的油管四通設(shè)計(jì)了20cm的結(jié)構(gòu)槽，為套管抬升預(yù)留了補(bǔ)償高度。

1.1 封井管柱

1.1.1 封井管柱組合

更換井口前下封井管柱(由下至上)：盲堵+3-1/2 (88.9mm)油管＋RTTS封隔器＋風(fēng)暴閥＋3-1/2油管，下入封井管柱前對(duì)RTTS封隔器座封位置的套管清刮處理。對(duì)于井控風(fēng)險(xiǎn)較高的井，封井管柱下深至少要達(dá)到井深的2/3，以確?；厥辗饩苤鶗r(shí)能夠進(jìn)行充分的洗壓井作業(yè)。

1.1.2 封井管柱試壓

封井管柱座封后需要對(duì)封井管柱進(jìn)行試壓，其試壓結(jié)果的有效性直接關(guān)系到熱采井筒的完整性。而對(duì)于老井進(jìn)行井筒試壓則選取熱采井口壓力等級(jí)、防噴器壓力等級(jí)和完井時(shí)套管試壓值的80%這三者中的最小值。

1.2 更換油管四通

1.2.1 拆除舊油管四通

舊油管四通由于長(zhǎng)期不進(jìn)行拆裝作業(yè)，生銹比較嚴(yán)重，在明確作業(yè)的第一時(shí)間對(duì)法蘭螺栓噴涂除銹劑、涂抹柴油，以縮短砸螺栓的作業(yè)時(shí)長(zhǎng)。

拆卸完螺栓后，起吊舊油管四通前，為預(yù)防提升力太大導(dǎo)致提活瞬間鋼絲繩大幅度彈跳，可以利用防噴立管整體起升將舊油管四通提活，然后再更換成鋼絲繩起吊。

1.2.2 安裝熱采油管四通

對(duì)待安裝的熱采油管四通進(jìn)行測(cè)量、拍照，尤其要準(zhǔn)確記錄四通內(nèi)部的限位銷(圖1)或限位槽的方位、尺寸，這樣才能更好地為后續(xù)下入作業(yè)管柱時(shí)提供參考。同時(shí)，在吊裝熱采油管四通前要注意將本體上的試壓接頭提前拆掉，以避免在吊裝過(guò)程中對(duì)螺紋絲扣造成損壞。

圖1 油管四通的限位銷 Fig.1 Limit pin for tubing spool

安裝熱采油管四通時(shí)，四通快掛到位前，提前穿越法蘭螺栓，防止井口尺寸限制無(wú)法安裝而導(dǎo)致二次安裝時(shí)損壞BT密封。安裝法蘭螺栓要嚴(yán)格按照“十字對(duì)角法”的操作順序?qū)β菟ㄟM(jìn)行預(yù)緊，以滿足注熱的安全要求。

安裝完熱采油管四通后對(duì)油管四通BT密封進(jìn)行試壓，試壓值一定要達(dá)到注熱工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮套管留高的抗外擠強(qiáng)度。BT密封試壓完畢后，對(duì)于熱采井，建議對(duì)原井套管頭進(jìn)行試壓，檢查套管B環(huán)空的密封情況，以掌握井筒的完整性情況。

2 注采一體化管柱

J油田注熱井預(yù)測(cè)井底溫度為145～157℃，井口最大注入壓力為16.5～17MPa，本次應(yīng)用的注采一體化管柱技術(shù)主要進(jìn)行了耐高溫管柱的改進(jìn)。該套注采一體化管柱由高溫井下安全閥、高溫過(guò)電纜封隔器、高溫機(jī)組及電纜等組成。關(guān)鍵的井下安全控制工具耐溫≥200℃，電潛泵機(jī)組耐溫≥180℃，電纜及其配套工具耐溫≥204℃。

2.1 高溫井下工具

2.1.1 高溫過(guò)電纜封隔器

高溫過(guò)電纜封隔器采用耐高溫密封膠筒，其中心管采用隔熱結(jié)構(gòu)，可以隔絕油管內(nèi)部高溫，使膠筒所處環(huán)境溫度不超過(guò)315℃[2]。封隔器中心管與主體結(jié)構(gòu)分為兩體，中心管可以相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，故在長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)不影響封隔器的坐封狀況，尾部設(shè)計(jì)有自補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，以彌補(bǔ)管柱伸長(zhǎng)量。坐封使用控制管線液壓坐封方式，采用單獨(dú)的液控管線連接至地面進(jìn)行控制，同時(shí)采用單向移動(dòng)結(jié)構(gòu)，在一次坐封完成后，液控管線泄壓不影響坐封狀態(tài)，且當(dāng)坐封狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)液控管線可以再次加壓，以此實(shí)現(xiàn)二次、三次坐封。

2.1.2 高溫井下安全閥

高溫井下安全閥由金屬材料制成，控制管線接口全金屬密封設(shè)計(jì)，采用全金屬液壓組件[2]。當(dāng)需要開(kāi)啟時(shí)，從地面將液壓壓力經(jīng)控制管線注入至高溫井下安全閥的液壓組件內(nèi)，當(dāng)壓力達(dá)到開(kāi)啟壓力后，液壓組件在壓力的作用下向下伸長(zhǎng)，并驅(qū)動(dòng)增程機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)，同時(shí)由增程機(jī)構(gòu)帶動(dòng)中心管克服彈簧的彈力向下移動(dòng)，并推動(dòng)閥板向下翻轉(zhuǎn)直至完全打開(kāi)；當(dāng)需要關(guān)閉時(shí)，從地面釋放控制管線內(nèi)壓力，高溫井下安全閥內(nèi)部機(jī)構(gòu)在彈簧彈力的作用下向上復(fù)位，同時(shí)閥板在扭簧的作用下向上翻轉(zhuǎn)直至恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)。

2.1.3 高溫油管掛

油管掛作為井下管柱的懸掛機(jī)構(gòu)，對(duì)密閉油套環(huán)空、井口密封安全至關(guān)重要，普通冷采井的油管掛密封一般采用橡膠制成，本次熱采井的油管掛密封采用石墨密封。由于石墨密封不耐磨故石墨密封需提前預(yù)安裝到油管掛本體上，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)待安裝油管掛后再剝除保護(hù)套，并且也要按照“十字對(duì)角法”預(yù)緊壓緊石墨密封(圖2)。

圖2 高溫油管掛(應(yīng)用石墨密封)Fig.2 Tubing hanger(applied graphite seal)

2.2 高溫機(jī)組及電纜

本次注采一體化管柱采用耐溫技術(shù)比較成熟的高溫電潛泵機(jī)組，以對(duì)電機(jī)、保護(hù)器、分離器和離心泵進(jìn)行耐溫技術(shù)提升。

2.2.1 高溫機(jī)組

高溫機(jī)組主要是對(duì)電泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱、散熱和密封問(wèn)題進(jìn)行耐溫設(shè)計(jì)，其中包括對(duì)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的改進(jìn)和對(duì)保護(hù)器、電潛泵在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材上進(jìn)行的耐溫提升[3]。由于高溫機(jī)組比普通機(jī)組長(zhǎng)度大，對(duì)于Y管分采的井，在機(jī)組安裝前使用Y接頭工具測(cè)試一次井架的最大作業(yè)高，以確保滿足施工空間要求。而在高溫機(jī)組安裝時(shí)要做好大小扁電纜的接纜工作，該位置是確保高溫機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

2.2.2 高溫電纜

高溫電纜從選材和連接標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行改進(jìn)，有針對(duì)性地調(diào)整主絕緣材料配方和填料方式，以提高絕緣材料的體積電阻率及熱態(tài)穩(wěn)定性、材料的硬度和抗張強(qiáng)度[3]，同時(shí)采用雙層絕緣、雙層護(hù)套的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案發(fā)揮絕緣材料的電氣絕緣優(yōu)勢(shì)。

在注熱時(shí)，井下管柱受熱拉伸，為配合高溫過(guò)電纜封隔器補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的延伸(40cm)，動(dòng)力電纜需要做好補(bǔ)償預(yù)留。按照“S”型方式(圖3)，避開(kāi)油管四通限位銷方向，在油管的一面進(jìn)行預(yù)留，過(guò)渡點(diǎn)采用臨時(shí)固定措施，防止入井后由于固定材料的緊固力過(guò)大而導(dǎo)致電纜無(wú)法掙脫。

圖3 動(dòng)力電纜“S”型固定方式 Fig.3 Power cable “S” type fixing method

3 井筒隔熱工藝

在稠油熱采過(guò)程中必須最大限度地減少注入流體在井筒中的熱量損失，確保套管溫度不超過(guò)極限安全溫度，以防止套管和水泥環(huán)高溫變質(zhì)。該工藝技術(shù)除了在管柱上采用高真空隔熱油管(氣凝膠)外，注熱同時(shí)還在油套環(huán)空采用連續(xù)注氮?dú)獾母魺岽胧1]。

在注采一體化管柱作業(yè)從注熱到采油轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要對(duì)環(huán)空壓力進(jìn)行泄壓，以避免環(huán)空壓力釋放過(guò)快對(duì)電泵電纜絕緣性能造成影響。本次作業(yè)按照緩慢控制環(huán)空壓力變化的原則，控制環(huán)空壓力降低速率不超過(guò)344kPa/min，壓力降低至初始?jí)毫σ话霑r(shí)停止降壓，保壓30min后繼續(xù)降壓，降壓速率也不可超過(guò)344kPa/min。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

從注熱前后的流壓對(duì)比情況來(lái)看，采取井口改造和工藝優(yōu)化措施后地層壓力增加，具有一定自噴能力，電泵生產(chǎn)后流壓增幅最高為原來(lái)的7.51倍，達(dá)到了增能的目的(圖4)。

圖4 作業(yè)前后井底流壓對(duì)比 Fig.4 Bottom hole flow pressure comparison before and after operation

從增產(chǎn)效果看，作業(yè)井產(chǎn)液均得到明顯提升，產(chǎn)油效果初顯，該工藝在老井應(yīng)用方面有一定的產(chǎn)能提升作用(表1)。

表1 作業(yè)前后關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)Tab.1 Key indicator data before and after operation

5 結(jié) 語(yǔ)

渤海油田首次在老井應(yīng)用稠油熱采注采一體化技術(shù)，通過(guò)井口改造、注采一體化管柱設(shè)計(jì)、注熱工藝優(yōu)化等措施在J油田6口老井全部實(shí)現(xiàn)了注熱、悶井、放噴，順利啟泵生產(chǎn)。注熱作業(yè)取得了顯著的增產(chǎn)效果，為海上油田稠油熱采技術(shù)提供了一種有效的技術(shù)手段。

在該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要注意的是：為了保障鄰井生產(chǎn)和目標(biāo)井熱采的效果，在注入過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)鄰井產(chǎn)氣、流溫等密切監(jiān)測(cè)，以實(shí)時(shí)對(duì)注熱工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整?！?/p>