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(kāi)發(fā)技術(shù)比較成熟，其中SAGD技術(shù)是開(kāi)采油砂的一種有效開(kāi)發(fā)方式。該文通過(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)采具有很好的適用性，主要利用水平井、浮力及蒸汽來(lái)進(jìn)行稠油的有效開(kāi)采[1]。

1 SAGD工作原理

SAGD開(kāi)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(kāi)始流動(dòng)，最終被采出。

SAGD技術(shù)需確保開(kāi)采過(guò)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)，可以有效提高注蒸汽效果。

（2） 現(xiàn)在加拿大稠油SAGD開(kāi)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(kāi)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(lái)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(kāi)采技術(shù)可大幅提高油砂采收率，且克服了露天開(kāi)采技術(shù)在開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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.