朱磊（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院）

應(yīng)用稠油開發(fā)新技術(shù)提升稠油開發(fā)效果

朱磊（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院）

開發(fā)稠油井低成本高效舉升新技術(shù)已成為各油田稠油生產(chǎn)提質(zhì)增效的一項重要研究課題。勝利油田提出了應(yīng)用稠油開發(fā)新技術(shù)提升稠油開發(fā)效果，提升稠油井開發(fā)整體系統(tǒng)效率，實現(xiàn)稠油生產(chǎn)井低成本開發(fā)；介紹了泵下旋流降黏技術(shù)、氮氣增能技術(shù)、稠油特超稠油區(qū)塊配套注采一體化技術(shù)、保溫技術(shù)，以及防砂注汽一體化工藝技術(shù)等5項稠油開發(fā)新技術(shù)的技術(shù)原理、使用條件和現(xiàn)場應(yīng)用效果。實踐證明，這些稠油開發(fā)新技術(shù)措施對稠油開發(fā)提質(zhì)增效均十分有效。

稠油；泵下旋流；氮氣增能；高溫起泡劑；一體化技術(shù)；效果

隨著某油田開發(fā)整體進(jìn)入特高含水期深度開發(fā)階段，稠油開發(fā)已經(jīng)成為重要產(chǎn)能接替陣地[1]。目前，油田稠油資源覆蓋13個采油廠和油公司，探明地質(zhì)儲量6.6×108t，其中東部探明地質(zhì)儲量5.78×108t，動用4.86×108t，西部發(fā)現(xiàn)春風(fēng)、春暉等油田，探明地質(zhì)儲量8209×104t，動用4139× 104t。經(jīng)過反復(fù)研究論證，探索出一套從油藏、井筒到地面的低成本配套新技術(shù)，大大提升了開發(fā)效果，降低了噸油操作成本，增加了稠油開發(fā)利潤單元，減少了無效稠油開發(fā)單元[2]。隨著稠油開發(fā)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，稠油區(qū)塊開發(fā)效益顯著提高，提升了稠油井開發(fā)整體系統(tǒng)效率，實現(xiàn)稠油生產(chǎn)井低成本開發(fā)，并取得了良好的實踐效果。

1 泵下旋流降黏技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

稠油井存在井筒流體流動難、桿柱阻力大、泵效低等問題，開發(fā)難度大，在生產(chǎn)過程中，需要采取添加降黏劑等井筒降黏措施，才能正常生產(chǎn)。而現(xiàn)用的降黏劑由油套環(huán)空添加，無法實現(xiàn)泵下攪拌，導(dǎo)致降黏劑與原油混合均勻性差、降黏效果不穩(wěn)定、泵效低等問題，既耗本又減效。在低油價形勢下，為實現(xiàn)稠油降本增效開采，科研人員開展了稠油井過泵旋流降黏高效舉升技術(shù)研究。

該技術(shù)的核心是一種旋流混合裝置，降黏劑通過地面注入系統(tǒng)與過泵系統(tǒng)在泵下得到均勻釋放，且旋流混合系統(tǒng)還可隨柱塞運動產(chǎn)生攪拌作用，使泵下原油與降黏劑充分混合，從而有效降低泵下原油黏度，提高泵效。

1.2 使用條件

該技術(shù)適用于所有采用添加降黏劑、電加熱等井筒降黏措施的稠油開發(fā)油井。

1.3 應(yīng)用效果

WZZ365P7井是某油田某采油廠的1口稠油熱采生產(chǎn)井，原油黏度高達(dá)3×104mPa·s，措施前分別采用過油套環(huán)空添加降黏劑、電加熱等井筒降黏措施，均無明顯增產(chǎn)效果。實施泵下旋流降黏技術(shù)后，經(jīng)過138 d正常生產(chǎn)，與上周期相比，生產(chǎn)周期延長19 d，日增油2.2 t，周期產(chǎn)油量由412 t增加至786 t，平均泵效由24%提高至39%，其中生產(chǎn)初期最高泵效達(dá)到96%。

該技術(shù)已累計在某油田現(xiàn)場應(yīng)用20口井，平均泵效提高11%，平均日增油0.8 t，累計增油2304 t，日節(jié)約降黏劑達(dá)30%，累計節(jié)約降黏劑3.2 t，實現(xiàn)效益300余萬元，有效解決了井筒原油黏度大、提液難的問題，為低油價下稠油井降本增效提供了有力的技術(shù)支持。

2 氮氣增能技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

氮氣泡沫調(diào)剖技術(shù)在注蒸汽過程中注入氮氣和泡沫劑，通過泡沫的“賈敏效應(yīng)”，增加蒸汽流動阻力，達(dá)到減緩汽竄，提高注入蒸汽的波及效率和驅(qū)替效率的目的。泡沫劑具有很強的選擇封堵性能，在殘余油飽和度較高的地帶發(fā)泡性較差甚至不具備發(fā)泡性，而在殘余油飽和度較低的地帶具有很好的發(fā)泡性，這種選擇封堵的特性非常適用于多輪次呑吐后期稠油油藏。伴隨著注入蒸汽的驅(qū)進(jìn)，在流體滲流速度高的地帶，形成高強度的致密泡沫帶，封堵壓力增強，降低流體的滲流速度，迫使后續(xù)蒸汽轉(zhuǎn)向富含油的低滲透帶。由于殘余油飽和度高的低滲透帶泡沫劑無法形成穩(wěn)定泡沫，蒸汽不斷進(jìn)入，從而提高了該部分的運用程度。注入的氮氣可以增強地層的驅(qū)動能量，抑制底水的推進(jìn)，溶解入地層原油后降低原油黏度，增加流體的流動性。泡沫驅(qū)既具有聚合物驅(qū)的高流度控制能力和微觀調(diào)剖作用，又具有表面活性劑驅(qū)的乳化和降低界面張力的作用。泡沫體系良好的封堵性能同表面活性劑提高驅(qū)替效率有機地結(jié)合起來，使泡沫體系具有封堵、調(diào)剖、降黏、洗油的綜合作用機理。

在注汽過程中，經(jīng)常會發(fā)生汽竄問題，通過反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)氮氣泡沫具有封堵強度和改善流場的功能。之前曾嘗試使用這項技術(shù)，但成本非常高。針對此類稠油油藏，優(yōu)化高溫起泡劑，增強泡沫強度，優(yōu)化注入方式和注入?yún)?shù)，是發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。經(jīng)過反復(fù)比對，發(fā)明出一種高溫起泡劑，和氮氣配合后，就像一層水膜包裹著氮氣氣泡。這種泡沫在水中性質(zhì)穩(wěn)定，遇水不但不會破裂，反而會形成小石頭狀的膨脹體把水堵住，遇到油則水膜破裂，絲毫不影響油的流動。

2.2 使用條件

該技術(shù)主要是針對稠油油田吞吐效果逐周變差的難題而開發(fā)應(yīng)用的，利用高溫泡沫的選擇性封堵特性，蒸汽驅(qū)過程中泡沫可改善蒸汽波及狀況，實現(xiàn)均衡驅(qū)替。泡沫是一種高黏度流體，具有“堵水不堵油”的特性，即遇水起泡、遇油消泡。當(dāng)含油飽和度低時，泡沫能形成較高的封堵壓差，當(dāng)含油飽和度高于一定值時，泡沫破滅難于形成較高的封堵壓差，利用這一特點，在蒸汽驅(qū)過程中加入泡沫體系，可以發(fā)揮選擇性封堵的作用，封堵高含水區(qū)域，迫使蒸汽更多地進(jìn)入含油飽和度高的區(qū)域，擴(kuò)大汽驅(qū)波及體積。泡沫對高滲層具有較強的封堵作用，而對低滲層的封堵較弱。加入泡沫后，優(yōu)先進(jìn)入高滲透大孔道，封堵高滲層，高滲透大孔道中滲流阻力增大，流量降低，蒸汽更多地進(jìn)入低滲透帶，提高低滲層流量，泡沫改善地層非均質(zhì)性帶來的滲流差異，提高波及率。

2.3 應(yīng)用效果

隨著地層能量不斷虧空，單純使用蒸汽吞吐已無法適應(yīng)稠油油藏。利用氮氣較原油熱傳導(dǎo)率低的特性，通過注入氮氣使其分布在油藏的頂部，提高蒸汽熱利用率。同時氮氣的膨脹性可以提高地層能量，提高蒸汽體積，擴(kuò)大蒸汽的波及范圍。通過建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)不同的油藏特點確定了注入方式和注入量，使氮氣和蒸汽達(dá)到最佳配比。2015年以來，某油田在草104、坨826、墾東701等8個單元共實施氮氣增能195井次，增能后平均單井周期油汽比提高0.05。

3 稠油、特超稠油區(qū)塊配套注采一體化技術(shù)

3.1 技術(shù)原理

以往，部分油井因為井間距小，作業(yè)注汽經(jīng)常相互干擾，注汽周期長，部分油井甚至要等1個月才能轉(zhuǎn)周，浪費了有效生產(chǎn)時間。根據(jù)稠油油藏注汽熱采經(jīng)驗，在稠油、特超稠油區(qū)塊配套注采一體化技術(shù)。該技術(shù)是在蒸汽吞吐之前下入一體化管柱，此后只需要通過起下管柱中的固定閥和泵芯即可實現(xiàn)多輪次注汽、采油。注采一體化技術(shù)就是稠油熱采井蒸汽吞吐轉(zhuǎn)周時不動管柱，上提光桿注汽，下放光桿采油。也就是說，下次再轉(zhuǎn)周不需要作業(yè)即可直接注汽，加快了注汽轉(zhuǎn)周時間，大大縮短停井時間，還有效減少了地層熱損失和冷傷害。

3.2 使用條件

該技術(shù)適用于所有稠油、特超稠油區(qū)塊油井的注汽開發(fā)生產(chǎn)過程。

3.3 應(yīng)用效果

該技術(shù)在某油田成功應(yīng)用，這種技術(shù)不僅提高效率，加快注汽轉(zhuǎn)周時間，大大縮短停井時間，而且有效減少地層熱損失和冷傷害，節(jié)省各種費用，年節(jié)約轉(zhuǎn)周作業(yè)費達(dá)3000余萬元。

4 保溫技術(shù)

4.1 技術(shù)原理

除了井筒內(nèi)的熱損失要減少，在注汽生產(chǎn)運行中，產(chǎn)汽、輸汽、注汽等各環(huán)節(jié)的熱量損失同樣需要降到最低。蒸汽輸送主要依靠活動注汽管線和熱脹補償器進(jìn)行連接，地面工藝全程保干的薄弱環(huán)節(jié)主要在于活動注汽管線、熱力補償器、注汽井口及卡箍連接部位的保溫。為了全面提升地面流程全程保干水平，技術(shù)人員對活動注汽管線、保溫被、補償器開展了研制、實驗。通過改良、研制新型活動注汽管線、利用可重復(fù)使用的新型輕便保溫材料改進(jìn)保溫棉被、研制新型保溫?zé)崦浹a償器、加大隔熱管的更新等措施，進(jìn)一步減少沿程的熱量損失，切實提高了保溫效果。

4.2 使用條件

該技術(shù)適用于所有稠油開發(fā)注汽生產(chǎn)運行中，產(chǎn)汽、輸汽、注汽等各環(huán)節(jié)的保溫技術(shù)措施環(huán)節(jié)，主要用于活動注汽管線、熱力補償器、注汽井口及卡箍連接部位的保溫等。

4.3 應(yīng)用效果

該技術(shù)用于某油田，使注汽系統(tǒng)效率提高了5個百分點。針對稠油開采中暴露出來的注汽過程保溫效果不佳的問題，更新了隔熱管，并在重點吞吐井上推廣了隔熱管接箍密封器。這些技術(shù)的應(yīng)用，最大限度地減少了注汽熱量的損失，從而提高注汽保溫效果和注汽質(zhì)量。

5 防砂注汽一體化工藝技術(shù)

5.1 技術(shù)原理

稠油井帶防砂管轉(zhuǎn)周工藝具有占井周期短、成本低等特點，但帶防砂管轉(zhuǎn)周工藝也存在著許多不適應(yīng)性：注汽封隔器到油層上界之間存在裸套管段，蒸汽直接加熱套管易產(chǎn)生熱損失和套管損壞；注汽后地層虧空嚴(yán)重時，無法進(jìn)行重復(fù)充填；缺少防漏設(shè)計，壓井液漏失會造成地層冷傷害，既影響注汽效果又會加劇套損等問題。通過集成創(chuàng)新，成功研制出一種用于稠油熱采的“注汽防砂一體化封隔裝置”，實現(xiàn)了帶防砂管密閉注汽、注汽后補砂以及防漏失洗井功能，使井筒熱損失和轉(zhuǎn)周成本得到有效降低。

該技術(shù)室內(nèi)試驗顯示，利用“注汽防砂一體化封隔裝置”轉(zhuǎn)周后，平均單井漏失量由75 m3減少為6 m3，折算減少熱量損失1575 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。由于施工過程減少了井筒重新防砂工序，平均單井占井周期減少3 d。

5.2 使用條件

該技術(shù)是針對稠油井防砂管密閉注汽、注汽后補砂以及防漏失洗井功能缺失，井筒熱損失大，轉(zhuǎn)周成本高等問題而開發(fā)應(yīng)用的。適用于防砂工藝單井漏失量大、油井作業(yè)成本高、井筒熱損失大等低效稠油開發(fā)井的應(yīng)用。

5.3 應(yīng)用效果

防砂、閉式注汽管柱一體化工藝技術(shù)主要是利用防砂管柱的懸掛封隔器，再下入配套的密閉插管，從而實現(xiàn)注汽管柱密閉，提高后續(xù)注入蒸汽熱焓值的利用率。對比單獨丟熱采封隔器、再下入密插的閉式管柱這樣的常規(guī)作業(yè)工序，減少了一趟丟封作業(yè)工序，縮短了作業(yè)占井周期。

目前該項工藝技術(shù)已在某油田現(xiàn)場應(yīng)用77井次，不但降低了勞動強度，縮短了作業(yè)占井周期，而且單井材料成本節(jié)約率高達(dá)58.9%，大大提高了油井生產(chǎn)效益，為實現(xiàn)低成本開發(fā)稠油油藏提供了有力的技術(shù)支持。

6 結(jié)束語

實踐證明，應(yīng)用稠油開發(fā)生產(chǎn)新技術(shù)是應(yīng)對低油價市場條件下油田稠油開發(fā)生產(chǎn)的必然選擇，這些新技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升稠油開發(fā)質(zhì)量和效果。泵下旋流降黏的技術(shù)可以使泵下原油與降黏劑充分混合，從而有效降低泵下原油黏度，提高泵效，有效解決了井筒原油黏度大、提液難的問題，為低油價下稠油井降本增效提供了有力的技術(shù)支持。氮氣增能技術(shù)可以有效擴(kuò)大蒸汽波及范圍、優(yōu)化高溫起泡劑，提高單井周期油汽比。稠油、特超稠油區(qū)塊配套注采一體化技術(shù)不僅提高了效率，加快了注汽轉(zhuǎn)周時間，大大縮短停井時間，而且有效減少了地層熱損失和冷傷害，節(jié)省各種費用。保溫新技術(shù)應(yīng)用，最大限度地減少了注汽熱量的損失，從而提高注汽保溫效果和注汽質(zhì)量。防砂注汽一體化工藝技術(shù)不但降低了勞動強度，縮短了作業(yè)占井周期，而且單井材料成本節(jié)約率高達(dá)58.9%，大大提高了油井生產(chǎn)效益。

[1]朱益飛.孤東油田北一西線油井地面系統(tǒng)耗能節(jié)點分析及對策[J].石油石化節(jié)能，2011，1（5）：35-39.

[2]史紅芳.提高稠油注汽開發(fā)質(zhì)量效果的探討[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2012，28（4）：32-34.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.04.008

2016-08-13

（編輯 李珊梅）

朱磊，工程師，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（油氣田開發(fā)工程專業(yè)），從事海外油田采油工程方案編制工作，E-mail：zhu_lei@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院海外項目中心，163154。