稠油热采水平井分段完井技术研究

作为中国最大的稠油生产基地,截至2012年底,辽河油田水平井已超过1200口,形成了年产油250×104t以上的生产能力,为辽河油田千万吨稳产提供了强有力的支持。其中,热采稠油水平井有800余口,这部分水平井大多采用筛管完井,且没有管外封隔器,筛管与地层之间无法实现有效分隔,注汽时只能采用笼统注汽或筛管内分段注汽,由于油藏在平面及纵向上的非均质作用,使水平井段存在动用不均现象。经统计,水平井动用不均井数占全部热采水平井数的80%,水平井段动用较好的井段仅占水平段长度的1/2～1/3,严重影响了油井产能。为此,在管内分段注汽基础上,研发了稠油热采水平井分段完井、分段注汽工艺技术,通过水平井分段完井工艺研究,以及高温管外封隔器和套管热力扶正器等关键工具的研制,形成了稠油热采水平井分段完井、分段注汽技术。该技术已累计应用6井次,平均周期汽油比提高0.1以上,水平段均匀动用程度明显改善,油田开发效果显著提升。     

提高超稠油水平井段均匀动用技术探索与实践

曙光油田超稠油水平井蒸汽吞吐开发过程中存在水平段动用不均问题,影响水平井开发效果。123口超稠油水平井动用好井段平均长度118m,占总井段长度的31.4%;动用中井段平均长度186m,占总井段长度的49.6%;动用差井段平均长度75m,占总井段长度的19.8%。动用不均的原因在于油层发育不均、完井方式的差异及井间汽窜干扰。根据水平段温度变化趋势,将水平段井温曲线分为均衡型、渐变型、阶梯型、波浪型、突变型五种。采用选段注汽、分段注汽、复合注汽三种均匀注汽技术以提高水平段动用,选段注汽主要适用于渐变型和阶梯型井温水平井,分段注汽主要适用于突变型井温水平井,复合注汽主要适用于波浪型井温水平井。现场应用后,水平井段动用程度由31.4%提高到56.3%,增油效果显著,为提高同类型油藏水平井开发效果提供借鉴。     

辽河油田洼79井区难采储量动用技术研究与应用

辽河油田洼79井区储层发育不稳定,砂体规模小,油藏埋藏深,油层薄,岩性细,加之直井开发中存在注汽压力高,吞吐周期短,油层出砂严重,检泵周期短等因素,导致储量难采。利用储层评价技术开展区块精细油藏描述,落实剩余储量富集区。在此基础上,对区块油井的注汽规律、生产规律进行评价,同时寻找适宜的开采技术。运用油藏工程方法开展水平井动用可行性研究,并采用配套的钻采工艺技术,设计水平井整体替代直井进行二次开发的方案。预计洼79井区利用水平井二次开发后,井区日产油能力达到80t以上,采收率可提高7.3%,增加可采储量10.2×104t。实践表明,水平井既可有效抑制油井出砂、改善注汽效果,又可发挥泄油面积大的优势,提高主力砂体动用程度;合理优化钻采工艺可有效提高油层钻遇率,利用多点注汽方式能提高热利用效率,实现难采储量的有效开发。     

稠油水平井多点注汽技术

欢喜岭采油厂稠油水平井采用常规笼统注汽方式开发,存在水平段动用不均的问题。对常规注汽出汽位置、油层非均质性、蒸汽超覆、汽窜等影响稠油水平井水平段动用不均的因素进行了分析。提出了利用多点注汽设计软件进行计算和模拟井下温场分布,采取蒸汽伞和配汽阀进行分单元多点注汽的多点注汽技术。介绍了多点注汽技术中管柱结构、配汽阀、蒸汽伞、多点注汽设计软件等关键技术的结构及功能。欢喜岭采油厂现场应用结果表明,多点注汽技术实施后,平均单井增油300t以上,最高单井增产达500t以上,该技术能够改善水平段吸汽剖面,有效改善水平井段动用程度,从而达到提高周期产油量的目的。欢喜岭采油厂欢127-H3井应用多点注汽技术,沿整个水平段设计4个注汽阀,措施后排水期由原来的12d缩短为2d,周期产油由761.3t提高到1282.1t。     

超稠油蒸汽辅助重力泄油动态调控技术研究

蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）作为超稠油开发的接替技术,2005年开始在曙一区杜84块馆陶油藏进行先导试验,试验区采用直井与水平井组合方式。在试验实施过程中,先后遇到了汽液界面不合理、水平段动用状况不均匀、水平井汽窜、汽腔压力高等问题,在借鉴国外成功经验基础上,辽河油田研究出了适合自身特点的一整套油藏动态调控方法．包括阻汽控制技术、水平段均匀动用技术、水平井防窜技术和蒸汽腔压力稳定技术。其中,阻汽控制技术可合理控制采油井产液速度,避免发生汽窜现象;水平段均匀动用技术可提高水平井动用程度;注汽井射孔时,射孔井段底部距水平井3～5m．可有效阻止形成汽窜;蒸汽腔压力保持在3～4MPa时,SAGD开发效果较好。2007年8月,馆陶油藏通过每天减少注汽量300t,15d后,蒸汽腔压力由4．2MPa降至3．9MPa,日产液量保持不变,含水下降1．5个百分点。先导试验表明,注汽井及注汽井段适宜是SAGD操作的基础,水平段均匀动用是SAGD操作的保障,阻汽控制是SAGD操作的核心,蒸汽腔压力稳定是SAGD操作的关键。     

氮气泡沫抑制双水平井SAGD井间窜流可视化研究

双水平井SAGD是开发稠油油藏一种有效前沿的技术手段。双水平井SAGD开发稠油油藏时,注采井间局部易发生窜流,导致油井生产汽窜,含水率上升。对此利用二维物理可视化机理模型,以辽河油田曙一区杜84块馆陶油层地面脱气原油为实验原油,研究当水平井注汽开发过程中井间窜流后,注入的氮气泡沫运移、聚集、封堵机理。实验结果表明,由于油水黏度差异及储层非均质性,注采井间易发生窜流,注入蒸汽沿注采井间向前推进,产生明显的主流通道,不利于双水平井SAGD注采井间建立稳定连通关系和剩余油有效动用;注入的氮气泡沫首先进入主流通道并占据大孔道,在喉道的剪切作用下形成大量气泡,泡沫沿窜流通道运移并聚集,起到封堵作用,有利于抑制井间蒸汽或热水的窜通,使得后续注入流体改变流动方向,实现双水平井井间剩余油均匀动用。     

超稠油水平井分隔配注技术研究与应用

随着钻井技术的不断提高,水平井在超稠油开发中的应用越来越广泛.同时,随着水平井实施规模的不断扩大,普遍存在水平段动用不均的问题.由于水平段长,且采用筛管完井,常规笼统注汽方式的注汽管柱只有一个出汽孔,且下至水平段前部,使水平段注汽管柱内沿程压力分布不均,局部压力高,加上水平段油层非均质性强,近而造成水平段沿程动用不均.为改善开发效果,依据水平井温度监测曲线,合理判断水平段剖面动用状况,应用水平井分隔配注工艺技术,下入耐高温封隔器,将水平段注汽管柱与筛管之间环形空间独立分隔成几段注汽腔室,并对封隔器位置、尺寸和注汽量进行优化设计,采用注汽阀对各段腔室灵活分配注汽量,实现对水平段不同区域分段注汽,提高水平段动用程度,为油田开发持续稳产提供依据.     

馆陶油藏SAGD动态监测技术应用

2005年馆陶油藏开始实施SAGD先导试验,试验的成功离不开油藏监测系统提供的大量数据跟踪,为其他生产井顺利转驱提供了依据,也解决了馆陶油藏开发中存在的各种问题。观察井光纤测井温技术在SAGD调控中最为稳定,数据最准确,观察井定期管内测井温解决了实时数据失准的情况,并结合动静态资料判断出汽腔扩展过程中遇到的低物性段的问题,对比低物性段改造试验前,井组日产提高40t;时移微重力监测能有效监测出剩余油富集区,通过对富集区试采并推广,该区域阶段挖潜6000t产量;在观察井较少的情况下,水平井井温剖面测试能判断水平井温场的形成及与周边直井热连通情况,促进生产井转驱进程,生产井多点温压远程监测能指导科学动态调控,避免汽窜、闪蒸发生,及时调整生产参数。多种监测技术联用促使馆陶SAGD生产规模逐渐扩大,年产油由最初的4×10~4t发展到23×10~4t,取得了较好的经济效益,为其工业化发展奠定了重要基础。     

光纤技术在油田测温和光电成像方面的应用

从射线光学、波动光学的角度阐述了光纤传播原理。介绍了光纤光栅探测器、分布式光纤温度传感器等光纤测温技术的工作原理和特点,并在直井注蒸汽、水平井生产的SAGD先导试验区——辽河油田DUB4区块进行了现场应用。实现了区块地层温度场的连续监测。介绍了光纤光电成像技术的工作原理,并在辽河油田套管检测修复、射孔质量检查、出水出砂位置确定、井下落物检测、工程打捞等方面进行了应用,有效地反映了井下套管的真实全貌。     

扶余油田蒸汽驱技术应用与评价

扶余油田扶北地区油品性质属于弱稠油,长期采用注水开发方式,效果差,资源没有得到充分动用。2007年,用热采方式成功动用探40区块的稠油资源,从第一阶段的蒸汽吞吐看,热采投产井的日产油量是常规投产井的2～3倍,效果较好。经过2～3个吞吐周期后,进入到蒸汽驱阶段试验,前期应用数值模拟技术,确定符合油藏特点的汽驱参数和注入方式:注汽压力8～11MPa,原则上注汽压力要求小于油层破裂压力;注汽速度50t/d;井底注汽干度大于40%;油藏压力1～3MPa。试验效果认识到,好的储层物性、合理的注汽参数、高的采注比和不发生汽窜,是取得蒸汽驱开发效果的关键因素。建议选择储层条件好,特别是油层的物性参数要好的区块,进一步扩大蒸汽驱试验范围,为扶余油田大规模蒸汽驱开发提供技术储备。并且,要具备完善的试验监测和评价手段。     

国外热力采油技术进展及新方法

我国稠油资源探明和控制储量已达16×108t,是继美国、加拿大和委内瑞拉之后的世界第四大稠油生产国。我国热力采油年产量在1500×104t以上,但热力采油常用的蒸汽吞吐技术目前大部分进入高轮次、高含水阶段,亟需合适的吞吐后接替技术,且深层和超稠油油藏开发技术未取得突破性进展,使相当一部分超稠油资源未能有效动用。对国外稠油热采技术发展现状、研发趋势进行探讨。世界范围内,随着稠油在油气资源中所占比例的不断增大,热采技术的研发热度与应用规模也不断增强,热采技术与其他科学技术的结合更为紧密,技术集成化的趋势非常突出。同时,对国外针对不同油藏类型,研究、优化的多种热采新技术进行了论述,例如水平井交替蒸汽驱技术,顶部注汽、底部采油技术,强底水稠油油藏单井油水同采技术,单燃料热裂解技术等。     

光纤传感技术在土木工程健康监测中的应用

针对传统结构的监测仪器存在的缺陷,光纤传感技术正逐步取代传统监测技术应用于土木工程结构健康监测,对单个物理量进行测试已取得可靠成果。但是,通过采用同一根光缆同时监测结构多种物理量来评价工程结构安全与健康,即联合监测在国内并不多见。介绍了分布式光纤传感技术的优势及测试原理,结合工程实例,研究了分布式光纤传感技术应用于土木工程结构健康监测的方式,并探讨了存在的主要问题及解决办法。研究结果表明,该技术应用于结构安全与健康监测是可行的。     

真空隔热油管传热性能研究

真空隔热油管是稠油注蒸汽开采的主要设施之一,其隔热性能直接影响热采效果,因此,分析隔热油管隔热层内部的传热过程,研究隔热层各种结构参数对隔热油管隔热性能的影响,对改善隔热油管隔热性能有重要的指导作用。本文在测试隔热油管视导热系数的实验模型基础上,建立了隔热层传热的物理及数学模型,计算得到不同结构参数下隔热油管的视导热系数;研究了玻璃丝布孔隙比、隔热层层数、支撑材料导热系数以及铝箔发射率对隔热油管隔热性能的影响,研究表明:隔热层层数宜选为4~6层之间;选用的铝箔发射率应在0.01~0.05之间;在缠绕玻璃丝布工艺中,尽量不要让玻璃丝布对角线方向受力,以确保较大的孔隙比;在隔热油管加工过程中,应尽量使玻璃丝布和铝箔保持干燥。     

基于塑料光纤裂缝传感器的裂缝开度预测

针对混凝土工程裂缝难以准确预测的问题,结合利用塑料光纤裂缝监测技术所得到的试验数据,运用多项式回归和权值分配等数学方法,建立了一种考虑到裂缝与塑料光纤呈不同夹角时的影响的裂缝开度预测模型,并将模型预测的裂缝开度值与实测值进行比较分析。结果表明,预测值与实测值具有较好的拟合精度,可见将该模型与塑料光纤裂缝监测技术结合用于预测裂缝扩展宽度具有可行性,且预测精度较高。     

杜84断块馆陶油藏双水平SAGD优化设计

辽河油田曙一区杜84块馆陶油层为一顶部和四周被水包围的特殊油藏．开发初期按70m井距正方形井网部署直井蒸汽吞吐开发,在油井蒸汽吞吐过程中,射孔井段下部油层动用差,蒸汽超覆现象随周期延长而加剧．带来顶水突破的隐患,同时油藏递减逐渐加大,油藏开发效果逐渐变差。为提高杜84块馆陶超稠油油藏剩余油动用程度．决定采用SAGD开发技术。本文以油藏特点和开发现状为基础,应用STARTS数值模拟软件,采用变深度、不均匀网格进行油藏数值模拟,对双水平井组合的SAGD技术布井方式、水平段长度、水平段在油层中的位置、注采参数等进行了优化设计。实施效果表明,采用双水平井组合SAGD技术,提高超稠油原油采收率是经济可行的。     

Investigation of Inert Gas Injection Through Horizontal Wells

Abstract

Downward displacement of oil by inert gas injection in oil reservoirs results in very high oil recovery efficiencies. Advances made in horizontal drilling technology and increased understanding of the mechanisms and conditions that maximize recovery efficiencies can make the inert gas injection process feasible for a wide variety of oil reservoirs. In this study, laboratory investigation was conducted for the recovery of heavy oil from a 3-D physical model packed with 26°API gravity oil, brine and crushed limestone. A total of 7 runs were conducted using the 3-D physical model with 30 × 30 × 6 cm³ dimensions. Two groups of well configurations were mainly used: (1) horizontal injection and point production wells and (2) horizontal injection and horizontal production wells. In continuous N₂ injection, highest recovery was obtained by horizontal injection-horizontal production well configuration.     

杜32-兴H309Z鱼骨水平井钻井技术

为进一步提高采收率,针对辽河油田超稠油储集区杜229块的地层、油藏特性,采用了MRC技术,部署了4分支鱼骨水平井——杜32-兴H309Z井。分析了钻井施工难点：鱼骨剖面设计和井眼轨迹控制难度大,井眼净化要求高。确定了分支井夹角小于30°、水平段主井眼与各分支井眼同径等设计原则。在钻井施工中精确控制了水平段轨迹,应用了悬空侧钻技术。该井最大造斜率14．46°／30m,最大井斜角95．94°,井深1428．66m,水平段油层累计长度1151m。     

基于分布式光纤传感技术的移动式堆石坝面板塌陷探测方法

混凝土面板堆石坝面板的工作状态直接关系到大坝的安全运行,水下面板缺陷的探测是长期关注的难点问题。利用光纤分布式传感技术,研制了一种新的移动式面板塌陷检测装置,通过特殊光纤布制成的传感布,制作可移动式感知设备,感知面板塌陷处光纤在水压力作用下的应变变化,实现了水下面板塌陷的探测,并可通过光纤的异常应变信号,确定缺陷位置和大小。模型试验结果表明,该方法具有较强的水下面板塌陷探测能力,能检测面板的塌陷位置和范围并可视化。