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。     

水平井双管注汽配合分段完井技术研究与应用

随着水平井技术开发超稠油油藏实施规模的不断扩大,水平井水平段动用不均的矛盾逐渐加剧。分析认为,水平井完井工艺和注汽管柱工艺不完善,是造成水平段注汽不均、从而导致动用不均的两个主要原因。根据水平井水平段储层沿程物性差异分布特点,在水平井完井时采用分段完井技术,在水平段中间物性差井段下入封隔器,将水平段筛管外与油层裸眼之间分隔成两段独立的井段腔室,并在紧挨封隔器位置下入扶正器,保证筛管在裸眼井段居中下入。注蒸汽时,依据井温监测资料判断水平段动用状况,实施双管注汽工艺技术,采用内、外管双注汽管柱注汽方式,分别对水平井水平段跟端和指端部位同时注汽,井口配套工具采用双四通、双悬挂器,同时应用等干度分配器,实现双管柱内的蒸汽流量灵活控制及等干度分配,实现水平段前后井段同时均匀注汽,调整水平段动用程度。     

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.     

超稠油水平井分段注汽配合调剖技术研究与应用

辽河油田超稠油水平井蒸汽吞吐进入中后期开采阶段，逐渐暴露出水平段动用不均、吞吐效果差等开发矛盾。分析认为，由于蒸汽超覆作用，水平段各井段区域储层非均质性差异大，吸汽强度不均，井间汽窜严重；近井地带地层存水增多，含油饱和度下降；油层亏空加大，地层压力下降，油层供液能力不足。依据水平井温度监测资料，合理判断水平段剖面动用状况，采用分段注汽工艺技术，独立分隔水平段注汽腔，灵活分配注汽量，实现对水平段不同区域分段均匀注汽。并通过注入高温复合调剖剂，辅助分段注汽进行蒸汽吞吐，有效封堵水平井段局部大孔道高渗透区域，补充地层能量，抑制汽窜发生，提高蒸汽波及半径，调整水平段动用剖面，实现水平段均匀吸汽，近而起到降黏、驱油助排和提高动用程度的作用，达到改善开采效果的目的，为油田开发持续稳产提供技术依据。     

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。     

超稠油水平井蒸汽吞吐开发实践

在跟踪研究现场水平井生产情况的基础上,总结分析了浅层超稠油水平井开发特征,提出了提高开发效果的技术措施。通过优化注汽参数和注汽方式,扩大了蒸汽波及体积,提高了油层的动用程度,从而提高水平井开发的最终采收率。目前,实施了三种均匀布汽方式:步进式注汽、分流式注汽、均点式注汽。工业规模试验结果表明,单一水平井步进式注汽技术能够使得水平段油层逐步得到动用,实施后生产效果良好;分流式注汽方式打孔段油层吸汽效果有所改善,二、三轮产油和油汽比相比第一轮均有所提高;均点式注汽方式使得水平段油层吸汽相对均匀了些,从实施前后的生产效果对比来看,措施后日产液、日产油水平也有明显增加。本文各项措施和手段,对于改善水平井开发效果,指导后续超稠油油藏的开发,以及其他地区此类油藏的开发,具有一定的指导意义。     

二氧化碳辅助蒸汽吞吐技术矿场试验

以曙一区杜84块兴隆台油层为例,经过18年的蒸汽吞吐开发,区块进入蒸汽吞吐开发末期,生产效果逐渐变差。其原因主要有地层压力低,压力由8MPa下降至3.0~3.5MPa;油藏动用不均,水平井水平段动用程度仅为58%;蒸汽热效率低,注入蒸汽中的40%为无效注汽量。针对超稠油油藏蒸汽吞吐开发中后期油藏"低压"导致吞吐效果变差的问题,提出了二氧化碳辅助蒸汽吞吐技术,通过向油藏内注入二氧化碳补充地层压力,提高水平段动用程度,提高原油流动能力,并利用理论计算、数值模拟等方法 ,对气体注入量、注入介质、井网选择等进行研究。该技术于2014年进行了先导试验,而后进入规模实施阶段,累计实施34井次,注汽压力由5.0MPa上升至6.2MPa,排水期由57天下降至16天,阶段产油由736t上升至1157t,油汽比由0.12上升至0.22。     

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。     

重力泄水辅助蒸汽驱采油工艺技术研究与试验

洼59块为深层中厚层状特超稠油油藏。区块已进入高轮次吞吐阶段,吞吐效果逐轮变差,采油速度急剧递减。采用重力泄水辅助蒸汽驱技术,探索深层特超稠油油藏蒸汽吞吐开发后期开发方式的转换。该技术采用直井、水平井组合开发模式,上叠置水平井注汽,下叠置水平井辅助排液,周围直井产油。针对工艺技术难点,通过汽水分离器、高效隔热管柱和环空注氮隔热的综合应用,实现了深层稠油油藏井底干度大于45%的目标;采用双管注汽技术使水平段得到高效动用;通过电加热降黏和防偏磨技术的成功应用,解决了试验初期黏度大、水平井杆管偏磨的问题;利用越层深抽和高温大排量举升解决了提液降压、深层高温大排量举升的难题。井组整体效果明显,产液量由179t/d增大到最高值526.9t/d,产油量由31.0t/d增大到最高值96.5t/d,含水由91.1%下降到平均值84.69%。     

SAGD高产水平井动态调控研究

曙一区超稠油1997年投入开发,经历了直井蒸汽吞吐开发、水平井加密开发和开发方式转换三个主要阶段。2005年馆陶油藏开始实施SAGD先导试验,通过开发方式转换来提高油藏采收率,经过多年的科学动态调控,馆陶试验区取得了突破性的阶段效果,为SAGD工业化推广奠定了重要基础。但是馆陶油层动用区域主要集中在中部,油藏边部动用程度相对较低。为了改善现状,通过对馆陶油藏的精细描述,在油藏边部部署了扩边井组D-GH62井组,该井采用了最先进的钻完井技术,预测井组高峰期日产量达到200t。2015年井组转入SAGD开发后,日产油量未达预期,为改善井组效果,通过在水平段中部新增两个注汽井点,完善井网,加强注汽,快速建立热连通;对上返馆陶且未动用过馆陶油层的井实施轮换注汽,降低配注量,并对水平生产井控液生产,防止汽窜;在低物性段上下方同时射孔,突破低物性段遮挡,有效促进蒸汽腔的形成与扩展,该井日产油提高了100t。     

超稠油汽窜综合治理技术的研究与应用

曙光油田由于超稠油油藏埋藏浅、胶结疏松、地层破裂压力低、油层非均质性严重等因素,导致汽窜现象愈加严重。2006年超稠油发生汽窜853井次,影响产量5.53×104t。为此开展了汽窜综合治理工作,在生产组织管理、防窜配套工艺等环节上开展汽窜治理技术研究与应用,通过油井周期生产全过程控制来有效降低汽窜干扰的程度和规模。通过预控管理降低汽窜影响;研制推广实施选配注技术、暂堵封窜技术、预处理技术、化学助排技术、二氧化碳三元复合吞吐技术、水平井防汽窜工艺、生产井防汽窜工艺等,显著降低了措施井汽窜影响产量,抑制了汽窜干扰,有效解决了超稠油汽窜、水平井水平段动用不均等问题。两年措施增油24.74×104t,对比2006年,2007年、2008年汽窜影响产量分别下降2.17×104t和2.72×104t,获经济收益34264.09万元,投入产出比为1:6.14。     

直井-水平井组合SAGD物理模拟研究

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是一种开发超稠油的经济有效方式,国内油藏在直井吞吐后普遍采用直井-水平井组合SAGD开发。以曙一区杜84块兴VI组油层油藏地质参数、流体性质为基础,采用高温、高压三维比例物理模拟系统模型来描述超稠油油藏蒸汽吞吐后转蒸汽辅助重力泄油的开发过程,并对实验过程中蒸汽腔变化进行监测分析,根据蒸汽腔发育特征将蒸汽腔的形成和发育过程分为汽腔形成、汽腔扩展和汽腔下降等3个阶段,同时结合温场发育状况及产油量、含水率等实验数据,可以将直井-水平井组合SAGD生产阶段划分为吞吐预热阶段、汽腔形成(SAGD驱替阶段)阶段、汽腔扩展阶段和汽腔下降阶段。物理模拟直井-水平井平组合SAGD实验表明,最终注入倍数为2.8时,阶段采出程度可以达到58.5%,物理模型平均剩余油饱和度为19.40%。     

热采水平井复合调剖技术研究与应用

曙光油田D块热采水平井采出程度高,地下亏空大,地层能量不足,而且水平段动用不均情况严重,导致吞吐效果变差。目前针对热采水平井的增产措施作用单一,局限性大,不能同时解决上述两个问题,为此创新研究出复合调剖技术。复合调剖技术需要既能耐长时间高温,又不存在固相颗粒堵塞水平井筛管的调剖剂,由此研发了一种新型无固相高温凝胶调剖剂。为了解决新型无固相调剖剂封堵强度低、不耐高温的问题,引入了有机交联剂(酚醛树脂)和热稳定剂,成功提高了调剖剂封堵强度,并使调剖剂耐温指标达到了250℃左右。另外还引入了缓成胶剂(草酸),使得更多的药剂进入高动用层封堵高渗层。复合调剖技术通过向油井同时注入二氧化碳、新型调剖剂及表面活性剂,将补充地层能量与调整水平段动用相结合。复合调剖技术在D块已实施62井次,有效52井次,阶段有效率83.9%,平均单井注汽油压上升0.9MPa,平均单井增油563t,油汽比提高0.03。     

砂岩气藏型储气库水平井动用模式研究及应用

针对新疆H储气库面临的储层非均质性较强、地下库容动用不均的难题,综合沉积、录井、测井等资料,以确定性相建模作为砂体边界约束,采用横向确定性控边、纵向随机控岩与泥质隔夹层定量表征相互约束修正的方法,建立隔夹层三维可视化精细模型。根据隔夹层分布规律,建立了三种水平井动用模式,即斜穿式、平层式和勺型式。针对隔夹层比较发育,夹层频率大的区域,砂体与泥岩互层,通过水平井斜穿式轨迹设计,使库容充分动用;平层式轨迹主要针对厚层砂,隔夹层发育较少的区域;针对地下砂体连续性较好,而地面受到限制,常规水平井设计水平段较短,可采用勺型式轨迹设计,通过增加靶前反向位移,延长水平段长度,提高单井采气能力。库区整体部署了11口水平井,通过钻井轨迹优化调整,储层钻遇率达92.2%。其中指导设计实施了新疆油田第一口勺型水平井,该井靶前反向位移251m,水平段长增加185m,单井采气能力达到140×10⁴m³/d,提产30%。     

杜84块馆陶油藏SAGD高产水平井部署研究

曙一区杜84块馆陶油藏类型为块状巨厚边、顶底水超稠油油藏,油藏早期采用吞吐开发方式生产。为提高油藏采收率,油藏主体部分已经在2009年全部转入蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发方式。为进一步提高油藏动用程度,决定在油藏边部区域部署水平井进行SAGD开发。通过精细油藏地质研究,确定水平井部署位置;通过数值模拟研究,确定安全避水界限至少要100m;通过优化设计水平段长度,水平段位置,优化布井方式及钻完井工艺的设计,保证SAGD油井高产。最终在馆陶边部部署一个直平组合SAGD井组和一个双水平井SAGD。杜84-馆H62直平组合井组于2014年10月率先完钻,经过吞吐预热6个月转SAGD方式生产,吞吐预热及SAGD期间均保持较好的生产效果,SAGD生产期间日产液达到500t/d,日产油120t/d,瞬时油汽比0.27。     

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。     

提高扶杨油层水平井初期产量的实践探索

大庆油田某外围低渗透油藏已投产扶杨油层水平井存在投产初期产量较低的问题,原因统计分析表明,导致水平井初期产量低的主要因素为注采井距设计不完善、射孔井段设计不合理、压裂参数设计不准确。应用非达西理论公式和数值模拟综合确定合理注采井距;依据井震资料结合储层预测,落实油层展布特点,建立储层分类标准,优化水平段射孔井段;针对储层展布及渗透性,结合固井质量,数值模拟优化裂缝长度、间距、裂缝半径,优化施工排量及单缝加砂量。通过对水平井的优化部署,后期优化改造规模,加强了老区剩余油挖潜、新区储量动用程度,总结出了一套适合扶杨油层水平井开发的配套技术路线。以某井区为例,应用这套开发方法 ,区块水平井初期产量为周围直井的6.8倍,按照当时操作成本及原油价格,内部收益率为12%时,第一年即增加经济效益174.6万元。     

应用水平井挖掘杜84块兴Ⅱ组单砂体稠油油藏潜力

辽河油田杜84块兴隆台油藏纵向划分为兴Ⅵ组、兴Ⅲ组、兴Ⅱ组、兴Ⅰ组四套油层组。其中,兴Ⅵ组采用直平组合SAGD(蒸汽辅助重力泄油技术),兴Ⅰ组采用双水平井SAGD,兴Ⅱ、Ⅲ组互层状油藏水平井吞吐挖潜,实现杜84块多元化立体高效开发。通过开发方式转换,杜84块实现了油田纵向储量的均匀动用,很多区域达到或超过油田标定采收率(29.2%)。通过深化地质研究,发现兴Ⅱ组还存在未得到有效动用的单砂体油藏。结合部署界限和油藏发育情况,在兴Ⅱ组隔夹层发育稳定区域部署规划两口水平井杜84兴H2111井、杜84兴H2112井,控制地质储量11.5×104t,部署区域基本未动用。两口水平井目的层厚度在7m左右,水平段长度为240m以上,单井储量在5×104t左右。应用近钻头地质导向、随钻地质跟踪以及水平井同注同采技术,挖潜单砂体油藏潜力。     

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。