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薄浅层稠油冷采开采工艺技术研究

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薄浅层稠油冷采 开采 工艺 技术研究
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西 北 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )2008年 4月 ,第 38卷 第 2期 , Ap r. , 2008, 38, 2 稿 日 期 : 2007207203基 金 项 目 :长 江 学 者 和 创 新 团 队 发 展 计 划 基 金 资 助 项 目 ( 者 简 介 :刘 立 平 (1960— ) ,男 ,吉 林 松 原 人 ,西 北 大 学 博 士 生 ,从 事 石 油 勘 探 开 发 方 面 的 研 究 。薄 浅 层 稠 油 冷 采 开 采 工 艺 技 术 研 究刘 立 平 1, 3 ,任 战 利 1 ,胡   光 2 ,崔 秀 玉 3( 大 学 地 质 学 系 ,陕 西 西 安   710069; 油 田 采 油 研 究 院 ,吉 林 松 原   138000; 油 田 松 原 试 采 公 司 ,吉 林 松 原   138000)摘 要 :目 的   解 决 套 保 油 田 开 发 中 底 层 水 因 固 井 不 合 格 上 窜 油 层 ,稠 油 开 采 经 济 效 益 差 两 大 技 术 难题 。 方 法   经 过 大 量 矿 场 试 验 摸 索 ,用 不 钻 穿 隔 层 方 式 有 效 阻 止 了 底 水 上 窜 。 在 生 产 实 践 中 采 用出 砂 冷 采 稠 油 开 发 方 式 ,形 成 特 有 的 钻 井 生 成 工 艺 技 术 ,提 高 稠 油 开 采 效 率 。 结 果   解 决 了 套 保 油田 底 水 层 上 窜 油 层 的 问 题 ,提 高 了 稠 油 开 采 的 经 济 效 益 。 结 论   研 究 采 用 的 出 砂 冷 采 稠 油 开 发 方式 为 其 他 油 田 稠 油 资 源 的 开 发 提 供 了 参 考 模 式 。关   键   词 :稠 油 ;出 砂 冷 采 ;封 堵 底 层 水 ;射 孔 ;完 井 工 艺 ;举 升 采 油中 图 分 类 号 :   文 献 标 识 码 : A    文 章 编 号 : 10002274Ⅹ (2008) 0220290206套 保 油 田 位 于 吉 林 省 白 城 市 套 保 乡 境 内 ,区 域构 造 位 于 松 辽 盆 地 南 部 西 部 斜 坡 区 内 。 经 过 47年的 勘 探 历 程 ,通 过 4个 阶 段 的 勘 探 成 果 认 为 ,西 斜 坡不 仅 存 在 构 造 圈 闭 还 存 在 岩 性 圈 闭 和 岩 性 — 地 层超 覆 圈 闭 ,中 央 拗 陷 区 具 有 充 足 油 源 供 给 ,保 证 了 油气 在 该 区 聚 集 ,形 成 稠 油 油 藏 。 二 次 资 源 评 价 ,西 部斜 坡 区 资 源 量 4187 × 108 t,三 次 资 源 评 价 区 带 可 探明 资 源 量 1141 × 108 t,目 前 仅 在 套 保 地 区 提 交 探 明石 油 地 质 储 量 2 046 × 104 t,面 积 14 预 测 石 油地 质 储 量 为 1146 × 108 t,面 积 26617 资 源 探 明率 为 1415%。套 保 油 田 开 发 前 开 展 了 两 个 试 验 区 ,一 是 热 力采 油 试 验 区 ,二 是 普 通 采 油 试 验 区 。热 力 采 油 采 用 了 单 井 热 吞 吐 试 验 ,通 过 近 一 年 ,21个 井 次 的 单 井 吞 吐 试 验 ,暴 露 出 两 个 制 约 油 田 开发 的 难 题 :一 是 由 于 隔 层 胶 结 非 常 疏 松 ,第 二 界 面 存在 严 重 固 井 质 量 问 题 ,导 致 底 水 上 窜 油 层 ,使 油 井 暴性 水 淹 (16次 ) ;二 是 经 济 效 益 差 。 仅 4井 次 没 窜 ,但 一 个 生 产 周 期 不 足 200 ,而 注 汽 费 用 一 个 周期 近 10万 元 左 右 。普 通 采 油 试 验 了 42口 井 ,平 均 单 井 日 产 仅 015 ,产 量 很 低 ,且 生 产 半 年 以 后 ,有 28口 井 在 不 同时 间 相 继 暴 性 水 淹 。 油 井 在 水 淹 前 没 有 含 水 上 升 过程 ,出 现 突 然 水 淹 ,由 正 常 含 水 3% ~ 5%之 间 突 然间 上 升 到 100%含 水 。 经 过 大 量 找 堵 水 工 艺 试 验 ,证 实 均 为 第 二 界 面 固 井 质 量 差 ,一 旦 生 产 压 差 过 大 ,底 层 水 突 破 第 二 界 面 水 淹 油 层 所 致 。20世 纪 80年 代 末 90年 代 初 ,随 着 国 际 油 价 下跌 和 轻 重 油 差 价 的 扩 大 ,稠 油 注 蒸 汽 开 采 等 方 法 面临 经 济 上 的 严 峻 挑 战 。 为 了 降 低 采 油 成 本 ,提 高 稠油 开 采 经 济 效 益 , 20世 纪 90年 代 ,加 拿 大 的 一 些 小石 油 公 司 率 先 开 展 了 稠 油 出 砂 冷 采 的 工 艺 试 验 。 其主 要 做 法 是 不 注 蒸 汽 ,也 不 采 取 防 砂 措 施 ,射 孔 后 直接 进 行 生 产 ,矿 场 上 取 得 了 令 人 意 想 不 到 的 效 果 ,从而 引 起 了 很 多 研 究 人 员 对 其 机 理 进 行 研 究 ,“ 出 砂冷 采 ” 这 一 概 念 正 是 在 这 种 情 况 下 建 立 起 来 的 。“ 出 砂 冷 采 ” 这 项 技 术 在 加 拿 大 研 究 较 早 ,经 过十 几 年 ,特 别 是 近 几 年 的 攻 关 研 究 ,已 进 入 现 场 实 施阶 段 ,并 逐 渐 进 行 商 业 化 开 采 。 此 外 ,委 内 瑞 拉 公 司 、 中 加 公 司 也 开 展 了 稠 油 冷 采 试验 ,取 得 了 一 定 的 效 果 。 在 中 国 ,开 展 此 项 工 艺 技 术研 究 的 单 位 很 少 ,起 步 也 较 晚 ,理 论 研 究 很 少 ,没 有专 门 的 部 门 从 事 理 论 研 究 ,其 工 艺 技 术 也 在 探 讨 和试 验 中 。 河 南 油 田 井 楼 区 块 20世 纪 90年 代 开 展 了20~ 30口 井 试 验 ,由 于 效 果 不 好 ,后 期 改 为 注 蒸 汽开 发 。 目 前 ,只 有 吉 林 油 田 一 家 在 从 事 此 项 工 艺 技术 的 应 用 研 究 工 作 。1  储 层 基 本 地 质 开 发 特 征套 保 油 田 产 油 层 主 要 为 萨 尔 图 油 层 ,其 顶 面 构造 形 态 在 宏 观 上 为 东 倾 单 斜 ,圈 闭 类 型 主 要 为 断 鼻 、短 轴 背 斜 和 穹 隆 ,属 于 低 幅 构 造 。 萨 尔 图 油 层 属 于辫 状 河 三 角 洲 前 缘 沉 积 ,储 层 砂 体 主 要 为 辫 状 分 流河 道 微 相 ,砂 岩 发 育 ,平 均 厚 度 18 ,横 向 上 砂体 岩 性 变 化 较 大 。 萨 尔 图 油 层 为 一 套 以 细 砂 岩 为 主的 沉 积 组 合 ,主 要 为 岩 屑 长 石 细 砂 岩 ,其 次 为 粉 砂 质细 砂 岩 。 其 矿 物 质 成 分 含 量 为 石 英 11% ~ 16% ,长石 41% ~ 49% ,岩 屑 33% ~ 40%。 胶 结 物 主 要 为 泥质 ,泥 质 含 量 低 ,为 2% ~ 8%。隔 层 成 岩 差 且 厚 度 薄 ,主 要 为 泥 质 细 粉 砂 岩 和泥 岩 , 具 有 一 定 的 渗 透 性 , 渗 透 率(015~ 216) × 10 - 3μ 隔 夹 层 厚 度 薄 , 一 般 为1~ 5 m。 由 于 隔 层 成 岩 差 ,极 大 地 影 响 了 固 井 质量 。萨 尔 图 油 层 稠 油 属 于 普 通 稠 油 。 据 原 油 常 规 分析 资 料 ,原 油 密 度 为 01925 g/油 层 温 度 下 脱 气原 油 黏 度 3 527 s, 含 蜡 量 117% , 含 胶 质2015% ,含 沥 青 质 0185% ,凝 固 点 - 17℃ 。 按 中 国稠 油 分 类 标 准 ,套 保 油 田 稠 油 在 油 层 温 度 下 (18℃ )脱 气 原 油 黏 度 为 3 527 s,属 于 普 通 稠 油 。 通 过白 87井 原 油 复 配 样 进 行 高 压 物 性 分 析 结 果 表 明 ,饱和 压 力 与 地 层 压 力 相 近 ,为 312 积 系 数1103,一 次 脱 气 气 油 比 1012 t,地 层 原 油 黏 度1 851 s,地 层 原 油 密 度 01903 8 g/ 藏 类 型 为 岩 性 2构 造 油 藏 ,油 藏 边 水 和 底 水活 跃 ,油 水 界 面 由 东 向 西 逐 渐 抬 高 。 萨 尔 图 油 层 油水 分 布 宏 观 上 受 构 造 控 制 ,局 部 受 岩 性 控 制 ,油 主 要富 集 在 沿 断 层 展 布 的 一 系 列 局 部 构 造 高 部 位 。 纵 向上 ,萨 尔 图 油 层 为 一 套 油 水 系 统 ;平 面 上 ,由 于 断 层的 分 隔 ,在 横 切 物 源 方 向 ,由 于 河 道 侧 向 岩 性 变 化 ,形 成 了 不 同 的 油 水 系 统 ,使 油 水 界 面 由 东 向 西 逐 渐抬 高 。 油 藏 边 水 和 底 水 层 厚 度 大 且 活 跃 。2  稠 油 冷 采 开 采 机 理稠 油 出 砂 冷 采 机 理 有 二 ,一 是 大 量 出 砂 形 成 蚯蚓 洞 网 络 ,二 是 有 稳 定 的 泡 沫 油 流 动 。稠 油 油 藏 一 般 埋 藏 浅 ,油 层 胶 结 疏 松 ,而 原 油 黏度 高 ,携 砂 能 力 强 ,使 砂 随 原 油 一 道 产 出 。 随 着 大 量砂 子 的 产 出 ,油 层 中 产 生 蚯 蚓 洞 网 络 ,使 油 层 孔 隙 度和 渗 透 率 大 幅 度 提 高 。 据 室 内 试 验 证 实 ,孔 隙 度 从30%提 高 到 50%以 上 ,渗 透 率 可 以 从 2μ 右 提高 到 数 十 至 数 百 倍 。 加 拿 大 中 心 研 究 成果 认 为 ,当 射 孔 孔 眼 直 径 大 于 油 砂 粒 径 的 4倍 时 ,砂粒 容 易 在 孔 眼 外 形 成 砂 桥 ,不 利 于 出 砂 形 成 蚯 蚓 洞 ;当 孔 眼 直 径 大 于 6倍 油 砂 粒 径 时 ,才 有 利 于 出 砂 并形 成 蚯 蚓 洞 。与 稀 油 相 比 ,天 然 气 在 稠 油 中 的 溶 解 系 数 低 ,但在 稠 油 油 藏 中 一 般 含 有 5~ 20 解 气 。 稠 油油 藏 埋 藏 浅 ,地 层 压 力 低 ,地 饱 压 差 小 ,天 然 气 在 地 层压 力 附 近 处 于 饱 和 状 态 。 在 含 气 原 油 从 油 层 深 处 向井 筒 流 动 过 程 中 ,随 着 孔 隙 压 力 降 低 ,地 层 原 油 中 产生 大 量 微 气 泡 形 成 泡 沫 油 流 动 ,且 气 泡 不 断 发 生 膨胀 。 由 于 稠 油 中 胶 质 和 沥 青 质 含 量 高 ,包 裹 气 泡 的 油膜 湿 度 大 ,所 以 气 泡 不 易 破 裂 ,即 使 在 压 力 非 常 低 情况 下 ,泡 沫 油 仍 能 保 持 长 时 间 稳 定 。 随 着 压 力 的 降低 ,除 了 气 泡 本 身 发 生 膨 胀 外 ,原 油 、 水 及 岩 石 骨 架 也会 发 生 膨 胀 ,从 而 为 原 油 的 流 动 提 供 了 驱 动 能 量 。套 保 油 田 出 砂 冷 采 机 理 由 矿 场 试 验 证 实 主 要 有两 个 方 面 ,一 是 大 量 出 砂 产 生 蚯 蚓 洞 增 产 原 油 机 理 ,初 期 含 砂 量 可 达 30% ~ 40%左 右 ,大 量 出 砂 可 产 生大 量 蚯 蚓 洞 ,大 大 增 大 近 井 地 带 泄 油 面 积 ,导 致 产 油大 幅 度 提 高 ;二 是 泡 沫 油 增 加 了 驱 油 动 力 。 如 白 92区 块 和 白 87区 块 ,出 砂 冷 采 井 含 砂 量 基 本 一 样 ,但白 92区 块 出 砂 冷 采 的 泡 沫 比 为 30% ~ 40%左 右 ,白 87区 块 出 砂 冷 采 井 的 泡 沫 比 为 15% ~ 20%左右 ,单 井 的 采 油 强 度 白 92区 块 是 211 d· m,白87区 块 单 井 的 采 油 强 度 是 019 d· m ,泡 沫 比 白92区 块 是 白 87区 块 的 2倍 ,采 油 强 度 白 92区 块 是白 87区 块 的 213倍 ,因 此 说 ,泡 沫 油 是 出 砂 冷 采 主要 机 理 之 一 。3  套 保 稠 油 出 砂 冷 采 工 艺 技 术311  稠 油 资 源 开 发 难 点套 保 稠 油 区 油 藏 地 质 特 点 为 埋 藏 浅 (一 般 为300 ) ,油 层 薄 (一 般 为 3~ 10 m ) ,油 层 不 胶结 ,隔 层 胶 结 疏 松 (一 般 为 1~ 5 m ) ,储 层 属 高 孔 高渗 储 层 ,平 均 孔 隙 度 35% ,渗 透 率 3 600 × 10 - 3μ 流 体 类 型 为 普 通 稠 油 ,地 面 黏 度 为 3 850 s。 油藏 类 型 主 要 为 岩 性 2构 造 油 藏 ,边 底 水 活 跃 ,油 藏 温度 低 一 般 为 18℃ ,压 力 一 般 为 3122 具 有 油 层薄 、 埋 藏 浅 、 胶 结 差 、 边 底 水 活 跃 等 不 利 地 质 特 点 ,造成 开 采 难 度 非 常 巨 大 。在 先 导 性 试 验 区 暴 露 出 两 大 技 术 难 点 ,一 是 热吞 吐 时 串 槽 严 重 ,这 种 现 象 与 普 通 采 油 时 90%以 上—192—第 2期                               刘 立 平 等 :薄 浅 层 稠 油 冷 采 开 采 工 艺 技 术 研 究窜 槽 相 一 致 ,由 于 隔 层 胶 结 差 ,导 致 目 前 固 井 技 术 不适 应 此 类 隔 层 ;二 是 无 论 热 吞 吐 还 是 普 通 采 油 ,都 存在 经 济 效 益 特 别 差 的 经 济 开 采 问 题 。通 过 以 上 的 试 验 得 出 以 下 的 开 采 难 题 : ① 采 用注 蒸 汽 方 式 开 发 ,油 层 薄 ,热 损 大 ,地 压 低 ,井 底 干 度难 保 证 ,成 本 高 ,效 益 差 ; ② 注 蒸 汽 开 采 存 在 着 严 重窜 槽 问 题 ,很 难 解 决 ; ③ 普 通 采 油 单 井 产 量 很 低 ,效益 差 ,还 存 在 着 严 重 窜 槽 问 题 ; ④ 即 使 解 决 了 窜 槽 问题 ,还 存 在 选 择 什 么 方 式 来 开 采 的 难 题 。312  工 程 上 解 决 窜 槽 问 题套 保 油 田 在 先 导 性 试 验 过 程 中 ,无 论 是 热 吞 吐采 油 还 是 普 通 采 油 都 出 现 了 底 层 水 上 窜 油 层 ,使 油井 暴 性 水 淹 的 现 象 ,严 重 地 制 约 着 套 保 油 田 的 开 发 。经 过 两 年 的 油 层 地 质 和 工 艺 实 验 研 究 ,得 出 了 主 力油 层 无 水 ,油 藏 驱 动 类 型 为 底 水 型 ,隔 层 胶 结 差 导 致固 井 效 果 不 理 想 等 结 论 。 根 据 以 上 研 究 和 试 验 成果 ,从 提 高 第 二 界 面 (通 道 )的 固 井 质 量 上 着 手 ,从水 泥 浆 的 配 方 和 工 艺 上 两 方 面 做 研 究 ,先 后 筛 选 了几 套 固 井 配 方 ,但 效 果 并 不 理 想 ,现 场 试 验 都 以 失 败而 告 终 。在 大 量 的 失 败 面 前 ,套 保 油 田 提 出 了 不 钻 开 水层 ,不 钻 穿 隔 层 ,丢 掉 15%地 质 储 量 (下 层 ) ,开 采85%以 上 地 质 储 量 (上 层 )这 样 的 钻 井 方 式 圆 满 地解 决 底 层 水 上 窜 油 层 的 技 术 难 题 ,开 展 了 10口 井 试验 区 的 普 通 采 油 试 验 ,经 过 一 年 的 试 验 ,没 有 一 口 井水 淹 ,得 到 了 良 好 的 开 发 效 果 ,为 今 后 大 面 积 开 发 提供 了 有 力 的 技 术 保 障 。 2006— 2007年 ,在 92块 重新 布 置 了 54口 新 井 ,全 部 采 用 不 打 穿 隔 层 的 工 艺 技术 ,有 效 地 阻 止 了 底 层 水 上 窜 油 层 这 一 致 命 的 技 术难 题 。313  稠 油 出 砂 冷 采 技 术 的 研 究 及 应 用31311  适 应 出 砂 冷 采 技 术 的 油 藏 研 究   经 过 大 量的 国 外 调 研 工 作 ,本 文 认 为 加 拿 大 的 出 砂 冷 采 技 术较 为 成 熟 ,稠 油 出 砂 冷 采 技 术 以 其 高 产 油 量 和 低 采油 成 本 受 到 采 油 界 的 广 泛 认 可 [ 1 - 6 ]。但 是 ,加 拿 大 的 冷 采 工 艺 技 术 是 对 外 保 密 的 ,其核 心 技 术 是 很 难 学 到 的 ,关 键 的 技 术 还 是 要 自 己 研究 解 决 。首 先 ,研 究 油 藏 是 否 适 应 国 外 的 稠 油 出 砂 冷 采实 际 应 用 油 藏 范 围 。 适 合 出 砂 冷 采 的 关 键 地 质 条 件是 储 层 胶 结 疏 松 和 原 油 中 含 有 一 定 量 的 溶 解 气(5~ 10 t) ,溶 解 气 含 量 较 高 ,出 砂 冷 采 效 果 较好 。 套 保 油 田 地 质 特 点 具 有 储 层 胶 结 疏 松 ,溶 解 气含 量 10 ,完 全 满 足 这 两 个 关 键 条 件 ,且 其他 油 层 条 件 也 都 在 出 砂 冷 采 成 功 开 发 的 油 层 条 件 范围 内 (见 表 1)。表 1  国 外 稠 油 出 砂 冷 采 技 术 实 际 应 用 油 藏 范 围 与套 保 油 田 对 比1  s of s in il ir by w o Ch 目 国 外 稠 油 出 砂 冷 采 技术 实 际 应 用 油 藏 范 围 套 保 油 田储 层 岩 性 砂 岩 砂 岩胶 结 状 况 非 胶 结 非 胶 结油 藏 深 度 /m 300~ 800 300油 层 厚 度 /m 3~ 25 3~ 15孔 隙 度 /% 30~ 34 35含 油 饱 和 度 /% 65~ 90 65~ 70原 油 密 度 /g· 1934 0~ 11007 1 01925油 层 压 力 /6~ 21 18脱 气 原 油 黏 度 /s 600~ 160 000 3 851气 油 比 / m - 3 0~ 40 10因 此 ,套 保 油 田 具 有 稠 油 出 砂 冷 采 的 地 质 条 件 ,具 备 开 展 此 试 验 地 质 基 础 。31312  完 井 技 术   1)沉 砂 口 袋 。 对 于 不 钻 穿 隔 层的 井 ,根 据 隔 层 厚 度 不 同 设 计 不 同 口 袋 ,一 般 设 计015 口 袋 ,保 证 采 油 、 测 井 和 射 孔 的 需 要 。2) 完 井 方 法 。 完 井 方 式 采 用 7″ (外 径177188 管 环 空 注 水 泥 的 方 式 完 井 。 根 据 套保 油 田 井 深 及 借 用 地 应 力 资 料 计 算 ,选 择 壁 厚 6191 。3)射 孔 技 术 。 稠 油 出 砂 冷 采 井 必 须 采 用 大 直径 、 深 穿 透 、 高 孔 密 射 孔 技 术 ,以 便 油 井 有 更 多 机 会出 砂 ,提 高 原 油 产 量 。通 过 大 量 物 理 模 拟 及 现 场 试 验 ,国 外 专 家 认 为射 孔 孔 径 大 于 25 出 砂 冷 采 时 不 能 形 成 砂 桥 ,有利 于 形 成 蚯 蚓 洞 。 套 保 油 田 在 11口 新 井 采 用 孔 径20 5 表 明 ,同 一 种 孔 密 ,孔 径 大 的效 果 好 ,如 孔 径 20 油 强 度 为 0122 t/d· m,而 孔 密 在 24孔 /m ,采 油 强 度 为 015 t/d· m。国 外 普 遍 采 用 高 孔 密 ,孔 密 在 26孔 /m 以 上 。试 验 设 计 了 13口 井 采 用 了 两 种 孔 径 ,但 孔 密 不 一样 ,试 验 效 果 如 表 2所 示 。表 2  不 同 孔 密 效 果 统 计 表2  of by t/d· m 20 采 油强 度25 采 油强 度24孔 /m 32孔 /m 20孔 /m 24孔 /134 0140 0150—292— 西 北 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )                                   第 38卷    从 表 2可 以 看 出 ,相 同 孔 径 ,射 孔 孔 密 越 高 ,效果 越 好 。采 用 8种 射 孔 方 式 ,不 同 孔 径 ,不 同 孔 密 ,不 同孔 深 平 均 生 产 90天 ,试 验 效 果 见 表 3。表 3  矿 场 试 验 情 况 统 计 表3  of f im en 89弹 102弹 127弹 1米 弹 <15 18 20 25 /18 1116 1210 1216 1510 1810 2010 2510孔 密 /孔 · m - 1 10 16 16 12 24 24 28 32孔 深 /05 639 724 960 246 246 246 246平 均 日 产 油 / t 015 112 112 118 210 312 410 812平 均 含 砂 /% 012 012 112 210 514 1010 1518 30~ 40从 试 验 效 果 看 ,射 孔 孔 径 越 大 ,孔 密 越 高 ,效 果越 好 。 目 前 ,射 孔 技 术 所 能 达 到 水 平 孔 径 为 25 密 为 32孔 /m ,穿 深 为 240~ 260 种 方 式 满足 出 砂 冷 采 技 术 需 要 ,平 均 单 井 日 产 油 为 812 t/d,初 期 含 砂 达 到 30% ~ 40% ,形 成 了 大 量 蚯 蚓 洞 。313. 3  稠 油 出 砂 冷 采 举 升 工 艺 技 术   稠 油 出 砂 冷采 举 升 工 艺 采 用 地 面 电 动 机 皮 带 传 动 螺 杆 泵 采 油 系统 ,其 主 要 配 套 设 备 由 3部 分 组 成 :地 面 驱 动 装 置 及电 控 部 分 ,井 下 泵 及 管 柱 部 分 ,配 套 工 具 部 分 。1)螺 杆 泵 举 升 系 统 。 螺 杆 泵 抽 油 系 统 的 关 键部 分 是 井 下 螺 杆 泵 。 国 内 现 场 试 验 证 明 ,只 有 携 砂强 的 螺 杆 泵 才 能 满 足 出 砂 冷 采 需 要 ,故 选 用 高 携 砂螺 杆 泵 (见 图 1)。图 1  出 砂 冷 采 井 管 柱 示 意 图1  of in p 量 确 定 原 则 : ① 出 砂 冷 采 要 求 生 产 压 差 最好 能 放 到 最 大 ; ② 根 据 油 井 油 层 性 质 ,出 砂 冷 采 试 验井 的 生 产 要 求 ,预 测 激 励 出 砂 冷 采 井 初 期 产 量 在4~ 35 d; ③ 泵 效 确 定 在 65% ~ 70%之 间 ; ④ 转数 一 般 采 用 中 低 转 速 50~ 150 r/m 生 产 时 可 上下 调 整 转 数 ,以 改 变 排 量 。螺 杆 泵 扬 程 确 定 :根 据 日 产 量 在 4~ 35 d,混 砂 液 含 砂 20% ,黏 度 按 3 850 s,抽 油 杆 采 用<25 挂 最 深 按 350 m,沉 没 度 按 10 m,地 面 回压 按 0115 ,按 选 泵 软 件 计 算 扬 程 在 702~967 ;为 确 保 在 高 砂 量 下 安 全 生 产 故 附 加 安全 系 数 113,选 择 1 200 的 螺 杆 泵 。2)抽 油 杆 。 抽 油 杆 设 计 原 则 是 所 选 用 抽 油 杆许 用 扭 矩 必 须 大 于 工 作 扭 矩 ,而 且 要 有 112左 右 的安 全 系 数 。 对 于 出 砂 冷 采 井 ,含 砂 增 高 时 对 扭 矩 影响 很 敏 感 ,按 加 拿 大 公 司 测 算 抽 油 杆 在 含 砂 30%左右 时 需 要 扭 矩 是 不 含 砂 测 量 时 的 扭 矩 3倍 来 测 算 ,这 样 测 算 结 果 为 474 N· 。 因 此 , <25 较 合 理 。3)油 管 。 国 外 出 砂 冷 采 普 遍 采 用 <8819 <25 杆 ,其 优 点 是 ,便 于 把 转 子 提 出 来进 行 正 冲 激 励 出 砂 。 <73 与 <25 配 合 ,油 杆 接 箍 处 环 空 面 积 小 ( 614 ,现 场 正 冲激 励 出 砂 时 ,压 力 达 到 15 不 能 洗 通 ; 而<8819 与 <25 接 箍 处 环 空 面 积 为2116 5 时 即 可 完 成 洗 井 施 工 。 因 此 ,选 择 <8819 。4)井 口 。 驱 动 头 与 井 口 采 用 法 兰 连 接 是 目 前最 可 靠 的 连 接 方 式 ,采 用 7″简 易 150型 井 口 ,同 时 考虑 到 出 砂 冷 采 环 空 测 试 需 要 ,在 井 口 法 兰 下 部 设 计了 偏 心 测 试 头 。5)光 杆 。 根 据 矿 场 大 量 试 验 结 果 和 日 常 管 理经 常 提 起 转 子 冲 洗 需 要 ,选 定 <32 10 光杆 为 宜 。6)井 下 锚 定 装 置 。 正 常 生 产 时 ,油 管 处 于 反 扣状 态 之 下 ,需 要 有 一 个 锚 定 装 置 。 由 于 大 量 出 砂 所研 究 的 锚 定 装 置 是 特 殊 工 具 ,且 经 常 正 反 冲 洗 井 下需 锚 定 装 置 有 洗 井 通 道 ,因 此 需 特 殊 研 制 。7)电 动 机 功 率 选 择 。 电 机 功 率 设 计 主 要 考 虑油 井 初 产 时 的 高 含 砂 ,频 繁 激 励 时 的 快 速 提 液 要 求 ,由 4 到 15 d, 35 45 d,按 含 砂 20% ,泵 效 90% ,转 速 100~ 200 r/m 挂350 m, <8819 , <25 杆 ,动 液 面 按—392—第 2期                               刘 立 平 等 :薄 浅 层 稠 油 冷 采 开 采 工 艺 技 术 研 究340 m,电 机 皮 带 传 递 效 率 取 018;驱 动 头 、 光 杆 、 盘根 摩 擦 机 械 效 率 取 0185,选 择 电 动 功 率 是 排 量 4~15 d,最 大 为 515 35 ~ 45 d, 最 大 为1110   效 果 分 析套 保 油 田 采 用 螺 杆 泵 配 套 工 艺 作 为 举 升 系 统 以来 ,对 井 下 泵 的 选 择 ,井 下 泵 的 下 入 位 置 ,杆 管 组 合 ,井 下 泵 的 锚 定 工 具 等 经 历 了 反 反 复 复 的 试 验 ,终 于在 2005年 末 才 取 得 突 破 。 螺 杆 泵 作 为 举 升 设 备 ,配套 相 应 的 工 艺 技 术 ,达 到 油 井 在 没 有 沉 砂 口 袋 的 情况 下 也 能 进 行 出 砂 冷 采 ,这 项 技 术 已 超 过 了 国 外 同类 油 田 的 水 平 。 经 过 2006— 2007年 54口 井 的 矿 场试 验 (见 表 4) ,结 果 表 明 ,这 套 举 升 工 艺 满 足 套 保 稠油 出 砂 冷 采 技 术 的 需 要 ,为 吉 林 油 田 在 稠 油 资 源 有效 动 用 提 供 了 技 术 保 障 。表 4  套 保 油 田 不 同 试 验 阶 段 效 果 对 比 表4  of im en t in d t 阶 段 井 数 /口 初 期 日 产 油 / t 三 个 月 后 日 产 油 / t 初 期 含 砂 /% 三 个 月 后 含 砂 /%普 通 冷 采 40 015 013 015 012热 采 20 412 210 1516 310出 砂 冷 采 54 415 812 30 - 40 914由 于 油 藏 底 水 层 厚 度 大 且 活 跃 ,而 油 层 及 水 层隔 层 成 岩 差 ,厚 度 薄 ,发 育 不 稳 定 ,且 具 有 一 定 的 渗透 性 ,冷 采 时 导 致 一 些 井 底 水 上 窜 ,造 成 含 水 大 幅 度上 升 甚 至 水 淹 ,对 开 发 极 为 不 利 。解 决 底 层 水 上 窜 油 层 是 解 决 套 保 稠 油 资 源 能 否动 用 最 基 本 技 术 问 题 ,通 过 不 钻 穿 油 层 与 底 层 水 间隔 层 ,定 钻 井 底 在 油 层 深 1 /2处 。 通 过 丢 掉 10% ~15%地 质 储 量 ,开 采 85% ~ 90%地 质 储 量 的 办 法 很好 地 解 决 了 底 层 水 上 窜 油 层 最 基 本 的 开 采 矛 盾 。2004年 试 验 2口 井 ,效 果 非 常 好 ,至 今 没 有 水 窜 ;2005年 又 试 验 了 10口 井 ,效 果 很 好 ,无 论 是 热 采 还是 冷 采 都 没 有 水 窜 现 象 发 生 ; 2006— 2007年 又 试 验了 42口 井 采 用 这 一 方 法 完 井 ,至 今 没 有 一 口 井 发 生水 窜 现 象 ,为 有 效 开 发 这 类 特 殊 油 藏 找 到 一 个 有 效方 法 [ 7, 8 ]。5  结   语通 过 近 三 年 对 吉 林 稠 油 资 源 的 开 发 方 式 ,开 采技 术 的 不 断 探 索 ,终 于 摸 索 出 了 一 套 开 发 吉 林 稠 油资 源 的 技 术 和 经 验 ,总 结 为 如 下 3点 。1)经 过 3种 开 发 方 式 先 导 性 试 验 ,确 定 了 吉 林套 保 稠 油 的 开 发 方 式 为 出 砂 冷 采 方 式 ,采 用 这 种 方式 开 发 有 非 常 好 的 经 济 效 益 。2)形 成 了 套 保 特 色 的 射 孔 技 术 、 举 升 技 术 及 稠油 地 面 油 气 集 输 、 脱 水 、 洗 砂 及 油 砂 处 理 技 术 。3)成 功 应 用 定 深 完 钻 技 术 ,防 止 了 底 层 水 上 窜油 层 ,为 套 保 油 田 的 开 发 奠 定 了 坚 实 的 技 术 基 础 。套 保 稠 油 的 开 发 初 步 形 成 了 具 有 吉 林 油 田 特 色的 稠 油 资 源 开 采 的 一 整 套 开 发 模 式 ,不 仅 为 吉 林 稠油 资 源 的 有 效 动 用 提 供 了 技 术 保 障 ,而 且 为 同 类 稠油 资 源 的 开 发 提 供 了 有 效 模 式 。参 考 文 献 :[ 1 ]  . OR in J ]. 2003, 37 (2) : 25237.[ 2 ]  R, , . J ]. 2004, 45 (3) : 2132231.[ 3 ]   , . A of p J ]. 2001, 32 (1) : 23233.[ 4 ]  程 绍 志 ,胡 常 忠 ,刘 新 福 . 稠 油 出 砂 冷 采 技 术 [M ]. 北京 :石 油 工 业 出 版 社 , 1998.[ 5 ]  胡 常 忠 ,杨 晓 蓓 ,杨 志 斌 ,等 . 河 南 油 田 稠 油 出 砂 冷 采可 行 性 分 析 及 矿 场 试 验 [ J ]. 石 油 勘 探 与 开 发 , 2000,27 (5) : 87289.[ 6 ]  刘 新 福 ,宋 鹏 瑞 . 稠 油 出 砂 冷 采 特 征 与 对 策 [ J ]. 河 南石 油 , 1997, 11 (3) : 17222.[ 7 ]  马 全 华 ,孙 卫 ,吴 诗 平 ,等 . 层 状 砂 岩 油 藏 提 高 水 驱 油效 率 的 对 策 分 析 [ J ]. 西 北 大 学 学 报 :自 然 科 学 版 ,1999, 29 (5) : 5262532.[ 8 ]  张 兴 国 ,孙 卫 . 夹 层 对 底 水 推 进 抑 制 作 用 的 研 究 [
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本文标题:薄浅层稠油冷采开采工艺技术研究
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