劉 恒

（1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油遼河油田公司曙光采油廠）

曙光油田水平井開采主要以稠油為主，截止2012年底，共投產(chǎn)水平井177口，年注汽94.6×104t，年產(chǎn)油25.0×104t，年油汽比0.26。目前日產(chǎn)液2811.7 t，日產(chǎn)油699.2 t，含水75.1%。曙光油田的稠油水平井均采用蒸汽吞吐開采方式，受油藏非均質(zhì)性影響，水平井籠統(tǒng)注汽普遍存在水平段油藏動(dòng)用不均，蒸汽局部突進(jìn)嚴(yán)重的矛盾。從含油飽和度PND測(cè)試、水平段溫度剖面測(cè)試，以及日常生產(chǎn)中井間汽竄等顯示水平段動(dòng)用嚴(yán)重不均衡。統(tǒng)計(jì)目前正常生產(chǎn)的111口水平井井溫?cái)?shù)據(jù)，目前超稠油水平井井溫處于可流動(dòng)溫度之下井段的占總井段的28.9%，稠油水平井井溫處于可流動(dòng)溫度之下的占總井段的27.3%，且該矛盾隨著注汽輪次的增加而加劇，嚴(yán)重制約了水平井產(chǎn)能的發(fā)揮。為此開展了水平井分段注汽技術(shù)的研究與應(yīng)用。

1 水平井分段注汽技術(shù)［1－5］

1.1 技術(shù)原理

水平井分段注汽技術(shù)將原來籠統(tǒng)注汽方式的一個(gè)注汽腔分為兩個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的注汽腔，優(yōu)化每個(gè)注汽腔的管柱結(jié)構(gòu)和注汽參數(shù)，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的按需注汽，從而達(dá)到調(diào)整吸汽剖面，改善注汽和開采效果的目的。主要有如下三種基本分段注汽工藝。

（1）選段注汽：利用阻隔器封堵高動(dòng)用井段、出水井段等，有目的地只選擇一段井段注汽，該方法適用于水平井段中有明顯局部突進(jìn)或有出水井段或有低效舍棄井段的熱采水平井。

（2）多段同注：利用阻隔器將水平井段分成2個(gè)或多個(gè)注汽腔，按照設(shè)計(jì)汽量，利用注汽閥調(diào)配各注汽腔的注汽量，對(duì)各注汽腔同時(shí)注汽，該方法適用于井段差異較小的熱采水平井。

（3）兩段分注：利用阻隔器將水平井段分成2個(gè)注汽腔，通過分配器先后對(duì)兩個(gè)注汽腔按照設(shè)計(jì)汽量進(jìn)行注汽。水平井兩段分注有兩種方式，一種是先注B段，達(dá)到注設(shè)計(jì)汽量后投球，再注A段（B型）；另一種是先注A段，達(dá)到設(shè)計(jì)注汽量后投球，再注B段（A型）。兩段分注適用于井段差異較大的熱采水平井。

1.2 選井標(biāo)準(zhǔn)

基于物理模擬和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，確定了不同水平井分段注汽工藝的選井標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 水平井分段注汽工藝的選井標(biāo)準(zhǔn)

1.3 水平井分段注汽管柱結(jié)構(gòu)

水平井分段注汽管柱主要是由隔熱管、分配器、小直徑軟密封阻隔器、注汽閥和扶正器組成。典型的水平井兩段分注管柱如圖1所示。

圖1 兩段分注管柱結(jié)構(gòu)示意圖

（1）小直徑軟密封阻隔器（圖2）。小直徑軟密封阻隔器采用了高分子納米復(fù)合密封材料，該材料具有耐高溫、高彈性、超耐磨的特性，受熱膨脹后直徑達(dá)到162 mm，對(duì)井筒實(shí)現(xiàn)管內(nèi)軟密封封堵，注汽結(jié)束后上提管柱解封。技術(shù)參數(shù)：最大外徑130 mm，最小通徑40 mm，耐壓13 MPa，耐溫350℃，解封力40 kN。

圖2 阻隔器結(jié)構(gòu)示意圖

（2）水平井專用扶正器（圖3）。為了保證小直徑軟密封阻隔器在水平井段的密封效果，配套設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度徑向可伸縮專用扶正器。技術(shù)參數(shù)：最大外徑152 mm，最小外徑130 mm，最小通徑40 mm，有6個(gè)扶正塊，每個(gè)扶正塊可支撐750 N。

圖3 扶正器結(jié)構(gòu)示意圖

（3）分配器和注汽閥（圖4）。為了實(shí)現(xiàn)多種注汽方式，設(shè)計(jì)了導(dǎo)入式可限位分配器（330 mm×106 mm）及配套使用的高強(qiáng)度輕質(zhì)鈦合金堵球和注汽閥（330 mm×106 mm）。

圖4 配注閥結(jié)構(gòu)示意圖

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

截至2012年12月，曙光油田水平井分段注汽技術(shù)共實(shí)施118井次，措施成功率100%，措施增油18425 t，投入產(chǎn)出比1∶3，周期油汽比由0.23提高到0.29。

2.1 形成相對(duì)獨(dú)立的注汽腔，實(shí)現(xiàn)了有針對(duì)性的注汽

水平井兩端分注技術(shù)是在水平井段內(nèi)下入小直徑軟密封阻隔器把水平井段分隔成兩個(gè)注汽腔，先注前端注汽腔2，待達(dá)到蒸汽設(shè)計(jì)量后，通過投球，封堵注汽腔2，打開后端注汽腔1的注汽通道，繼續(xù)注汽，直到注汽結(jié)束。由于水平井段被分隔成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的注汽腔，而井段油層存在差異，因此分別對(duì)兩個(gè)注汽腔注汽時(shí)，注汽壓力會(huì)不同。

通過36井次兩段分注措施井投球前后井口注汽壓力跟蹤表明：兩注汽腔注汽壓差最大為4.1 MPa，平均注汽壓差為1.1 MPa，說明分段注汽管柱可將水平井段分隔成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的注汽腔進(jìn)行注汽，實(shí)現(xiàn)了水平井有針對(duì)性的注汽。

2.2 水平井井段動(dòng)用程度得到改善

我們界定注汽井段井溫達(dá)到80℃時(shí)為動(dòng)用效果較好井段。通過對(duì)比分析測(cè)試的24口井的井溫曲線表明，動(dòng)用好井段長(zhǎng)度由原來的45.88%提高到63.27%，溫度由94℃增加到105℃。，動(dòng)用差井段長(zhǎng)度由原來的54.12%下降到36.73%，溫度從68℃增加到78℃，分段注汽對(duì)井段動(dòng)用程度的調(diào)整作用比較明顯。

杜84－興H2063井屬于杜84興隆臺(tái)西區(qū)塊，2011年5月投產(chǎn)，水平段區(qū)間為889.67～1337.7 m，前2周期均采用籠統(tǒng)注汽，從圖5可以看出，1－2周期籠統(tǒng)注汽，水平段889.67～1200 m基本沒有得到動(dòng)用（溫度低于80℃）。2012年4月4日，對(duì)該井實(shí)施分段注汽工藝，阻隔器設(shè)計(jì)在水平段中部1150 m處，水平井后段設(shè)計(jì)注入2500 m3蒸汽，出汽口1000 m，水平井前段設(shè)計(jì)注入3500 m3蒸汽，出汽口1200 m，實(shí)施后相比籠統(tǒng)注汽，基本沒有動(dòng)用的水平井后段油藏溫度由71℃上升至96℃，整體提升了25℃。

圖5 杜84－興H2063井措施前后井溫曲線對(duì)比

2.3 吞吐效果得到一定改善

統(tǒng)計(jì)周期結(jié)束的可對(duì)比油井39井次，措施前一吞吐周期平均產(chǎn)油1218 t，措施后周期平均產(chǎn)油達(dá)到1423 t，周期對(duì)比增油205 t，累計(jì)增油8020 t。油汽比由措施前的0.23上升到0.29，采注比由措施前的0.83上升到1.04，吞吐效果得到改善。

杜212－杜H2井屬于杜255區(qū)塊，2007年4月投產(chǎn)，水平段區(qū)間為1588.9～1821.4 m，從圖6可以看出，1～4周期籠統(tǒng)注汽，除了水平段末端突進(jìn)外，其他井段基本沒有得到動(dòng)用。第五周期開展了分段注汽工藝，阻隔器設(shè)計(jì)在水平段中部1700 m，水平井前段設(shè)計(jì)注入2000 m3蒸汽，出汽口1780 m，水平井后段設(shè)計(jì)注入2200 m3蒸汽，出汽口1630 m，措施前后井溫對(duì)比表明，油層整體得到了動(dòng)用，日產(chǎn)油對(duì)比上周期增加5.1 t，水平段動(dòng)用不均情況得到明顯改善。

圖6 杜212－杜H2措施前后井溫曲線對(duì)比曲線

3 結(jié)論

（1）物理模擬、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，水平井分段注汽管柱可以形成相對(duì)獨(dú)立的注汽腔，實(shí)現(xiàn)按需注汽，能夠有效調(diào)整水平段的動(dòng)用程度，改善水平井注汽開采效果。

（2）由阻隔器、分配器和注汽閥等配套井下工具組成的水平井分段注汽管柱均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完全滿足工藝要求。

（3）應(yīng)用分段注汽技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水平段任意部位的可控注汽及生產(chǎn)，有效緩解了動(dòng)用不均矛盾，為提高稠油水平井的最終采收率提供了一種新的技術(shù)支持。

［1］羅英俊，萬(wàn)仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005：180－201.

［2］劉文章.稠油注蒸汽熱采工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：106－133.

［3］劉明祿，劉洪波，程林松，等.稠油油藏水平井熱采非等溫流入動(dòng)態(tài)模型［J］.石油學(xué)報(bào)，2004，25（4）：62－66.

［4］劉春澤，程林松，劉洋，等.水平井蒸氣吞吐加熱半徑和地層參數(shù)計(jì)算模型［J］.石油學(xué)報(bào)，2008，29（1）：101－105.

［5］陳德民，周金應(yīng)，李志平，等.稠油油藏水平井熱采吸氣能力模型［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（4）：102－106.