徐濤 劉偉 袁偉偉 賈立新

中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459

1 研究背景

近年來渤海油田開發(fā)受到航道區(qū)及生態(tài)紅線區(qū)限制，常采用大位移井開發(fā)模式。以旅大某油田為例，目的層為明下段和館陶組，油藏埋深淺，屬于典型的重質(zhì)特超稠油油藏[1]，是渤海油田熱采開發(fā)的實(shí)驗(yàn)性油田。該油田采用蒸汽吞吐開發(fā)模式，已開展注采兩趟管柱和注采一體化管柱研究，舉升方式為電潛泵和射流泵舉升[2-3]。然而稠油由于粘度高，舉升過程中摩阻較常規(guī)井更大，對(duì)于舉升效率敏感[4]，針對(duì)稠油大位移井舉升過程中的熱損失以及舉升效率需要深入研究。通過建立稠油大位移井井筒溫度及舉升摩阻計(jì)算模型，對(duì)舉升效率影響因素進(jìn)行敏感性分析，為稠油大位移井開發(fā)提供參考，對(duì)開發(fā)項(xiàng)目前期研究具有一定指導(dǎo)意義。

2 舉升效率影響因素分析

2.1 大位移井水垂比

稠油舉升過程為混相流過程，由于氣油比較低，此處不考慮氣體，僅考慮油水兩相流，流動(dòng)狀態(tài)為層流狀態(tài)，以旅大某油田A8H井為例，該井水垂比為1.5，在靶點(diǎn)垂深不變情況下，進(jìn)行水平方向平移，建立水垂比2.0/水垂比3.0井軌跡進(jìn)行模擬，井底注采轉(zhuǎn)換溫度為100℃，泵掛垂深890m，產(chǎn)量100m3/d，井筒溫度及沿程摩阻計(jì)算結(jié)果見圖1。

圖1 水垂比敏感性分析結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，隨著水垂比增大，井深增加，稠油舉升過程中熱損失增加，井口溫度由90℃降為85℃，同時(shí)舉升沿程摩阻增加，由1.55MPa增為3.15MPa，充分證明大位移井在稠油舉升過程中損失更多能量用于克服摩阻，舉升效率偏低。

2.2 注采轉(zhuǎn)換溫度

蒸汽吞吐井自噴結(jié)束后轉(zhuǎn)入人工舉升，轉(zhuǎn)換時(shí)地層溫度決定舉升稠油的基礎(chǔ)溫度，注采轉(zhuǎn)換溫度越高，越有利于稠油降黏，舉升效率也更高，通過模擬得到（水垂比3.0）沿程摩阻與注采轉(zhuǎn)換溫度（70/80/90/100℃）關(guān)系曲線，見圖2。

圖2 注采轉(zhuǎn)換溫度敏感性分析結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，隨著注采轉(zhuǎn)換溫度降低，稠油舉升初始溫度降低，稠油舉升過程中粘度整體增加，進(jìn)而導(dǎo)致舉升沿程摩阻增加，由3.15MPa增為20.6MPa，可見注采轉(zhuǎn)換溫度是決定舉升難易程度的關(guān)鍵因素，結(jié)合圖2水垂比敏感性分析結(jié)果綜合考慮，相對(duì)常規(guī)井，大位移井注采轉(zhuǎn)換溫度可適當(dāng)提高，用以保障舉升過程中摩阻不會(huì)過大，提高舉升效率。

2.3 油管傳熱系數(shù)

由于大位移井舉升過程長，期間的油管保溫至關(guān)重要，目前渤海油田普遍采用E級(jí)隔熱油管，通過模擬得到（水垂比3.0）沿程摩阻與隔熱油管傳熱系數(shù)關(guān)系見表1。

表1 井口溫度計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，E級(jí)和D級(jí)油管保溫效果相差較小，C級(jí)油管保溫性能相對(duì)較差，井口溫度范圍85.2～81.1℃；單從舉升效率角度，E級(jí)和D級(jí)油管相差極小，C級(jí)油管略差，但考慮到渤海油田后期主推注采一體化管柱，在注熱階段，高溫狀態(tài)下E/D/C三種級(jí)別的保溫性能相差較大，所以綜合考慮仍優(yōu)先選擇E級(jí)油管。

2.4 原油含水率

隨著蒸汽吞吐輪次增加，原油含水率上升，油水兩相乳化現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，稠油粘度出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，含水40%左右時(shí)稠油粘度最高，通過模擬得到（水垂比3.0）沿程摩阻與原油含水率關(guān)系曲線，見圖3。

圖3 含水率敏感性分析結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，隨著含水率升高，稠油混合樣粘度增大；但由于水的比熱容高于原油，含水升高反而使舉升過程熱損失減少，40%含水時(shí)井筒溫度最高，兩方面因素相互抵消影響，最終造成摩阻隨著含水率出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，所以含水對(duì)舉升效率的影響不僅僅是混相粘度升高的問題，還要綜合考慮井筒溫度。

3 結(jié)論

1）隨著水垂比增大，稠油舉升過程中熱損失增大，舉升沿程摩阻增加，由1.55MPa增為3.15MPa，充分證明大位移井在稠油舉升過程中損失更多能量用于克服摩阻，舉升效率偏低。

2）隨著注采轉(zhuǎn)換溫度降低，稠油舉升過程中沿程摩阻增加，由3.15MPa增為20.6MPa，證明注采轉(zhuǎn)換溫度是決定舉升難易程度的關(guān)鍵因素，結(jié)合水垂比敏感性分析結(jié)果綜合考慮，相對(duì)常規(guī)井，大位移井注采轉(zhuǎn)換溫度可適當(dāng)提高，用以提高舉升效率。

3）隨著含水率上升，稠油粘度增大，但井筒溫度不斷升高，稠油舉升過程中沿程摩阻出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，證明含水對(duì)舉升效率的影響不僅僅是混相粘度升高問題，還應(yīng)綜合考慮井筒溫度。