高温长效实时监测技术在热采水平井的应用

为了实现渤海油田蒸汽吞吐作业全周期井下温度实时监测，运用高温光纤光栅测温和分布式测温相互校正理论，采用顶封以上油管外部捆绑、顶封以下油管内部插入的工艺方法进行实时温度监测。试验表明，此监测技术空间分辨率0.5 m、测温精度±1℃，且在满足耐温等级及监测精度的前提下，能够有效保证光缆下井过程中的安全性。该技术主要用于渤海油田热采井全井筒温度、油套环空、水平段温度长期实时监测。以L井为例分析了该技术的应用范围，并对应用效果及监测数据进行分析。测取注汽期间井底最高温度368.2℃，首次实现渤海油田热采井环空及水平段全井筒温度实时监测。     

渤海稠油热采隔热管优选和注氮工艺优化

渤海油田热采井已进行多轮次蒸汽吞吐,优化井筒隔热技术已成为热采井注汽中关键的技术之一。目前渤海油田L油田A23井已进行了三轮次的蒸汽吞吐现场作业,其中第三轮次注汽管柱在第二轮次注汽基础上进行了优化改进,采用了4-1/2″气凝胶隔热油管注汽工艺,较A23井二轮次使用的高真空隔热油管,有效降低隔热油管每千米的热损失由14.24%降为10.21%;同时采用了环空井筒间歇注氮工艺,降低井筒环空热损,较上一轮次有效地降低了11.86%的总注氮量。通过使用气凝胶隔热油管及环空间歇注氮工艺,降低了注汽井筒热损失,有效地节约了海上热采井注汽成本。     

氮气隔热井筒传热物理模拟研究

为配合辽河油区稠油注汽热采井套管环空氮气隔热技术的应用，首次在室内开展氮气隔热井筒传热物理模拟研究。通过模拟不同注汽条件，评价了热采井采用同心油管与光油管环空充氮气的隔热效果、影响因素和适用范围，为现场注汽井筒氮气隔热技术的应用推广提供了技术支持。     

超稠油井隔热套管完井工艺技术及现场试验

提高注入蒸汽热焓是超稠油热采开发的关键技术之一.为了保证蒸汽注入过程中的热焓,最大限度地降低热损失,防止高温蒸汽热胀冷缩损坏套管和水泥环,必须采用井筒隔热技术.常规的普通套管完井工艺配套热采隔热工艺技术,一般采用隔热油管注汽,普通油管转抽,导致频繁作业,下入井下工具多,事故风险大.隔热套管完井技术,采用隔热套管完井,配套注汽和生产一体化普通油管生产管柱,可有效解决井筒隔热问题,提高套管、水泥环的安全性和蒸汽热能的利用率,且可在放喷后马上转抽,使注采工艺得以简化,降低了人工成本和作业费用.在河南油田的超稠油区块现场应用中,该技术取得了很好的效果,实施的2口直井产量是该区块同类型井的2倍左右,经济效益明显,也为在同类油藏水平井实施先导试验作了有益尝试.     

耐高温双通道热采封隔器的研制

稠油热采多采用环空注氮气+封隔器的隔热方式,既能较好地起到保护套管作用,又能提高地层吞吐反排能量。目前国内氮气隔热助排工艺技术不能实现注蒸汽过程中通过油套环空连续注氮气隔热和给地层增能的要求,需要研制一种耐高温双通道热采封隔器。该封隔器既能够耐高温高压,又能通过油套环空将氮气注入封隔器以下地层附近与蒸汽接触混合注入,当井下出现异常停注时,关闭封隔器的注氮气通道,防止井底压力从油套环空传至井口。试验表明,该封隔器在常温到330℃高温下,耐压达到了21 MPa,现场应用表明,该封隔器能够满足多轮次注汽的要求。     

热采井不压井作业技术研究及应用

为了解决稠油油藏采用注蒸汽开采方式存在的不足,在常规油水井不压井作业技术的基础上,研究开发了热采井不压井作业工艺技术。该技术主要由热采井不压井作业设备、井下封控技术和循环降温配套技术组成,通过封控技术实现井内注汽、循环降温和油层保护功能,减轻循环洗井冷却降温对地层造成的伤害;地面通过热采井不压井作业设备控制隔热管起下,提高施工的安全性。5口井的现场试验结果表明,采用该技术平均缩短注汽焖井转抽时间10 d,减少注汽损失10%,最大限度地保护了油气层。     

渤海旅大27-2油田蒸汽吞吐先导试验注采工程

借鉴国内外蒸汽吞吐技术的开发经验,从地质-油藏工程方案、注采方案、地面(平台)方案几个方面进行研究,并结合现场实施情况进行综合分析。确定了油藏开发方案和注汽参数,研发了地面小型化、撬装化的蒸汽发生器及配套的海水淡化系统、高纯氮气系统,设计了油管注汽工艺、油套环空注高纯氮气工艺、伴注除氧剂的注汽工艺及井筒防腐措施;在海上首次采用了高温电潜泵(耐温250℃)进行热采稠油举升,并对高温井进行温度压力监测;首次在渤海旅大27-2油田进行了稠油先导性试验,取得了较好的试验效果,为下一步大规模开发渤海稠油油田提供了良好的依据和基础。     

氮气隔热在渤海油田热采中的应用研究

受到海上特殊作业环境的影响,海上油田热采对隔热有较高的要求。建立井筒数学模型评价了在多元热流体热采中油套环空无氮气隔热、油套环空充氮气隔热、油套环空连续注氮气隔热三种方式,对不同氮气隔热方式的隔热效果分析对比,优选了最佳的隔热方式,同时配套了相应的井筒管柱。研究结果表明油套环空连续注氮气隔热效果最好,井筒沿程热损失较其它环空隔热措施小,套管温度低,同时连续氮气的注入有利于增加地层能量。油套环空连续注氮气隔热在渤海稠油油田的现场应用取得了较好的效果,保证了海上热采的顺利实施。     

注蒸汽井套管的热应力数值分析

利用ANSYS有限元软件的耦合场分析功能,通过模拟现场热采工况,开展了稠油注蒸汽井井筒的温度场、应力场数值模拟研究。结果表明,采用隔热性能较好的隔热油管不仅能够大大减少井筒的热损失,增加注汽效果,而且可以使套管壁温度和套管Mises应力大幅降低,从而有效地保护套管,使其不发生强度破坏;注汽过程中施加预应力,可使套管达到屈服时的注汽温度升高,这对套管具有一定的保护作用。模拟研究结果为制定合理的注蒸汽井套管损坏预防措施提供了依据。     

海上水平井蒸汽驱长效光纤监测技术研究与应用

海上稠油热采工艺已逐渐由单一的吞吐热采向注采一体化、蒸汽驱工艺发展,通过有效的监测手段获取井筒沿程及水平段的温度数据,对于海上蒸汽驱注汽井尤为重要。分布式光纤监测技术是近几年来发展起来的一项井下测试新技术,与传统测试技术相比,具有实时、稳定、长效等特点,具有无可比拟的技术优势。但海上热采井多为水平井且工艺管柱复杂,应用工况恶劣,安全要求高,监测难度大。结合海上热采井特点和蒸汽驱监测工艺,开展了水平井蒸汽驱光纤监测技术研究,并研制了关键配套工具,形成了一套水平井管内外穿越转换光纤监测工艺。该项测监工艺不仅能监测油管环空温度,了解注汽管柱隔热效果,而且能监测水平段的温度,了解水平段吸汽情况。现场应用结果表明,该监测技术具有耐高温、耐高压、实时、长效的特点,能为海上稠油蒸汽驱以及规模化热采开发提供科学依据,具有较好的应用前景。     

水平井注蒸汽测试井口防喷密封装置

为解决水平井注蒸汽测试中高温高压下动密封和连续管注入头超温问题,成功研制了水平井注蒸汽测试井口防喷密封装置。该装置采用二级密封及长密封段自密封方式,采用耐高温氟橡胶、碳纤维及钢垫的组合形式做密封件,采用耐350℃高温导热油自动控制加压密封件,采用水循环冷却管给连续管、密封系统降温,可确保起下时注入头不超温和施工安全。在测试起下过程中,2口水平井井口注汽压力均在13 MPa以上,井口防喷密封装置未发生蒸汽泄漏,注入头处温度低于120℃,完全可以满足高温高压下用连续管测试施工要求。     

川西积液水平井井筒压力及液位预测

正确预测积液水平井井筒压力与液位是优选排液工艺、制定排液参数的技术关键。基于U型管原理,结合流体静力学与动力学方程,建立了积液水平井油管与油套环空压力平衡模型。模型中油管压降来源于液位以上流动气体与液位以下的两相流动,其两相流持液率基于漂移模型得到;油套环空压降则来源于液位以上的静气柱压力和液位以下的静液柱压力;油管与油套环空压力在井下连通点处相等;模型计算采用了先借助地面回声仪获得油套环空中的液位,再利用模型求解油管液位及压力的方法。川西气田什邡6-1HF水平井的模型预测压力与实际测压数据的误差为3.75%,表明该方法能够正确预测川西气田积液水平井的井筒压力与积液液位,且预测时效优于传统的测压方法。影响因素分析表明,油管液位通常高于环空液位,油套压差的减少能够间接反映油管积液量的减少,为类似油田的开发提供技术指导。     

热采水平井注蒸汽四参数测试仪研制及应用

针对现有测试技术无法满足热采水平井注蒸汽四参数测试需要的状况,发明了水平井井下蒸汽干度测试方法,并研制出水平井注蒸汽四参数测试仪。该测试仪采用连续管起下、金属绝热瓶隔热、井下单片机采集存储数据、地面主机回放处理结果的方式,它不但能对水平井水平段的温度、压力、流量和干度4个参数同时测量,还能测试水平井水平段的吸汽剖面。该测试仪已在胜利油田2口注汽水平井测试中应用,成功率100%,测试起下安全可靠,井下工作稳定,测量精度高,能满足油田水平井注蒸汽四参数测试要求。     

连续油管喷砂射孔和筛管改流跨隔压裂组合工艺

常用的漏掉产层增产技术主要为连续油管跨隔压裂、连续油管逐层填砂顶封压裂,这些技术通常应用于埋藏较浅的储层。但对于埋藏较深的漏掉产层进行改造作业时,存在摩擦损失大、井口压力高、施工排量小的问题。连续油管喷砂射孔具有无压实作用和降低地层破裂压力的优点;连续油管筛管改流跨隔压裂工艺,通过将筛管和双封隔器相结合,在上部封隔器处通过筛管将油套环空的压裂液改流进入油管,油管中的压裂液经过下部封隔器后由节流喷嘴喷出,实现对目的层改造作业,由于施工过程中压裂液大部分在油套环空中流动,降低了沿程摩阻。该组合工艺充分利用了连续油管的优点,并克服施工排量小、井口压力高的问题,在准噶尔盆地储层深度3 660 m的××井中成功应用,施工过程中的最高排量为4.6 m3/min,最高井口压力43.8 MPa,压裂后增产效果明显。     

水平井蒸汽吞吐注汽筛管位置调整时机优化研究

针对稠油油藏水平井蒸汽吞吐吸汽不均导致热效率低的问题,采用数值模拟方法,对非均质储层水平井段吸汽规律进行研究,分析了注汽筛管位置对水平井段吸汽规律的影响,引入温度变异系数对比多个周期水平段吸汽不均的程度,并提出了注汽筛管位置调整时机优化方法,根据温度变异系数先降后升的“V”字形变化规律,对比不同阶段调整注汽筛管位置对蒸汽吞吐采油的影响。结果表明:蒸汽吞吐初期温度变异系数不断下降,依据热力学加和性原理,该阶段吸汽较好的储层比热容升高,证明含水量不断增大,剩余油被大量采出,此时调整筛管位置无法充分动用高渗储层的剩余油;若在蒸汽吞吐后期调整筛管位置,则高渗区的油大量采出后至筛管调整前这一阶段,蒸汽注入后富集于高渗低含油区,热利用效率低;在温度变异系数达到最小值时,说明高渗段油藏体系比热容升至较高值,含水饱和度大,剩余油较少,此时调整筛管位置可改善非均质储层动用不均的问题,因此,温度变异系数达到最小值后越早调整筛管位置效果越好。将研究成果应用于乐安油田,通过温度变异系数方法选择时机调整筛管位置后,吸汽剖面更为均衡,平均日产油由上一周期的0.5 t/d提高至3.4 t/d。研究成果对改善蒸汽吞吐吸汽不均有指导意义。     

BKR热采井口装置研制及推广应用

热采井自喷能力不足时需下入有杆泵抽油管柱,更换采油井口装置,增加了压井,更换井口以及下管柱的时间和成本,增加了井底的热损失,降低了注汽热采效果。为此,研制了BKR热采井口装置。该装置在设计上增加了BOP组合阀及双级光杆密封器,并改进和完善了油管头、阀门,在不动作业设备的情况下,可进行多轮次注汽、采油,实现注汽、焖井、自喷、有杆采油全过程的一体化。产品在叙利亚那塔卡油田应用表明,采用该装置后油井的平均吞吐周期延长28.6%,周期产液量增加44.9%,目前已累计增油1.58×104t。     

稠油油藏水平井双管吞吐技术

针对稠油油藏水平井热采开发过程中水平段蒸汽沿程的吸汽量不同导致油层动用程度不均问题,进行了水平井双管吞吐技术研究.该技术从水平段跟端和指端同时注汽,并根据吸汽情况在井口对跟端和指端注汽量进行适时调整,解决了水平段吸汽不均问题.通过吸汽剖面和井底压力场的分布对比了水平井常规吞吐与水平井双管吞吐的区别,提出了水平井双管吞吐"卧8"字的势场分布模式.结合现场实例证明了水平井双管吞吐工艺的优势和可行性.     

注汽井油套管环空氮气隔热井筒传热物理模型设计

为了搞清稠油注汽热采井油套管环空氮气隔热技术的影响因素和操作条件，实现注汽热采井油套管环空氮气隔热井筒传热技术的室内物理模拟，依据井筒传热原理，遵循相似准则，按技术指标比例建模，在室内建立了同心油管氮气隔热井筒传热、光油管氮气隔热井筒传热物理模型各一套。通过利用数值模拟技术对井筒径向传热温场进行了验证．验证结果证明了所建模型的科学性和实用性。