应用稠油开发新技术提升稠油开发效果

朱磊（大庆油田有限责任公司采油工程研究院）

应用稠油开发新技术提升稠油开发效果

朱磊（大庆油田有限责任公司采油工程研究院）

开发稠油井低成本高效举升新技术已成为各油田稠油生产提质增效的一项重要研究课题。胜利油田提出了应用稠油开发新技术提升稠油开发效果，提升稠油井开发整体系统效率，实现稠油生产井低成本开发；介绍了泵下旋流降黏技术、氮气增能技术、稠油特超稠油区块配套注采一体化技术、保温技术，以及防砂注汽一体化工艺技术等5项稠油开发新技术的技术原理、使用条件和现场应用效果。实践证明，这些稠油开发新技术措施对稠油开发提质增效均十分有效。

稠油；泵下旋流；氮气增能；高温起泡剂；一体化技术；效果

随着某油田开发整体进入特高含水期深度开发阶段，稠油开发已经成为重要产能接替阵地[1]。目前，油田稠油资源覆盖13个采油厂和油公司，探明地质储量6.6×108t，其中东部探明地质储量5.78×108t，动用4.86×108t，西部发现春风、春晖等油田，探明地质储量8209×104t，动用4139× 104t。经过反复研究论证，探索出一套从油藏、井筒到地面的低成本配套新技术，大大提升了开发效果，降低了吨油操作成本，增加了稠油开发利润单元，减少了无效稠油开发单元[2]。随着稠油开发新技术的不断应用，稠油区块开发效益显著提高，提升了稠油井开发整体系统效率，实现稠油生产井低成本开发，并取得了良好的实践效果。

1 泵下旋流降黏技术

1.1 技术原理

稠油井存在井筒流体流动难、杆柱阻力大、泵效低等问题，开发难度大，在生产过程中，需要采取添加降黏剂等井筒降黏措施，才能正常生产。而现用的降黏剂由油套环空添加，无法实现泵下搅拌，导致降黏剂与原油混合均匀性差、降黏效果不稳定、泵效低等问题，既耗本又减效。在低油价形势下，为实现稠油降本增效开采，科研人员开展了稠油井过泵旋流降黏高效举升技术研究。

该技术的核心是一种旋流混合装置，降黏剂通过地面注入系统与过泵系统在泵下得到均匀释放，且旋流混合系统还可随柱塞运动产生搅拌作用，使泵下原油与降黏剂充分混合，从而有效降低泵下原油黏度，提高泵效。

1.2 使用条件

该技术适用于所有采用添加降黏剂、电加热等井筒降黏措施的稠油开发油井。

1.3 应用效果

WZZ365P7井是某油田某采油厂的1口稠油热采生产井，原油黏度高达3×104mPa·s，措施前分别采用过油套环空添加降黏剂、电加热等井筒降黏措施，均无明显增产效果。实施泵下旋流降黏技术后，经过138 d正常生产，与上周期相比，生产周期延长19 d，日增油2.2 t，周期产油量由412 t增加至786 t，平均泵效由24%提高至39%，其中生产初期最高泵效达到96%。

该技术已累计在某油田现场应用20口井，平均泵效提高11%，平均日增油0.8 t，累计增油2304 t，日节约降黏剂达30%，累计节约降黏剂3.2 t，实现效益300余万元，有效解决了井筒原油黏度大、提液难的问题，为低油价下稠油井降本增效提供了有力的技术支持。

2 氮气增能技术

2.1 技术原理

氮气泡沫调剖技术在注蒸汽过程中注入氮气和泡沫剂，通过泡沫的“贾敏效应”，增加蒸汽流动阻力，达到减缓汽窜，提高注入蒸汽的波及效率和驱替效率的目的。泡沫剂具有很强的选择封堵性能，在残余油饱和度较高的地带发泡性较差甚至不具备发泡性，而在残余油饱和度较低的地带具有很好的发泡性，这种选择封堵的特性非常适用于多轮次呑吐后期稠油油藏。伴随着注入蒸汽的驱进，在流体渗流速度高的地带，形成高强度的致密泡沫带，封堵压力增强，降低流体的渗流速度，迫使后续蒸汽转向富含油的低渗透带。由于残余油饱和度高的低渗透带泡沫剂无法形成稳定泡沫，蒸汽不断进入，从而提高了该部分的运用程度。注入的氮气可以增强地层的驱动能量，抑制底水的推进，溶解入地层原油后降低原油黏度，增加流体的流动性。泡沫驱既具有聚合物驱的高流度控制能力和微观调剖作用，又具有表面活性剂驱的乳化和降低界面张力的作用。泡沫体系良好的封堵性能同表面活性剂提高驱替效率有机地结合起来，使泡沫体系具有封堵、调剖、降黏、洗油的综合作用机理。

在注汽过程中，经常会发生汽窜问题，通过反复试验，发现氮气泡沫具有封堵强度和改善流场的功能。之前曾尝试使用这项技术，但成本非常高。针对此类稠油油藏，优化高温起泡剂，增强泡沫强度，优化注入方式和注入参数，是发挥其作用的关键。经过反复比对，发明出一种高温起泡剂，和氮气配合后，就像一层水膜包裹着氮气气泡。这种泡沫在水中性质稳定，遇水不但不会破裂，反而会形成小石头状的膨胀体把水堵住，遇到油则水膜破裂，丝毫不影响油的流动。

2.2 使用条件

该技术主要是针对稠油油田吞吐效果逐周变差的难题而开发应用的，利用高温泡沫的选择性封堵特性，蒸汽驱过程中泡沫可改善蒸汽波及状况，实现均衡驱替。泡沫是一种高黏度流体，具有“堵水不堵油”的特性，即遇水起泡、遇油消泡。当含油饱和度低时，泡沫能形成较高的封堵压差，当含油饱和度高于一定值时，泡沫破灭难于形成较高的封堵压差，利用这一特点，在蒸汽驱过程中加入泡沫体系，可以发挥选择性封堵的作用，封堵高含水区域，迫使蒸汽更多地进入含油饱和度高的区域，扩大汽驱波及体积。泡沫对高渗层具有较强的封堵作用，而对低渗层的封堵较弱。加入泡沫后，优先进入高渗透大孔道，封堵高渗层，高渗透大孔道中渗流阻力增大，流量降低，蒸汽更多地进入低渗透带，提高低渗层流量，泡沫改善地层非均质性带来的渗流差异，提高波及率。

2.3 应用效果

随着地层能量不断亏空，单纯使用蒸汽吞吐已无法适应稠油油藏。利用氮气较原油热传导率低的特性，通过注入氮气使其分布在油藏的顶部，提高蒸汽热利用率。同时氮气的膨胀性可以提高地层能量，提高蒸汽体积，扩大蒸汽的波及范围。通过建立数学模型，根据不同的油藏特点确定了注入方式和注入量，使氮气和蒸汽达到最佳配比。2015年以来，某油田在草104、坨826、垦东701等8个单元共实施氮气增能195井次，增能后平均单井周期油汽比提高0.05。

3 稠油、特超稠油区块配套注采一体化技术

3.1 技术原理

以往，部分油井因为井间距小，作业注汽经常相互干扰，注汽周期长，部分油井甚至要等1个月才能转周，浪费了有效生产时间。根据稠油油藏注汽热采经验，在稠油、特超稠油区块配套注采一体化技术。该技术是在蒸汽吞吐之前下入一体化管柱，此后只需要通过起下管柱中的固定阀和泵芯即可实现多轮次注汽、采油。注采一体化技术就是稠油热采井蒸汽吞吐转周时不动管柱，上提光杆注汽，下放光杆采油。也就是说，下次再转周不需要作业即可直接注汽，加快了注汽转周时间，大大缩短停井时间，还有效减少了地层热损失和冷伤害。

3.2 使用条件

该技术适用于所有稠油、特超稠油区块油井的注汽开发生产过程。

3.3 应用效果

该技术在某油田成功应用，这种技术不仅提高效率，加快注汽转周时间，大大缩短停井时间，而且有效减少地层热损失和冷伤害，节省各种费用，年节约转周作业费达3000余万元。

4 保温技术

4.1 技术原理

除了井筒内的热损失要减少，在注汽生产运行中，产汽、输汽、注汽等各环节的热量损失同样需要降到最低。蒸汽输送主要依靠活动注汽管线和热胀补偿器进行连接，地面工艺全程保干的薄弱环节主要在于活动注汽管线、热力补偿器、注汽井口及卡箍连接部位的保温。为了全面提升地面流程全程保干水平，技术人员对活动注汽管线、保温被、补偿器开展了研制、实验。通过改良、研制新型活动注汽管线、利用可重复使用的新型轻便保温材料改进保温棉被、研制新型保温热胀补偿器、加大隔热管的更新等措施，进一步减少沿程的热量损失，切实提高了保温效果。

4.2 使用条件

该技术适用于所有稠油开发注汽生产运行中，产汽、输汽、注汽等各环节的保温技术措施环节，主要用于活动注汽管线、热力补偿器、注汽井口及卡箍连接部位的保温等。

4.3 应用效果

该技术用于某油田，使注汽系统效率提高了5个百分点。针对稠油开采中暴露出来的注汽过程保温效果不佳的问题，更新了隔热管，并在重点吞吐井上推广了隔热管接箍密封器。这些技术的应用，最大限度地减少了注汽热量的损失，从而提高注汽保温效果和注汽质量。

5 防砂注汽一体化工艺技术

5.1 技术原理

稠油井带防砂管转周工艺具有占井周期短、成本低等特点，但带防砂管转周工艺也存在着许多不适应性：注汽封隔器到油层上界之间存在裸套管段，蒸汽直接加热套管易产生热损失和套管损坏；注汽后地层亏空严重时，无法进行重复充填；缺少防漏设计，压井液漏失会造成地层冷伤害，既影响注汽效果又会加剧套损等问题。通过集成创新，成功研制出一种用于稠油热采的“注汽防砂一体化封隔装置”，实现了带防砂管密闭注汽、注汽后补砂以及防漏失洗井功能，使井筒热损失和转周成本得到有效降低。

该技术室内试验显示，利用“注汽防砂一体化封隔装置”转周后，平均单井漏失量由75 m3减少为6 m3，折算减少热量损失1575 kg标准煤。由于施工过程减少了井筒重新防砂工序，平均单井占井周期减少3 d。

5.2 使用条件

该技术是针对稠油井防砂管密闭注汽、注汽后补砂以及防漏失洗井功能缺失，井筒热损失大，转周成本高等问题而开发应用的。适用于防砂工艺单井漏失量大、油井作业成本高、井筒热损失大等低效稠油开发井的应用。

5.3 应用效果

防砂、闭式注汽管柱一体化工艺技术主要是利用防砂管柱的悬挂封隔器，再下入配套的密闭插管，从而实现注汽管柱密闭，提高后续注入蒸汽热焓值的利用率。对比单独丢热采封隔器、再下入密插的闭式管柱这样的常规作业工序，减少了一趟丢封作业工序，缩短了作业占井周期。

目前该项工艺技术已在某油田现场应用77井次，不但降低了劳动强度，缩短了作业占井周期，而且单井材料成本节约率高达58.9%，大大提高了油井生产效益，为实现低成本开发稠油油藏提供了有力的技术支持。

6 结束语

实践证明，应用稠油开发生产新技术是应对低油价市场条件下油田稠油开发生产的必然选择，这些新技术的应用可以有效提升稠油开发质量和效果。泵下旋流降黏的技术可以使泵下原油与降黏剂充分混合，从而有效降低泵下原油黏度，提高泵效，有效解决了井筒原油黏度大、提液难的问题，为低油价下稠油井降本增效提供了有力的技术支持。氮气增能技术可以有效扩大蒸汽波及范围、优化高温起泡剂，提高单井周期油汽比。稠油、特超稠油区块配套注采一体化技术不仅提高了效率，加快了注汽转周时间，大大缩短停井时间，而且有效减少了地层热损失和冷伤害，节省各种费用。保温新技术应用，最大限度地减少了注汽热量的损失，从而提高注汽保温效果和注汽质量。防砂注汽一体化工艺技术不但降低了劳动强度，缩短了作业占井周期，而且单井材料成本节约率高达58.9%，大大提高了油井生产效益。

[1]朱益飞.孤东油田北一西线油井地面系统耗能节点分析及对策[J].石油石化节能，2011，1（5）：35-39.

[2]史红芳.提高稠油注汽开发质量效果的探讨[J].石油工业技术监督，2012，28（4）：32-34.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.04.008

2016-08-13

（编辑 李珊梅）

朱磊，工程师，2008年毕业于大庆石油学院（油气田开发工程专业），从事海外油田采油工程方案编制工作，E-mail：zhu_lei@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公司采油工程研究院海外项目中心，163154。