分层注汽工艺技术的研究应用

鞠明

摘要：浅层稠油油藏普遍存在严重的非均质性以及蒸汽吞吐开采过程中油层吸汽不均的现象，导致高渗透层动用程度高，中低渗透层动用程度低，影响油田的开发效果。为此研究了分层注汽管柱，该管柱可以实现不动管柱分层注汽，生产管柱与分层注汽管柱合二为一，减免了注汽管柱起下作业，减少了作业工作量，消除了作业过程中热能浪费。应用表明，该技术能提高油藏动用程度，提高了油藏最终采收率。

关键词：稠油开发;分层注汽;工艺

樂安油田稠油油藏具有“浅、薄、稠、散”的特点，自开发以来，稠油热采一直采用传统的全井光油管笼统蒸汽注入方式。由于受油藏非均质性的影响，油藏的动用程度差异大，高渗油层吸汽量大，吞吐效果好，动用程度高;低渗油层则吸汽量少甚至不吸汽，动用程度差。随着注汽轮次的增加，高渗油层因吸汽效果好采收率已达较高的水平，开采潜力下降，更严重的是有的高渗层甚至形成汽窜，注入蒸汽绝大部分进入其中;而低渗油层注汽不足，造成蒸汽浪费，注汽效率低下，影响了低渗油层原油的开采。针对以上问题我们开展了分层注汽工艺技术的研究。通过分层注汽技术的应用，提高了低渗透层动用程度，减少高渗透层热损失，提高原油产量，降低采油成本，提高了油藏的最终采收率。

1 考虑和解决的问题

1.1 分层注汽管柱的设计

将 Y341 注汽 封隔器设 置在各 油层单 元 之间，实现油层单元的封堵，把高渗透层与低渗透层有效分开;通过控制配注器配汽嘴的大小，实现单元油层注汽量的控制，达到分层按需注汽的目的;偏心球座设置在对应油层中部，注汽时处于关闭状态，开抽后，处于打开状态;安全接头紧接封隔器，作用是在起管柱时，如果出现意外砂卡，可以通过安全接头实施 管柱脱开，然后通过脱开管柱冲砂，冲完砂后打捞注汽封隔器以下部分。

1.2 配注器配汽嘴的设计

稠油井分层注汽技术的关键之～，在于配注器配汽嘴的设计，它直接影响各注汽单元的注汽量及油井 的整体注汽效果。要准确地计算 出配汽嘴孔径的大小，首先应了解湿蒸汽的压力、温度及干度沿井筒的变化规律，确定出每一给定层位的吸汽压力、吸汽量等参数。根据所分层数、地层压力及设计注入量的要求，通过稠油热采分层注汽软件对汽水两相流体流经配汽嘴的能量分析，计算出配汽嘴的孔径[1]。

2 管柱结构原理及主要技术参数

2.1 结构及原理

分层注汽就是针对油井各小层油层物性的差异，将油层物性相近的小层划分为一个注汽单元，各注汽单元之间用注汽封隔器封隔开，采用配汽嘴对各单元进行定量注汽，使各油层均衡吸汽。通过稠油热采分层注汽软件对油井地层情况（渗透率、饱和度、油层深度等多参数）进行分析，设计出相应层位的注汽量和配注器的孔径及数量，或者根据油井吸汽剖面测试结果，由地质分析人员确定出各个油层 的注汽量，然后再通过稠油热采分层注汽软件设计出各层位配注器的孔径及数量。根据设计结果，更换配注器器嘴后，组配成分层注汽管柱，按设计图下人注汽管柱，到位后通过地面泵压液力座封;之后，投球打开配注器，完成注汽管柱下人作业，便可注汽。在注汽过程中，由于各个层位的配注器器嘴数量不同，有效控制了流人 各层位 的注汽流量，达到分层配汽 的 目的。注汽放喷完毕，下放光杆即可生产。

2.2 主要技术参数

注汽封隔器座封压力 18～ 20 M Pa 承受工作压差≤15 M Pa，耐温≤350 ℃，配 注器 I 打开压力 5 M Pa;配注器 Ⅱ打开压力 18～ 20 M P a;注汽封隔器解封负荷 60 kN;适应套管内径 夺161 m m两端连接螺纹 M 63.5（21/2 ”）平式油管螺纹。

3 技术创新及特点

与国内同类技术相 比具有 以下创新：

（1）分层注汽管柱与生产管柱合二为一，减少了分层注汽管柱转成生产管柱的工艺过程，减少了作业工作量，同时也减少了作业过程中的热能浪费，提高了热能利用率。

（2）该项技术采用液力式封隔器，封 隔器座封不受温度限制，适合河南油田注汽现状。在工具结构设计中，针对稠油热采井套管多变形的特点，特别注意 了工具 的结构 简化，大幅度地缩短 了工具设计长度（最长的工具长度 0.96 m），解决 了因套管变形造成工具无法下井的问题，也适应了河南油田注汽井油层隔距小的特点。

（3）双重密封结构设计，使注汽封隔器具有内外密封都可以达到高温密封，提高了注汽封隔器密封可靠性。

4 现场试验

4.1 分层注汽选井原则[1-2]

（1）油层渗透率差异大，层 间矛盾突出的井。

（2）尽可能选油层夹层大的井。

（3）没有发生汽窜的井。

4.2 现场试验情况

该技术于2015 年进入现场试验，截止2017年12 月共现场试验 67 井次，累计增油 9573 t，工艺成功率达到 100%，有效率 95.5 %。该技术经过2 年多的推广应用，达到了比较好 的应用效果。

试验油井产生较好的试验效果主要有以下原因：

（1）单井注汽量的减少，产油的提高，说明蒸汽热能得到了有效利用，分层注汽确实产生了效果。

（2）试验证实 2 m 厚的油层夹层确实没有串通，固井质量较好。

（3）在注汽上下层之间渗透率差异较大，且注汽上层中各小层渗透率都相对较低，比较接近，保证了蒸汽均匀进入低渗透层。

（4）低渗透率层有效厚度相对较厚（达到 7m），且该井注汽周期相对较少，挖潜可能性较大。

5 结论及认识

（1）对多层系非均质稠油藏来说，分层注汽工艺能有效地解决层 间矛盾，有利于提高油 田的开发效果。

（2）分层注汽工艺可 以实现多层段 的重复不动管柱注汽生产，简化了工艺过程，减少了作业工作量，减少了作业过程中的热能浪费。

（3）分层注汽管柱可以在井与井之间的合理配汽方面发挥作用。河南油 田稠油井注汽采用一口锅炉对应注多口井，采用该工艺可以解决注汽时井与井之间配汽不均的问题，特别是在两 口或多口注汽井之间渗透率差异相对较大的情况下，采用该技术可以提高注汽效果。对于符合该条件的新井来说，较早地在新井之间使用该技术配汽，可以延长部分新井串通周期，改善井内注汽环境，提高采收率。

参考文献

[1]陈凤君，刘军红，叶志权等.稠油热采优化组合注汽技术研究[J].河南石油，2006，20（4）：44～ 46

[2]张顺利，许卫华.蒸汽吞吐油藏主要开发指标评价新探[J].河南石油，2006，20（2）：45～ 47