海上稠油热采水平井配套技术的研究与实践

王波 张彬奇 王凯(.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 30045；.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 30045)

0 引言

以陆地稠油热采技术为基础，在海上稠油热采的过程中主要使用了水平井的方式进行开采。利用水平井开采，可以使水平段的面积逐渐增大，从而增加井筒的泄油面积，以此来提高蒸汽在交换过程中的交换面积和接触面积以及相应的热效率，可以有效增加稠油的产量和生产的效率。但在水平井的使用过程中，需要使用相应的配套技术，由于现阶段海洋石油的开采水平相对较低，其配套技术还需进一步的研究和实践，才能保证海上稠油热采水平井配套技术得到良好的应用，因此负责水平井配套技术应用的工作人员必须要提高研究的力度，并且在投入生产前进行合理的试验。

1 海上稠油热采的相关概述

为了能明确分析海上稠油热采水平井配套技术的应用流程，首先需要了解海上稠油热采的概况及相关概述，现阶段在石油的开采过程中，我国已经进行了陆地稠油开采工作，在海上稠油开采时还存在一些问题。由于稠油是开采原油中的一种稠油中含有相对较多的沥青和胶质，稠油的粘度相对较大，所以在实际开采过程中与其他原油的开采流程可能会存在一些差异，在水平井配套技术的应用过程中必须要针对稠油的具体胶质含量和沥青质含量及相关密度进行分析，如果没有采取合理的开发技术和配套设备将会导致稠油出现溅水问题，因此需根据稠油开采的具体特征，采取合理的解决措施。其次是需要了解现阶段海上稠油油藏地质的具体概况，使用更加高科技的技术和合理的解决措施。

本文以渤海油田为例。渤海油田位于渤海的西部海域，属于海上油藏。在针对渤海油田的地质进行勘察和分析的过程中发现，渤海油田的海上稠油储藏相对较为丰富，在对渤海油田进行开采时必须要了解渤海海上稠油的油藏特征和地质概况。根据了解到的数据，现阶段渤海油田的海上稠油油藏的油层分布相对较为均匀，且砂体的平面具有相对较好的连通性，具备高孔、高渗的初级特征。所以在渤海油田的开采的过程中，最好使用横向开采，使用水平井进行开采。虽然已经明确了渤海油田的海上油藏横向连续性相对较好，但在实际的组织关系中，油藏中的油水关系相对较为复杂，所以在纵向上不同石油组织间的油水关系也不同，因此在实施水平井配套技术的应用过程中，还需要根据纵向的油水界的波动进行合理的处理。在针对渤海油田储层进行分析的过程中，可以明确储层的压力大约14MPa 左右，温度在67℃。由于储藏中主要是稠油，并且溶解汽油的比例相对较低，所以导致了现阶段渤海油田在开采的过程中，产量和产能都没有良好的效果。因此必须要保证能够根据原油粘稠度高的特征采取合理的解决措施，现阶段的采出程度大概在1%左右。为了提高渤海油田的油藏开采效率，要根据稠油的开采条件进行合理改善，保障能够在减小稠油粘结度的同时，增加溶解汽油的比率，并且根据压强和原始温度的具体值，设置水平井配套技术的应用策略。

2 水平井配套技术分析

2.1 水平井井身结构的设计

为了保证水平井及其配套技术在后期应用的过程中能够有效提高海上稠油热采的效率及原油的开采质量，需要对水平井进行合理的设计。在针对渤海油田的水平井进行设计的过程中，首先对水平井的井身结构进行设计，保障后期井身结构能够提高水平井的使用效率。在水平井的设计过程中，首先需要对套管进行设计。根据陆地稠油开采的经验，可以分析出在针对海上稠油油藏开采的过程中，使用的水平井套管一般为直径为915mm 的隔水套管100m 加上直径为334mm 的表层套管250m 及直径为244.5mm 的生产套管2012m，并且各个套管的长度，必须根据渤海油田油藏的实际情况进行分析。根据海上稠油油田的开采经验，分析出由于常规的244.5mm 的生产套管无法满足海上稠油在开采过程中的实际作业要求，必须选择新型的生产套管，原有的生产套管在受热的过程中其膨胀所产生的延伸率相对较大，所以如果在海上稠油油田的开采过程中使用244.5mm 直径的生产套管，将会由于受热所产生的应力过大而出现破裂或者损坏的问题。经过一段时间的使用，此种生产套管不仅不能够继续完成海上稠油的开采，还会导致整个水平井及其配套设备出现损坏，从而产生较多的经济损失。因此在套管的选择过程中，必须使用性能相对较为良好的TP100H套管。由天津钢管公司生产的TP100H 套管具备非常良好的使用性能，尤其是在热度相对较高的热采井，采油的过程中通过TP100H 套管儿的高韧性，低延伸率以及高抗拉强度等优点，完全适用于渤海油田海上稠油热采水平井的使用过程。并且也对这种套管进行了相应的实践，通过模拟的实验结果进行分析，可以表明这种钢级的套管能承受6 次蒸汽采油循环过程，其极限的承受温度为350℃，极限的热应力承受能力为730MPa，能够有效地应用于渤海油田的海上稠油油藏地质中。

其次在井身结构的设计过程中，主要使用了定向井的井身结构设计方案。定向井的井身结构能够有效提高海上稠油油藏的开采效率，针对这种油藏地质，使用A32H 井作为水平井的主要设计结构。这种水平井设计结构虽然在设计的过程中轨迹相对较为简单，但有利于对每一个井眼的轨迹进行合理控制，并且提高油藏开发的效率，减少在油藏开采的过程中出现的摩擦力，可以有效避免出现油井倾斜的问题。由于在油井开采的过程中可能出现较大的热应力，从而使井口被抬高的程度相对较大，所以在水平井的设计过程中还要考虑到延伸问题，即水平井段在储层的开采过程中要设置相应的上部延伸处理装置。采用的主要处理方式是斯伦贝谢的 X5 PD900 旋转导向工具和随钻测井LWD，保证能够完成水平井住的下放以及确保水平井表面的光滑程度达到相关标准。

2.2 钻井液的设计

在完成了井身结构的设计以后，还需要使用相应的钻井液。在钻井液的选择过程中需要遵循以下几个问题：首先是通过对钻井液的使用，必须要保证在水平井的开凿过程中能够维持井眼的稳定性；其次是由于在钻井的过程中可能会出现较多杂质，影响井底的清洁程度，通过钻井液的使用，还要确保能够完成整个井底的清洁工作，并且对井壁进行相应的净化；最后是在使用钻井液的过程中，还要确保钻井液具备一定的柔顺程度，既可以降低在后期水平井的应用过程中出现的摩擦力大小，又可以起到保护油气层的作用。

通过事先对渤海油田海上稠油油藏的地质进行分析，由于在水平井开凿的位置，明确其砂体的结构相对较为疏松，并且经过了多年的开发，其储层的压力也达不到相关的开采标准，所以必须要通过钻井液的选择和设计，提高在水平井开采过程中的封堵能力，降低对其他油层的污染程度，这样才可以保证整个水平井的开凿过程更加顺利。同时在油井开凿的过程中还应明确钻井液的密度以及使用的数量，保障避免钻井液的浪费，并且在水平井开凿完成以后，可及时投入到生产中。

2.3 固定技术的设计

当水平井投入到生产以后，由于完成的是对稠油的生产和开采过程，因渤海油田的地质温度相对较高，在生产的过程中可能会出现由于蒸汽吞吐的热量温度过高而影响整个水平井的牢固性，必须进行相应的固井设计。在固井设计的过程中，首先要确保每一个生产周期完成后，都要对水平井的井筒温度进行测量，要根据水平井筒的温度制定相应的固定措施，现阶段常用的固井设计为水泥浆凝固胶，在水泥浆凝固胶凝结以后，水泥的强度必须要满足在生产过程中的高温要求。

同时，在不生产的过程中也要满足相应的低温环境要求，在针对水平井进行固封的过程中，要选择合理的固定材料，根据不同段水平井中的不同温度，设置高低不同密度的水泥浆段，尤其是在领浆段要采用低密度的固定液，而在尾江段要采用高密度的固定液。在固定的设计过程中，除了使用合理的固定液以外，还要正确的安装套管的扶正器，延长整个水平井的使用寿命，在扶正器的安装过程中要完全按照井身结构的特点，安装到合理的位置，其尺寸也要进行合理的控制。由于本次水平井选择的为A32H 井身结构而在整个水平井中，直径为311mm 的井段有较长一段距离井的倾斜程度大于了40°，由于倾斜程度较大，可能会导致套管在安装的过程中出现较为严重的贴边儿现象，因此必须要使用水泥进行相应的固定，并且要安装套管扶正器，保障能够在井得倾斜程度较大的区域，使套管的使用更加稳定。

2.4 井口的设置

在完成了井内结构设计以及井内的各个配套装置的设计以后，需要对井口进行相应的设计。由于在海上稠油的开采过程中可能会出现较多的蒸汽，因此对井口产生的压力和温度都超过了常规的石油开采井的标准。所以，对于海上稠油的开采过程要采用耐高温和耐高压的KR 系列井口设置。井口装置在实际的设计过程中使用了气式单闸板双面强制密封闸阀，这种设计结构能够有效地增加闸门的耐腐蚀性和耐压性，从而使水平井在高温、高压状态下也可以提高安全性能。

3 结语

综上所述，除了对相关的配套技术进行分析以外，还需要对生产中所使用的管柱以及防砂的要求进行合理的分析，才能保证提高施工的效果。尤其是在针对配套装置进行选择的过程中，要明确其具体的型号以及具体的材质，保障能够符合水平井后期的开采流程，同时还要在设计的过程中，使用更加优化的方案，提高油田海上稠油开采的生产量。