稠油冷采开发技术

稠油冷采开发技术

对于稠油油藏来讲,排砂冷采是指在没有人工能量补充的条件下,依靠天然能量,并通过调节压差使地层达到出砂,同时又保持地层骨架不被破坏,从而大幅度改善地层的渗透率,达到提高产量的过程。此过程由于有少量天然气的存在,通常伴随着泡沫油的形成,泡沫油在排砂采油的过程中起到了提供能量、降低粘度和携砂的作用。稠油冷采的主要做法是,不注蒸汽,也不采取防砂措施,而是在射孔后直接应用螺杆泵进行采油。因此它具有开采工艺简单、生产成本低、适用范围广的优点,根据加拿大和河南油田的实践经验,一般单井日产油可达8ｔ以上,采收率可达8%～15%。

1 提高采收率机理

多数稠油排砂冷采的实践者认为，冷采之所以能够大大地提高单井产量，主要依赖以下机理：

(1)大量出砂形成“蚯蚓洞网络,使油层孔隙度和渗透率大幅度提高,极大改善了油层的渗流能力;

(2)稳定的泡沫油使原油密度变得很低,从而使粘度很大的稠油得以流动;

(3)由于油层中产出大量砂粒，使油层本身的强度降低，在上覆地层的作用下，油层将发生一定程度的压实作用，使孔隙压力升高,驱动能量增加；

(4)远距离的边底水可以提供一定的驱动能量。

该技术最好应用于未开发过的新区,但也有许多在老区应用并取得成功的实例。如加拿大的Ｈｕｓｋｙ石油公司和ＰａｎＣａｎａｄａ石油公司,同时在常规采油的老井中引入冷采技术,在冷采的区块中钻加密井继续进行冷采,结果产量提高幅度达1～6倍(加密井产量达8ｍ3/ｄ),含水下降10～40个百分点。河南油田在注蒸汽热采的老区钻加密井进行冷采也取得了良好的效果,表现出该技术在老区也具有较好的适应性。

2 出砂冷采主要影响因素

（1）出砂的影响

一般来说，在生产初期含砂量会很高，通常在20%以上，有的甚至达到40%以。但在半年至一年后，含砂量会逐渐减少，并趋于稳定，一般为1~3%，而原油产量则稳步上升。因此要想得到较高的产能，就要做到诱导出砂，激励出砂。（2）螺杆泵的影响

适用于高含砂量和高原油粘度的大排量螺杆泵的应用，是稠油出砂冷采取得成功和高效的最关键因素。螺杆泵应选排量在20~40m3/d的大泵。泵一般应下到射孔段底部以下1m左右的地方。

（3）射孔

稠油出砂冷采井采取大孔径、深穿透、高密度射孔，为了激励出砂，提高产量。孔径一般大于25mm，射孔穿透应在600mm以上，射孔密度为20~40孔/m，应避免射开相邻的水层或气层，以便防止蚯蚓洞延伸至水层或气层。

（4）油砂处理方法

在出砂冷采油田的开采成本，油砂处理费占很高的比例。冷采所产出的大量油砂需得到经济有效的处理。

（5）边底水及隔夹层或断层

3 基本开采特征

稠油冷采技术适用的油藏范围较广，对于油层厚度、原油粘度和油藏压力没有明显的限制,油藏的埋深以满足螺杆泵的扬程为宜。只要油层胶结疏松、地层原油中含有一定溶解气量,距边底水较远的稠油油藏均可采用该技术。

3.1 基本开采特征

➢产砂量大：由于油层胶结疏松,原油粘度高,携砂能力强,所以稠油冷采是一个大量产砂的过程,初期含砂一般达10%以上,平均单井累积产砂数百立方米。

产砂特征与以下几个因素有关：泥质与胶结物的缺乏与否；原油粘度；压降速度。砂子的大量产出是冷采获得高产的重要机理。

➢油井产液(油)量随产砂量的增加而大幅度增加

➢单井日产油量及采收率均有大幅度提高

一般来说，稠油冷采井第一个月平均产量为4m3/d以下，至第2个月时上升到5m3/d～10m3/d，以后迅速增加或稳中有升。

➢产出液呈泡沫状流动,井底流压低

➢蚯蚓洞具有方向性,延伸距离可达数百米

尽管地层内出砂通道的几何形态并不清楚，但从临井干扰现象可以看出，冷采过程中产生了具有方向性的、长距离的、高孔渗的通道。

3.2 技术策略

由于诸多原因，人们对稠油出砂冷采技术认识差异很大，一种观点认为稠油出砂冷采等同于螺杆泵采油，技术含量低；另一种观点认为大孔径、高孔密射孔会引起套管损坏和地层垮塌，产出原油含砂量高对设备磨损,作业频繁。这两种观点都制约了稠油出砂冷采技术的应用和发展。

表稠油出砂冷采技术策略与常规开采比较

4 激励油层出砂配套工艺技术

4.1大孔径、高孔密、深穿透复合射孔激励地层出砂技术研究

稠油冷采的技术关键,就是要采取积极的办法造成油层出砂。

4.2诱导油层出砂技术研究

根据稠油冷采矿场实际经验,油井投产初期将有较长一段时间不正常生产,产量非常低或根本不出液,继续生产不仅达不到工业产能,而且还会发生螺杆泵的干磨。此时,应想方设法使油井产液以诱导地层出砂。为此,河南油田根据油井生产情况研究开发了H-2和TO-4两种稠油冷采活化剂;应用了高能气体压裂和井下低频脉冲技术来诱导油层出砂。

4.3稠油冷采井下管柱研究

针对稠油冷采井下管柱存在的问题,设计了抽油杆安全接头、空心抽油杆分段冲砂器,配套完善了稠油冷采井下管柱,改进了螺杆泵地面驱动装置,研制了抽油杆扭矩测量仪,取得抽油杆抗扭性能指标,优化了稠油冷采螺杆泵抽油杆设计。

4.4井筒降粘技术

通过室内实验研究,优选出的井筒降粘剂为BSC系列降粘剂;降粘剂使用浓度为0.1%～0.5%,可以连续注入或分批注入,可以重复使用。该技术适应于特、超稠油或埋深较大的普通稠油、含砂量小于15%、含水20%～40%、抽油泵排液能力较高的油井。

4.5冷采混砂液处理及集输工艺

在广泛论证的基础上,提出采用一级沉降脱气、两步沉降除砂、两步活动洗砂的地面工艺流程。该工艺能够实现粒径0.042mm以上砂子的完全脱除, 除砂效率达99.4%。在清洗时间3min～10min的情况下,通过旋流强化洗涤,净化砂含油量在

0.03%～0.26%之间,均小于国家规定农用污泥0.3%的含油标准。

5 稠油冷采实例

5.1 矿场实例

80年代末90年代初,“冷采”这一概念被提出。1996年,加拿大已有20多家石油公司采用这项开采技术,稠油冷采井超过6000口井;单井日产油一般在3t～50t之间,采收率达8%～15%,最高达20%。Husky石油公司1998年有冷采井1100多口,冷采产量占稠油总产量的60%以上。

根据常规一次采油的机理去认识浅层稠油,单井日产油量一般在2m3/d以下,采收率一般不超过3%。但实际上经过出砂采油,单井日产油量可达10m3/d～40m3/d,为常规开采产量的数十至数百倍,采收率达8%～15%,是常规降压开采的5倍左右。

5.2 实验实例

1 河南油田

表1古城油田泌125区层油砂样室内实验结果

6 结论与认识

1 出砂冷采产量高，开发成本低