水平井分段完井均衡注汽技术研究与应用

摘要：针对辽河油田稠油区块非均质性严重、水平井注汽运用不均、汽窜严重，同时筛管方式完井，筛管外与油层裸眼之间无分隔，整个水平段互相连通为一个整体腔室，注汽过程中蒸汽在管外窜流干扰，导致水平段油藏动用不均，蒸汽局部突进严重的问题，开展水平井分段完井分段注汽技术研究，运用分段完井、分段注汽工艺，实现储层单元按需配注，达到均衡注汽提高储层动用程度的目的。

关键词：水平井注汽;长水平段;均衡注汽;筛管完井

1 引言

近年来，水平井蒸汽吞吐[1][2]技术在稠油开釆中所占比重越来越大，与常规直井相比，水平井可以有效增加注入蒸汽与油藏的接触面积，增大油层吸汽量，使整个油层得到充分的加热，油藏采油量与油汽比得到显著提高，可提高生产能力、加快开釆速度，降低底水锥进，在油藏开采初期，有着投入较小，采收率高的优势。

辽河油田稠油区块油层非均质严重，且大部分区块已进入开发中后期，常规热采技术实现持续稳产压力巨大，水平段动用不均、过早见汽/水的开发矛盾凸显，大部分井存在一定程度的汽窜问题，严重影响采收率和开发效益。如何调整蒸汽、稠油和底水的流入/流出动态，改善注汽效果，提高油藏动用程度是稠油稳产急需解决的关键问题。

2 多脉冲双管均衡注汽技术原理

脉冲均匀注汽管柱结构示意图如下图所示，脉冲均匀注汽管柱主要部件包括井下蒸汽分配器、脉冲注汽管、中心管以及高温皮碗封隔器等。蒸汽分配器用于连接工作筒与中心管，同时还起到分配压力和蒸汽流量的作用。可以通过控制孔的大小来控制蒸汽注入量，并消除储层压力差的影响，是整个管柱中非常重要的部分。脉冲管是实施均匀注汽的主要部件，其管壁上分布着大小和密度不一的孔眼。

蒸汽注入过程中，蒸汽由上部保温管到达蒸汽分配装置，通过蒸汽分配器的调节，蒸汽分别进入多脉冲外管和中心管。进入外管的蒸汽根据多脉冲喷嘴的分布频度向储层注汽，进入中心管的蒸汽向趾部进行注汽，从而实现蒸汽同时在水平井跟部和趾部的均匀注汽。

3 注汽工具优化设计

多脉冲管本体采用N80材质，在本体上设计有耐腐蚀的特种钢射流喷嘴[3]。喷嘴的孔径大小及其数量根据地质需求，由计算模型优化得出。

中心管为多脉冲同心管的内管柱，内管柱是脚尖蒸汽注入的通道，并且与注汽外管形成环空，对内管的蒸汽起到保温作用。所以内管的热损失可以忽略不计。中心管采用N80材质，保障高温条件下符合注汽标准。外管喷嘴设计成一个注射孔周围多个分射孔的结构，主要作用是根据地层需求，调节沿程注入蒸汽流量。

4 注汽参数优化设计

针对小洼油田老井多井段汽竄、长井段存在盲射段导致开发效果不佳、水平段沿程吸汽不均的问题，开展了多脉冲双管选择性注汽热采理论计算及生产软件的研发，构建了垂直井筒沿程热物性参数及热损失计算模型、水平井筒沿程热物性参数及热损失计算模型、地层加热区半径与产能模型，实现了多脉冲双管选择性注汽过程模拟及波及体积预测，并完成了多脉冲双管选择性注汽工艺完井及热采参数优化设计.

在此基础上开发了优化设计软件“SMART-01”。主要用于计算注汽井筒中的压力分布、干度分布、压降分布以及参数敏感性分布。根据注汽工况及参数，可计算出井筒中的压力、干度、压降、温度分布规律。优化设计井下注汽管柱机构，优化外管注汽孔数、分布以及外注汽管和内注汽管的流量分配。参数的敏感性分析，对注汽时间、井口压力、井口干度以及注汽速度进行参数敏感性分析，为注汽方案设计提供依据，并可及时了解注汽动态。

5 现场应用

5.1基础数据

WH7井为小洼油田新井，水平井悬挂器位置1320m，完钻井深1906m，井眼尺寸Φ177.8mm。该井为三开水平井，最大井斜90°。A点位于1595.07m，B点位于1906m，水平段长310.93m。Φ339.7mm表层套管下至201.62m，Φ244.5mm技术套管下至1472.07m，油层套管采用Φ177.8mm光管配合筛管完井下至1906m。

5.2注汽工艺方案

针对水平段长度超过240m的水平井，建议选择“多脉冲双管选择性注汽工艺”，即在分段注汽基础上结合外单管沿程配注与双管两点预热方式，降低热损耗实现内管保温功能，提高蒸汽品质。配套分段注汽软件设计方案，可针对油藏特点按目标段需求选择注入参数，增加热半径纵深长度，解决长水平段尖端动用矛盾，实现长井段均匀注汽，延长水平段有效动用长度。本文以WH7井为例制定施工方案。

5.3现场应用及效果

WH7井注汽井段长，利用常规注汽管柱，水平段吸汽不均匀，采用双管注汽可改善吸汽剖面，提高油井注汽效果。双流道注汽解决了“跟趾端效应”，提升全水平井段的蒸汽波及体积。插管密封装置顺利插入，单双管转换装置安全接入。15：00-21：00完成上部直井段的管柱下入工作，完成WH7井双管多脉冲均衡注汽技术现场试验，实现储层蒸汽尖端注入，解决蒸汽沿程热损失与末端动用差的矛盾，提高储层横向动用效果。

6 结论及认识

（1）开展了端部效应研究，根据稠油油藏状况，结合注汽前流温流压剖面测试，利用计算机辅助软件优化设计，配汽点的注汽参数进行定量优化，指导日后方案设计。创新提出了双流道注汽+多脉冲喷嘴工艺。优化设计了耐高温封隔器，有利于形成蒸汽腔，实现水平段均匀配汽。

（2）高能喷管的引进与应用

为了实现精细化注汽，改进应用了高能喷管，增加配注点的个数，达到分段注汽、均匀注汽的目标，提高油藏水平井段动用程度。通过优化高能脉冲喷射管的位置，可以调整动用不均热采水平井的吸汽剖面，改善开发效果。

（3）针对该项目配套设计了 “多脉冲双管注汽优化软件”。该软件能够对多脉冲双管注汽的注汽管柱结构进行优化设计，帮助调控内外管的注汽参数。

参考文献：

[1]明辉.水平井吞吐效果影响因素研究及治理对策[J].中国化工贸易.2019，11（1），153

[2]刘春泽，程林松，刘洋，庞占喜.水平井蒸汽吞吐加热半径和地层参数计算模型[J].石油学报，2008，29（1）： 101-105.

[3]胡英才，刘若虚，李家明.易起式水平井均匀注汽管柱的研制与应用[J].石油钻采工艺， 2014，36（6）：94-96.

作者简介：丁一铭，男，1988年12月出生于黑龙江省绥棱县，汉族，工程师，2012年毕业于东北石油大学，现于中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司从事采油工艺工作

中油辽河油田分公司金海采油厂  辽宁 盘锦  124010