加拿大稠油钻完井工艺技术

加拿大稠油钻完井工艺技术

近年来，在中国渤海海域发现了大量中小型稠油油田，其中sz36-1、qwd32-6和nb35-2油田的储量已投入开发。这些油田的开发基本上采用的是稠油冷采开发技术,已取得了良好的效果,为海上稠油油田开发积累了经验。渤海稠油油田开发中遇到的主要问题是储层为疏松砂岩,海上钻完井作业费用昂贵。采用砾石充填防砂方法解决了地层出砂问题,但砾石充填防砂井表皮系数大,油井产量受到影响;采用优快钻井技术显著降低了钻完井作业费用,提高了钻井效率,但是缺少新的解放油井产能的技术,缺乏进一步减少油层污染的技术。加拿大稠油开发技术水平代表了当今世界稠油开发技术水平,其钻完井工艺技术的发展极大地推动了稠油油田开发进程,有许多技术值得我们学习和借鉴。1拿大稠油油藏储层加拿大目前的石油储量排名沙特阿拉伯之后居世界第二位,其中稠油和沥青的储量为278×108m3。加拿大稠油油藏储层大部分是疏松砂岩,埋深一般较浅。在稠油开发方面,加拿大在科研与生产上均取得了令人瞩目的成果,特别是在利用稠油热采技术、裸眼筛管和膨胀筛管完井技术、多底井分支井技术、连续油管技术等开采稠油方面取得了显著成效。对于渤海稠油开发而言,上述技术中最具技术推广和应用前景的主要有以下几项。1.1稠油热采技术1.1.1水平井生产工艺流程蒸气辅助重力驱油技术实施方法如下:钻双水平井,上面的水平井作为注入井,下面的水平井作为采油生产井,生产时在注入井里加入蒸气,蒸气注入地层后,其热力降低了稠油粘度,在重力作用下,稠油下行进入到下面的生产水平井井筒,再用举升的办法进行生产。这种技术广泛用于加拿大的稠油开采,其显著的优势是:(1)该采收率显著提高采收率可由常规冷采的5%~15%提高到17%~25%。(2)该采样速度显著增加单井产量由79.5m3/d提高到238.5m3/d。1.1.2层压技术与其他稠油开采技术相比,注气火烧油层技术的最大特点是在油藏内部产生热量,热能利用率高,近年来该技术已得到很大的发展,正在成为现场实用技术方法。1.2裸眼切缝管和膨胀管完井技术1.2.1管井的完井技术加拿大的稠油油藏埋深一般较浅,通常情况下垂深在600~800m,储层大部分是疏松砂岩,用常规完井方法难以达到很好的完井和生产效果。因此,加拿大的大部分稠油油田均采用裸眼割缝管完井或裸眼膨胀筛管完井技术,并且割缝管目前大有取代绕丝筛管的趋势,并取得了很好的效果。裸眼割缝管完井技术主要优点如下:①无需砾石充填,可免去繁琐的充填程序及砾石充填过程中的作业风险;②能降低完井费用,提高完井效率;③可减少对油藏的污染,最大限度地解放油井的生产能力。1.2.2膨胀筛管完井技术(1)膨胀尾管挂完井技术主要是通过投球注入水泥然后憋压坐挂,膨胀尾管挂取代通常的卡瓦式尾管挂,注水泥与坐挂可一次完成。(2)对于在完井过程中存在多套油水体系及泥岩夹层的情况,可以采用膨胀筛管完井技术。膨胀筛管完井技术优点是:①用于裸眼完井方式,无需砾石充填等繁杂的完井工艺,可减少完井费用;②可延长油气井寿命;③能减小生产压差,增大油井过量面积。该项技术的发展主要依赖于两个方面的重要的技术进步:一方面是井下测量和旋转导向工具的进步,另一方面是完井技术的逐步成熟。2高效、低成本钻完井技术渤海稠油油田开发以优快钻井为先导,在此基础上,针对油藏特点,在充分利用高效、低成本钻完井技术提高采收率方面进行了探索和尝试,并取得了可喜的成效。渤海稠油油田开发主要采用了以下技术与措施。2.1钻发挥好首先在SZ36-1-C2井进行了多支井技术应用实验。该井原本产量很低,通过钻多支井,产量达到110m3/d。在此基础上,在SZ36-1油田又陆续钻了一批多支井,对低产井进行改造,增产效果明显,取得了很好的效益。2.2mwd、lwd旋转导向钻系统主要使用于215.9mm井眼在水平井段钻穿油层,分支井数多以2~4支为主,产量比改造前普遍提高,是周边低产井的2~5倍。2.3关于防砂充填井完井方式多采用裸眼+优质筛管完井,不进行砾石充填,支井眼不下筛管。对于必须采用砾石充填防砂井,尽可能采用压裂充填防砂(这种防砂作业成本比裸眼+优质筛管要高)。从目前完井后投产效果分析,裸眼筛管完井好于压裂充填,压裂充填好于高速水冲填。2.4相应增加防砂粒的比例适当放大防砂的粒级尺寸,可避免地层中微小砂粒堵塞近井壁及筛管的筛网周边,实践表明这样做能放大产能。2.5综合技术措施对老井侧钻分支井在埕北油田收到了很好的效果。利用侧钻水平分支井技术,动用了许多过去没能动用的储量。在埕北油田钻井3口,井身结构是177.8mm套管+114.3mm套管+114.3mm筛管,其中A22h井增油效果明显,产量达到110m3/d,是原老井的11倍。这些井的完井方式相对复杂,套管开窗部分的窗口是以水泥封隔,油层以上的盖层以分级注水泥方式半程固井,油层段则是下优质筛管完井。此外,在完井技术上,采用了优质筛管完井,在钻进油层以前采用油基泥浆,以尽量减少对地层的污染,获得了较高的产能。采取以上综合技术措施以后,渤海稠油油田开发增产效果明显。过去通常条件下每口井原油产量在100m3/d左右,在新油田开发中,采用综合配套完井技术以后,出现了A11和A12等一批高产井,其高峰产油量达800~1600m3/d。3重视连续油管技术的应用,不断提高采收率向单井要产能,向钻完井技术要产量,是渤海稠油油田开发亟待攻克的难题。加拿大稠油开发中有许多技术值得我们学习和借鉴。(1)蒸气辅助重力驱油技术在加拿大得到应用与发展是缘于其丰富的天然气资源。对于我国渤海油田稠油开采而言,需要大量的天然气作热源,普遍推广有一定的困难,应有选择、有针对性地使用。(2)随钻测量和旋转导向钻井技术的发展推动了加拿大稠油开发。钻分支井、多底井和蒸气辅助重力驱油的成对水平井,对水平井技术和旋转导向工具系统都提出了更高的要求,我们应加快装备这些工具的进程。(3)连续油管技术在海上稠油油田有着广阔的应用前景。该项技术在我国虽有应用,但利用率不高。从降低油田作业费用角度出发,应大力推广和应用这一技术,特别是在油田开发后期。连续油管技术的主要特点是:①体积小易于搬迁,在海上作业有很好的适用性,有3条工作船和平台吊车就可以实现海上运输和送抵作业平台。②适于许多条件下的井下增产作业,如气举、替喷、防砂筛管的解堵、冲砂、酸洗,近年来还发展了利用连续油管下电泵技术。③不用动井下管柱,作业效率高,同时安全性也大为提高。④在欠平衡钻井和钻定向井方面也有很好的应用,并且在作业安全与效率方面发挥着重要作用。(4)分支井、多底井技术的发展对于稠油油田提高采收率和提高单井产能至关重要。国外多底井技术发展迅速,并且在井下工具和技术规范上已系列化,技术也相对成熟。我国稠油油田开发中已逐步开始应用多底井、分支井技术,在提高油井产量和改善油田开发效益上取得了可喜的成效。“十五”期间,我们在旋转导向钻井技术和膨胀管定位分支井技术研究方面,积极开展了具有独立知识产权的研发工作,有的技术已经在海上油田开始应用,膨胀管定位技术在渤海埕北油田已成功钻完2口井,目前正准备在渤海再钻另外2口井。推广应用和继续发展这些技术,将会推动我们在稠油开发领域的进步和发展。(5)从技术难度上看,渤海稠油油田开发要比加拿大容易。在技术研究领域,应该学习和借鉴加拿大的经验和做法,进一步调动科研机构、大学、企业三者之间的积极性;在科研投入上,政府和企业应该有共同投资开发研究的机制,以促进科研成果的转化。(6)目前国外膨胀管技术发展日趋完善,不仅在套管而且在筛管上,都可以使用该项技术,实施该项技术的优越之处在于:增加油井产能,降低防砂费用,避免水平井砾石充填作业风险。我国在这一技术应用领域,还应加大力度。(7)目前,中海油已组建了稠油提高采收率重点实验室,并且于2004年开始开展了对渤海稠油油田提高采收率问题的研究和探索。在渤海SZ36-1地区开展了单井注聚合物试验,通过一年多的矿场试验,已经见到了初步成效,J3井见到明显的增油控水效果,截至2005年底,增产原油