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【石油技术】稠油出砂冷采工艺技术

稠油出砂冷采技术的基本原理,即不注热量、不防砂,利用螺杆泵将原油和砂一起采出。

包括两个最重要的开采机理,

一个是形成“蚯蚓洞”,即通过此种方式使砂子大量的产出,油层中产生“蚯蚓洞”,使得孔隙度和渗透率大幅度提高。

二是形成泡沫油,随着溶解气与原油成泡沫油状同时产出,既可以保持“蚯蚓洞”的稳定,避免了底层原油脱气,延长稳产时间,溶解气又给原油提供了内部驱动力量,降低了原油的粘度,更有利于原油流动。

稠油出砂冷采技术的适用条件

稠油出砂冷采技术较适用于胶结疏松的稠油油藏,此油藏的物性是油层胶结疏松,原油粘度高,高粘度的原油可以将疏松的砂子一起携带出来,形成“蚯蚓洞”,增加油层孔隙度和渗透率。选用稠油出砂冷采技术一般取决于以下几个方面的条件:

(1)油藏埋深。油藏埋深应大于300米,油层太浅就会能量不足;而上限的标准主要取决于举升技术的水平,如果应用井下驱动螺杆泵会对油层深度上限放宽要求。

(2)油层厚度。出砂冷采的油层厚度应大于3米,油层太薄既不利于经济效益的最大化,也不利于蚯蚓洞网络的形成。

(3)油层压力。由于出砂冷采技术利用了地层能量,所以初始油层压力不应太低,压力越高越易造成较大的压力下降,这对出砂以及泡沫油的形成有利。

(4)原油粘度与密度。原油粘度与原油携砂能力以及泡沫油的稳定性有关,粘度越高其携砂能力越强,所形成的泡沫油越稳定,目前证明的采用此技术的最好的粘度大致在1000~50000mPa.s,脱气原油密度为0.92~0.98g/cm3。

(5)原始溶解气油比。出砂冷采的稠油油藏应含有一定的溶解气量,因为溶解气能使地层中形成稳定的泡沫油,使原油膨胀,不但可以提供驱动力量,而且可以提高采收率。

(6)粘土胶结物含量。粘土胶结物含量越少,油层胶结越疏松,更容易造成出砂。

(7)初期含水量与底水。初期含水量要小于40%,含水越高,携砂采油的能力越低;底水的存在有两种影响,一方面它为原油提供内部驱动力量,另一方面如果底水一旦进入井筒,出砂冷采就无法进行。

(8)所适用的开发阶段。最好应用于未开发过的新区,或是老区新层系。这是因为一是这样的区、层初始压力较大;二是初期含水较小;三特别是老区块要注意蒸汽吞吐后的衰竭程度。

稠油出砂冷采工艺技术

出砂冷采技术适用于大部分稠油油藏,该技术在具体实施过程中,与所采用的工艺技术手段密

切相关。具体包括:

(1)完井。出砂冷采井一般采用7in套管完井,环空注水泥固井,水泥上返至地面,油井不采取任何防砂措施。

(2)射孔。稠油出砂冷采井采取大孔径、深穿透、高密度射孔,目的是为了激励出砂,从而提高产量。孔径一般为25mm,孔密为25-40孔/m,以防止射孔孔道末端砂堵而形成砂桥,有利于蚯蚓洞的形成;采取高能量大炮弹造成深穿透是为了提高孔道末端的压力梯度,穿透深度应在600mm以上。

(3)地面驱动系统。螺杆泵的地面驱动系统包括马达、减速器、驱动头。

稠油出砂冷采影响因素分析

(1)出砂的影响。一般来说,运用稠油出砂冷采技术的井在生产的初期含沙量会很高,通常在20%以上,有的甚至达到40%以上,但在半年到一年以后,含砂量会逐渐减少,并趋于稳定,一般为1%~3%左右,而原油产量则稳步上升。因此我们这时候采取的措施应诱导出砂,激励出砂。通常会采取以下做法:粘土与胶结物的含量高会减少砂粒的运移;较低的原油粘度会减小油与砂粒之间的拖拽力,不利于砂的产出;产出液含水高不利于油砂混合物一起产出;油层压力下降速度越快越容易出砂,并有利于泡沫油的形成。

(2)溶解气的影响。生产过程中,随着井底压力的降低,形成了泡沫油。由于稠油中胶质、沥青质含量高,包裹气泡的油膜强度大,故泡沫油可长时间保持稳定。实际生产时,应尽量降低生产井井底压力,提高压降幅度和压降速度。

(3)边、底水、气顶等因素的影响。从实验室机理和实际生产情况来看,下伏水层或边水的存在,会为出砂冷采带来一部分内部驱动力量,但油井应选在有大面积连续隔层的地方或远离边水的位置,以防止蚯蚓洞形成后水的侵入。出砂冷采井最好无气顶存在,另外,若油层上部有水层,射孔应避开上部几米油层以防该层破坏;有底水时,应避射底部几米油层。

(4)螺杆泵的影响。出砂冷采的螺杆泵一般应选排量为20~40m3/d的泵,也可以根据油层厚度或产液能力及时调整更换其他排量的泵,其地面驱动配套设备也要相应调整,以适应扭矩增加的需要。泵的位置一般下到射孔处以下1米左右的地方。

地面集输及脱砂处理

稠油的携砂冷采技术的地面集输工作与其他集输方式的处理方法大致相同,就是在油砂处理上

略有不同,这里就相关部分作简要介绍。地面集输及脱砂处理大致可分为以下几个部分:

(1)井口技术方法。就是在井口设置大罐,产出流体直接进入大罐,罐中装有U形加热管,经大罐加热沉砂处理后的乳状液被送往集输站。

(2)井口管网。油管头与大罐之间应采用粗管线、大弯度连接方式,宜采用外径φ88.9mm(3in)的管线,以小弯度连接。

(3)油砂处理方法。稠油出砂冷采过程中,初期产出液含砂量一般高达20%~60%。稠油出

砂冷采井普遍在地面架设高架罐。产出流体进入储油罐后,发生脱气和重力分异,各种物质在储油罐内成层状分布,储罐相应部分相应部位分别连接有防控、输油和输水管线。油、气、水输走之后,则储罐底部只剩下砂子和“粘稠混合物”。然后通过真空抽提方式将它们从储罐底部抽出来。其中的砂子含有1%~5%的稠油。

几个关键技术点

相比其他采油技术,稠油出砂冷采技术有着很多的优势:开采成本低、具有一定的产能优势、风险较小,适用于胶结疏松的稠油油藏。在具体的生产实践中,该技术需要注意几个关键技术点:激励出砂,是确保出砂冷采成功的最为关键的因素,主要做法是提高射孔密度,采取大孔径、能量高的射孔弹;控制好生产压差,如果能在生产中造成较大的压降,那么泡沫油的稳定性就越强;在采油工艺方面,抽油杆与油管之间的缝隙应尽可能大,以减小深度原因导致的较大的摩擦阻力;从生产的实际情况来看,油砂处理的成本占整个操作成本的较大部分;采用出砂冷采的稠油井生产结束后,目前很难用其他方法接递生产。总之,对不宜注蒸汽开采的浅层胶结疏松稠油油藏不失为一种有效的开采方式。