【正文】 O2， CO2 腐蝕 。 B7 注入能力下降。 A20 地層堵塞，可能是由于石蠟沉淀或地層淤 泥造成。 A11 地下地層結(jié)垢，可能是由于燃燒使硫生成 使用磷酸酯作為解堵劑處理，降低沉淀含提高熱采水平井火驅(qū)開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù)研究 29 硫酸鋇、硫酸鍶等化合物。 A3 每 6 到 18 個(gè)月注入器的篩孔中形成瀝 青質(zhì)。隨著燃燒前緣迫近生產(chǎn)井 ， 采出液的溫度增高 ， 從油套管環(huán)空注入適當(dāng)?shù)乃岳鋮s產(chǎn)液 ， 將井底溫度控制在 160℃ 以下 ， 可以在一定程度上減輕腐蝕 。 （ 4） 完井 采用 套管射孔完井 [14]， 套管為 H J55 和 K55 等級(jí)的材料 ， 可使用不銹鋼襯管生產(chǎn)井 ， 使用礫石填充防砂相比注入井更普遍 。燃燒區(qū)域使用具有熱穩(wěn)定性的水泥漿， 使用注入井相同的水泥。 表 國(guó)外一些項(xiàng)目生產(chǎn)井使用的完井技術(shù) 統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng)目編號(hào) 完井情況 項(xiàng)目編號(hào) 完井情況 套管（英寸） A2 85/8，至產(chǎn)層頂部 A5 85/8，至產(chǎn)層頂部 A7 7 A8 51/2 A9 51/2 A10 7，至產(chǎn)層頂部 A11 51/2(14 lbm/ft K55) A13 7(23 lbm/ft K55) A17 51/2(J55 STC) A18 7(J55) A19 7(17 lbm/ft H40 STC) A24 95/8 裸眼完井 A1 篩管， 60 篩眼孔槽 A2 85/8in， 60 篩眼孔槽篩管 A5 85/8in， 60 篩眼孔槽篩管 A6 85/8in， .， 43/4in， 槽篩管。 為避免上述問(wèn)題的發(fā)生，需要一套實(shí)時(shí)的井下監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)獲得油層的燃燒信息， 得出最佳的注氣速度，保證開(kāi)采的高效進(jìn)行。 如圖 和圖 所示注氣速度過(guò)大和過(guò)小，均會(huì)影響生產(chǎn)。 如前所述 ， 高溫可動(dòng)油經(jīng)水平井產(chǎn)出會(huì)使水平井段所處條帶的溫度升高 ， 當(dāng)該處溫度升高到一定程度后 ， 一旦氧氣從水平段突破 ， 發(fā)生高溫氧化 （ 燃燒 ） 則難以避免 。套管使用J55 等級(jí)和 K55 材料 。 抗腐蝕性能見(jiàn)下表 。使用石墨（天然碳纖維、礦棉渣）和變高嶺石（硅酸鋁）配制的具有熱穩(wěn)定性的高稠水泥漿在高熱循環(huán)溫度下 （ 450℃ ） 對(duì)抗壓強(qiáng)度和流體滲透率沒(méi)有顯著的負(fù)面影響，從而適合充填到燃燒區(qū)域。 表 國(guó)外一些項(xiàng)目注入井使用的完井技術(shù) 統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng)目編號(hào) 完井情況 項(xiàng)目編號(hào) 完井情況 套管 完井 （英寸） A2 J55 A3 7 or 51/2 ，無(wú)預(yù)加應(yīng)力 A5 51/2 A6 7，在砂巖頂部 A7 85/8 A8 7 A9 51/2 A10 7(23lbm/ft, K55) A11 51/2 A13 41/2()51/2(J55) A17 85/8 A18 7(J55) A19 7(17lbm/ft H40 STC) A24 7 裸眼完井 A2 多孔割縫襯管 A4 割縫襯管 A6 51/2in.(J55 lined, 尾管 ) A24 31/2 尾管 射孔完井 A1 射孔直徑 1/2in. A5 射孔直徑 1/2in. A8 41/ A9 距 底部 10 到 12 英尺射孔 A10 距底部 10 到 20 英尺每英尺 4 個(gè)孔；也在上部 10 到 12 英尺 ,使用張力封隔器分隔 A11 3354 米到 3364 米段每英尺 2 孔 A13 篩孔上 30 英尺使用無(wú)眼封隔襯管防止套管靠近高注入壓力 A17 篩孔上 13 英尺使用無(wú)眼封隔襯管 A18 一個(gè) 5 英尺的致密層將其分為相 反的兩個(gè)區(qū)間 A19 49 英尺厚的產(chǎn)層上部 34 英尺的區(qū)域每英尺 4 個(gè)孔 用鋼種類(lèi) 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 24 A4 304 SS* 尾管 A7 SS 套管底部 30 英尺 A13 用抗腐蝕管穿過(guò)產(chǎn)層 水泥 A3 高溫油井水泥 A8 H 級(jí)水泥中加有 4%的凝膠尾部加入含 40% 硅粉的 Lumite 水泥 A9 少量的常規(guī)水泥，其后為高粘度 高溫水泥 A10 100 袋 50/50 Pozmix H 級(jí)水泥加入40%的含有 40%硅粉的 Lumite水泥 A11 2910英尺到 2559英尺使用耐熱水泥 A17 高溫油井水泥 A19 2:1 比例的 poxmix 和含 8%%R5 的耐熱水泥 油管 A5 在輸入端上部為 27/懸掛 A8 熱采井里面的套管 A9 1 英寸的測(cè)溫孔 A10 27/；之 上封隔為水的注入 A13 23/, 在底部 10ft Incoloy 接頭 上部是可塑性包裹接頭。 提高熱采水平井火驅(qū)開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù)研究 23 3 提高火燒油層 開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù) 完井技術(shù) 的優(yōu)選 前面已經(jīng)提到過(guò)，完井所需要面對(duì)的問(wèn)題主要為 高溫、 CO2 腐蝕、氧化腐蝕、點(diǎn)火方法、注氣 速度和油層 出砂等問(wèn)題。顯然 m 點(diǎn)的溫度高于 n 點(diǎn)的溫度，所以燃燒前緣在 m 點(diǎn)的燃 燒速度比 n 的燃燒速度快。 圖 燃燒前緣各自傳播速度不同 由于各層燃燒前緣傳播的速度不同 （如圖 所示 ） ，所以會(huì)形成類(lèi)似指 進(jìn)的燃燒前緣 ，如圖 所示 。所以水平注入井在油層點(diǎn)燃后可以在短時(shí)間內(nèi)形成穩(wěn)定的燃燒前緣，以面的方式向遠(yuǎn)處傳播 ， 如圖 所示 。 圖 水平井 水平井組合垂直剖面圖 （只畫(huà)出了兩口水平生產(chǎn)井） 水平注入井使用多點(diǎn)注氣的方法，這種方法會(huì)不會(huì)給油層點(diǎn)燃帶來(lái)新問(wèn)題呢？通過(guò)分析，水平注入井的點(diǎn)燃并不需要實(shí)施“多點(diǎn)點(diǎn)燃”。 圖 水平井 水平井組合剖面 提高熱采水平井火驅(qū)開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù)研究 19 水平井?dāng)U大了與底層的接觸面積，所以水平注入井采用多點(diǎn)注氣的方法可以擴(kuò)大注氣控制面積，可以將直井注入井的線(xiàn)式驅(qū)動(dòng)改善為面式驅(qū)動(dòng)。 水平井 水平井組合 在傳統(tǒng)的火燒油層技術(shù)中，已經(jīng)存在 水平井 水平井組合 下 將水平作為 注入 井的開(kāi)采方法，但是傳統(tǒng)的火燒油層技術(shù)并不能很好的發(fā)揮水平注入井的優(yōu)勢(shì) ，加上實(shí)施的技術(shù)很復(fù)雜，所以收效甚微 。 該技術(shù)只在燃燒前緣形成窄的可動(dòng)油帶 ， 可動(dòng)油帶沿水平生產(chǎn)井的方向 ，其大小主要由冷而粘的稠油的密封性能決定 。 圖 將注氣位置選為油層上部效果最好 需要注意的是 ， 高溫可動(dòng)油經(jīng)水平井產(chǎn)出會(huì)使水平井段所處條帶的溫度升高 ， 當(dāng)該處溫度升高到一定程度后 ， 一旦氧氣從水平段 突破 ， 發(fā)生高溫氧化 （ 燃燒 ） 則難以避免 。 然而 ， THAI 過(guò)程中的強(qiáng)制流動(dòng)機(jī)理和重力輔助機(jī)理可以完全控制或減弱這種現(xiàn)象 ， 這使得 THAI 技術(shù)在稠油開(kāi)采中的應(yīng)用前景更加廣闊 。理想狀態(tài)下冷稠油粘度很高 ， 基本不流動(dòng) ， 沿水平井形成了一道天然擋板 ， 阻 擋提高熱采水平井火驅(qū)開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù)研究 17 氣體進(jìn)入 ， 冷稠油形成了粘性阻擋層 ， 阻擋氣體流入下游區(qū)域 ， 這正好與傳統(tǒng)的油藏開(kāi)采技術(shù)相反 。 被加熱的原油借助重力作用迅速下降 ， 到達(dá)生產(chǎn)井的水平段 ， 不用從冷油區(qū)內(nèi)流過(guò) ， 實(shí)現(xiàn)了短距離驅(qū)替 ， 克服了傳統(tǒng) 火燒油層 技術(shù) 中使用垂直注入井與生產(chǎn)井過(guò)程中驅(qū)替距離長(zhǎng)的缺點(diǎn) 。 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 16 火燒油層 新 技術(shù) 直井 水平井組合 近幾年 ， 國(guó)外 提出了 以直井 水平井為基礎(chǔ)的 從水平井腳趾到腳跟 注空氣 的 火燒油層 新 技術(shù) （ THAI） [10]， 可以利用水平井實(shí)現(xiàn)火驅(qū)輔助重力泄油 （圖 所示 ）。更重要的是，這種開(kāi)采方式至始至終都不能實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)井 的 穩(wěn)定生產(chǎn)。注入井停止注氣，生產(chǎn)周期結(jié)束。 到了生產(chǎn)末期， 燃燒前緣距離生產(chǎn)井已經(jīng)相當(dāng)接近，燃燒產(chǎn)生的高溫將逐漸影響生產(chǎn)井，隨著生產(chǎn)井的溫度越來(lái)越高，對(duì)生產(chǎn)井的影響也越來(lái)越明顯。此時(shí)原油的品質(zhì)也發(fā)生了變化，由于燃燒產(chǎn)生的高溫使重質(zhì)原油發(fā)生裂化反應(yīng)生成輕質(zhì)的原油，油井產(chǎn)出油的品質(zhì)也會(huì)越變?cè)胶?。產(chǎn)出的原油帶有少量的燃燒生成氣體（如 CO SO2），仍然需要一些井下設(shè)備將油從井底抽出來(lái)。也就是說(shuō)，在油層點(diǎn)燃后 生產(chǎn) 初期的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)（燃燒前緣的一般推進(jìn)速度為 每天 幾厘米至十幾厘米 ，與油層性質(zhì)有關(guān) ），生產(chǎn)井都不會(huì)因火燒油層產(chǎn)生的混合驅(qū)動(dòng)而出油。這 4 種組合下的生產(chǎn)方式都存在一個(gè)相同的問(wèn)題，阻礙了火燒油層技術(shù)的發(fā)展和采收率的提高 ，如 圖 所示。所以，在傳統(tǒng)的火燒油層技術(shù)中，水平井用作注入井的反向直井 水平井組合并未被使 用。直井 水平井組合比直井 直井組合的井?dāng)?shù)有所減少，采收率有所提高。如下圖： 圖 直井 直井組合（九點(diǎn)井網(wǎng)） 圖 直井 水平井組合 提高熱采水平井火驅(qū)開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù)研究 13 圖 直井 水平井組合（反向） 圖 水平井 水平井組 合 直井 直井組合以九點(diǎn)井網(wǎng)為例， 如圖 所示 ， 中心為一口注入井，四周 8 口生產(chǎn)井。另外，不止是生產(chǎn)井存在出砂問(wèn)題，在注入井停止注氣的間歇也存在出砂問(wèn)題，這些都 需 要 有相應(yīng) 完井 措施來(lái)應(yīng)對(duì) 。在火燒油層實(shí)施前，應(yīng)充分考慮到這種腐蝕問(wèn)題，有針對(duì)選擇可行的完井措施和防治措施，保 證火燒油層過(guò)程的順利進(jìn)行。 有關(guān)反應(yīng)如下 ： CO2+H2O→H2CO3 →H++HCO3 （ ） SO2+H2O→H2SO3→2H++SO32 （ ） 2H2SO3+O2→2H2SO4→4H++2SO42 （ ） 2H++Fe→H2↑+Fe2+ （ ） 4Fe2++O2+10H2O→4Fe(OH)3↓+8H+ （ ） 主要表現(xiàn)為 ： 注入井濕式火燒過(guò)程中 ， 空氣與水交替注入所引起的氧腐蝕 。 （ 2） 生產(chǎn)井在高溫條件下的酸腐蝕及氧突破造成的氧 化 腐蝕。 圖 實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的被燒毀的水平井段 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 10 在火燒油層實(shí)施過(guò)程中，我們希望溫度盡可能的小，以減小對(duì)完井及其工具的影響；但我們又希望溫度盡可能的高（在一定范圍內(nèi)） ，這樣充分發(fā)揮 火燒油層的高驅(qū)替效率，裂化重質(zhì)組分，提高產(chǎn)出原油 質(zhì)量 的優(yōu)勢(shì) 。 另外，完井時(shí)使用的水泥和套管在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是否能承受住高溫的影響也對(duì)火燒油層過(guò)程至關(guān)重要。這些都是在完井時(shí)需要克服的問(wèn)題。因此，為縮短點(diǎn)火時(shí)間，提高點(diǎn)火的效率， 應(yīng)根據(jù)油藏的特點(diǎn)綜合考慮考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際與經(jīng)濟(jì)投入 ， 采用多種點(diǎn)火方式結(jié)合 ， 優(yōu)選 出最佳點(diǎn)火方案實(shí)現(xiàn)成功點(diǎn)火的目的。 在火燒油層點(diǎn)火的實(shí)施過(guò)程中，大多數(shù)情況下會(huì)對(duì)地層進(jìn)行能量補(bǔ)給以升高點(diǎn)火區(qū)域的地層的溫度。 而火焰加熱器 ， 特別是氣體燃料燃燒器 ， 不受深度的限制 ， 可以產(chǎn)生 100kW 以上的加熱功率 。 目前所采用的點(diǎn)火方式主要有自燃點(diǎn)火 、 化學(xué)點(diǎn)火和電點(diǎn)火三種方式 。 （ 6） 熱源 是運(yùn)動(dòng)的 ， 所以火驅(qū)井網(wǎng)、井距可以比蒸汽驅(qū)、化學(xué)驅(qū)更靈活。 （ 2） 有相當(dāng)于水驅(qū)的面積波及系數(shù) ， 但驅(qū)油效率比水驅(qū)高得多 。 熱水 、 熱汽 、 氣都能把熱量攜帶或傳遞給前方的油層 ， 從而形成熱降粘 、 熱膨脹 、 蒸餾汽化 、 油相混相驅(qū) 、 氣驅(qū) 、 高溫改變相對(duì)滲透率等 一系列復(fù)雜的驅(qū)油作用 。 火燒油層技術(shù)的 驅(qū)油機(jī)理 如圖 所示， 當(dāng)用空氣作氧源 ， 向注入井注入熱空氣提高熱采水平井火驅(qū)開(kāi)發(fā)效率的完井技術(shù)研究 7 把油層點(diǎn)燃時(shí) ， 主要燃燒參數(shù)是焦炭的燃點(diǎn) ； 控制注入氣溫略高于焦炭的燃點(diǎn) ， 并依一定的通風(fēng)強(qiáng)度不斷注入空氣 ， 會(huì)形成一個(gè)慢慢向前移動(dòng)的燃燒前緣及一個(gè)有一定大小的燃燒區(qū) ， 當(dāng)確信油層已被點(diǎn)燃后 ， 可停止注入井的加熱 。 但與注蒸汽相比火燒油層有著一些本質(zhì)上的優(yōu)勢(shì) ： （ 1） 它所使用的注入 劑是 空氣到處都有 ， 而注蒸汽則需要大量的水 ， 水資源在某些地區(qū)可能?chē)?yán)重匱乏 。C 地層原油粘度 μo1/(mPa 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 6 2 火燒油層技術(shù) 概述 火燒油層技術(shù)簡(jiǎn)介 火燒油層 ， 國(guó)外又叫 “就地燃燒” （ InSitu Combustion） ， 它利用油層本身的部分燃燒裂化產(chǎn)物作為燃料 ， 利用外加的氧氣源和人為的加熱點(diǎn)火手段把油層點(diǎn)燃 ， 并維持不斷的燃燒 ， 燃燒生熱使溫度達(dá)到 1000℃ ， 從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多種驅(qū)動(dòng)作用 。 （ 5） 完成畢業(yè)論文。 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 4 技術(shù)路線(xiàn) 和 研究?jī)?nèi)容 技術(shù)路線(xiàn) 圖 技術(shù)路線(xiàn)圖 研究?jī)?nèi)容 （ 1） 收集國(guó)內(nèi)外火燒油層技術(shù) 及其完井技術(shù)相關(guān)資料 ，了解國(guó)內(nèi)外火燒油層技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 。 現(xiàn)今全球范圍內(nèi)還有 14 個(gè)大規(guī)模的工業(yè)性火燒油層項(xiàng)目正在進(jìn)行之中。 火燒油層采油法從本世紀(jì) 20 年代起