蒸汽輔助重力泄油循環預熱啟動標志研究

霍 進，桑林翔，楊 果，蘇長強，郤一臻

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

2012年，風城油田規模化應用蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術，2012至2013年新鉆雙水平井SAGD井組106對，建產能90.3×104t。稠油在原始油藏條件下原油黏度高，地層流體處于黏塑性流體狀態，流動性極差或長時期不流動[1]，在轉入SAGD操作之前，需要預熱油藏并在2口平行井之間建立有效的熱連通和水力連通[2]，風城油田普遍采用循環預熱方式即同時將蒸汽注入生產井和注汽井中，通過熱傳導加熱油層，將釋放熱量后的流體采出，在盡可能短的時間內實現油層的均勻加熱，使原油具備流動性，為轉SAGD生產做準備[3]。風城油田經前期經驗總結將循環預熱精細劃分為井筒預熱、均衡提壓、穩壓循環和微壓差泄油4個階段[4]。

1 循環預熱啟動標志研究

當蒸汽注入井筒后，首先與周圍冷介質進行熱交換，蒸汽由汽相變為液相，隨著高干度蒸汽的連續注入，蒸汽相變轉折點逐步由井筒注入端向水平段末端深入[5]。當水平段井筒內全部充滿飽和蒸汽時，結束井筒預熱階段，標志著循環預熱正式有效啟動[6]。準確判斷水平段見汽對全水平段均勻加熱意義重大，先導試驗區水平段下入溫度監測系統和壓力監測系統[7]，根據飽和蒸汽溫度、壓力對應的性質判斷主管見汽。風城油田規模化應用SAGD技術后，水平段只下入溫度監測系統，未下入壓力監測系統[8]，無法通過先導試驗區方法判斷。循環預熱現場實踐中，應用管柱數值模擬技術，分析蒸汽性質，得出2種判斷水平段見汽的技術。

1.1 溫度法判斷水平段見汽

應用井筒數值模擬軟件模擬井筒充滿蒸汽后壓力分布(圖1)。由圖1可知:由于水平段管柱均勻一致、無變徑，水平段垂深一致、無勢能差，當蒸汽貫穿整個水平段井筒后，水平段壓力損失是蒸汽在管柱中運動時的摩阻[9]，且等距離管柱摩阻一致;飽和蒸汽溫度、壓力一一對應，表現為等距離溫度降一致;若井筒內未充滿蒸汽，在蒸汽相變轉折點后釋放顯熱，與冷介質進行熱交換，此時溫度降幅度不能代表管柱摩阻且幅度變大，溫度降出現明顯拐點。

圖1 水平段見汽后井筒壓力及管柱摩阻分布

2012年9月1日，重32井區 SAGD開發區FHW101井組水平段等距離溫度降趨于一致，溫度降較小，判斷水平段見汽(圖2)。

圖2 FHW101P井下溫度曲線

1.2 壓力法判斷水平段見汽

應用井筒數值模擬軟件，模擬井筒充滿飽和蒸汽后井筒內溫度、壓力分布(圖3)。由圖3可知，由于水平段篩管和主管之間環空面積較大，壓力損耗較小，壓力和溫度均勻分布，當水平段井筒見汽后，在直井段及斜井段處的油套環空內，蒸汽與注汽管柱熱交換作用大，干度較高，密度較小，A點至井口壓力降較小[10];水平段套管和主管環空部位環空面積較大，水平段B點至A點處壓降小。水平段B點溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等，判斷水平段見汽[11]。

圖3 水平段見汽后井筒溫度、壓力分布

2012年9月1日，FHW101井組B點溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等，判斷水平段見汽(圖4)

圖4 FHW101P井套壓與B點擬合壓力對比

對比2種判斷方法，判斷水平段見汽時間一致，說明2種方法準確、可靠。

2 循環預熱有效啟動主控因素研究

應用水平段見汽判斷技術，判斷重32井區SAGD開發區、重1井區SAGD開發區、重18井區薄層SAGD試驗區、重18井區常規SAGD開發區平均水平段見汽時間分別為10、14、9、11 d。分析各井組水平段見汽時間主要控制因素為注汽速度、井深、注汽穩定性。

(1)注汽速度、井深。井筒預熱階段注汽速度越高，注入蒸汽攜帶熱量越大，水平段見汽時間越短，水平段見汽時間與注汽速度呈負相關;井越深，水平段見汽所需熱量越大。相同注汽速度時，水平段見汽時間越長，水平段見汽時間與井深呈正相關[11-14](圖 5)。

圖5 水平段見汽時間與井深、注汽速度關系

(2)注汽穩定性。在井筒預熱期間，注汽穩定性也是水平段見汽主控因素之一。當鍋爐停爐時，由于蒸汽沒有連續注入井筒，導致井筒內原見汽點溫度下降。恢復注汽后需要重新加熱井筒，導致水平段見汽時間變長。

以FHW101P井為例，在井筒預熱階段對應鍋爐共停爐7臺/次，導致井下溫度呈“臺階式”上升，水平段見汽時間24 d，遠大于區塊平均水平段見汽時間7 d(圖6)。

圖6 FHW101P井下溫度曲線

3 結論

(1)當水平段等距離溫度降趨于一致時判斷水平段見汽。

(2)當B點溫度擬合飽和蒸汽壓力與井口套壓近乎相等時判斷水平段見汽。

(3)循環預熱有效啟動3個主控因素為注汽速度、井深和注汽穩定性。

(4)水平段見汽時間與注汽速度呈負相關，與井深呈正相關;注汽不穩定、頻繁停爐將導致井下溫度呈“臺階式”上升，延長水平段見汽時間。

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