稠油出砂冷采工藝技術(shù)

■ 何術(shù)華 姚宏斌

稠油出砂冷采技術(shù)的基本原理，即不注熱量、不防砂，利用螺桿泵將原油和砂一起采出。包括兩個最重要的開采機理，一個是形成“蚯蚓洞”，即通過此種方式使砂子大量的產(chǎn)出，油層中產(chǎn)生“蚯蚓洞”，使得孔隙度和滲透率大幅度提高。二是形成泡沫油，隨著溶解氣與原油成泡沫油狀同時產(chǎn)出，既可以保持“蚯蚓洞”的穩(wěn)定，避免了底層原油脫氣，延長穩(wěn)產(chǎn)時間，溶解氣又給原油提供了內(nèi)部驅(qū)動力量，降低了原油的粘度，更有利于原油流動。

稠油出砂冷采技術(shù)的適用條件

稠油出砂冷采技術(shù)較適用于膠結(jié)疏松的稠油油藏，此油藏的物性是油層膠結(jié)疏松，原油粘度高，高粘度的原油可以將疏松的砂子一起攜帶出來，形成“蚯蚓洞”，增加油層孔隙度和滲透率。選用稠油出砂冷采技術(shù)一般取決于以下幾個方面的條件：

（1）油藏埋深。油藏埋深應大于300米，油層太淺就會能量不足；而上限的標準主要取決于舉升技術(shù)的水平，如果應用井下驅(qū)動螺桿泵會對油層深度上限放寬要求。

（2）油層厚度。出砂冷采的油層厚度應大于3米，油層太薄既不利于經(jīng)濟效益的最大化，也不利于蚯蚓洞網(wǎng)絡的形成。

（3）油層壓力。由于出砂冷采技術(shù)利用了地層能量，所以初始油層壓力不應太低，壓力越高越易造成較大的壓力下降，這對出砂以及泡沫油的形成有利。

（4）原油粘度與密度。原油粘度與原油攜砂能力以及泡沫油的穩(wěn)定性有關(guān)，粘度越高其攜砂能力越強，所形成的泡沫油越穩(wěn)定，目前證明的采用此技術(shù)的最好的粘度大致在1000～50000mPa.s，脫氣原油密度為0.92～0.98g/cm3。

（5）原始溶解氣油比。出砂冷采的稠油油藏應含有一定的溶解氣量，因為溶解氣能使地層中形成穩(wěn)定的泡沫油，使原油膨脹，不但可以提供驅(qū)動力量，而且可以提高采收率。

（6）粘土膠結(jié)物含量。粘土膠結(jié)物含量越少，油層膠結(jié)越疏松，更容易造成出砂。

（7）初期含水量與底水。初期含水量要小于40%，含水越高，攜砂采油的能力越低；底水的存在有兩種影響，一方面它為原油提供內(nèi)部驅(qū)動力量，另一方面如果底水一旦進入井筒，出砂冷采就無法進行。

（8）所適用的開發(fā)階段。最好應用于未開發(fā)過的新區(qū)，或是老區(qū)新層系。這是因為一是這樣的區(qū)、層初始壓力較大；二是初期含水較小；三特別是老區(qū)塊要注意蒸汽吞吐后的衰竭程度。

稠油出砂冷采工藝技術(shù)

出砂冷采技術(shù)適用于大部分稠油油藏，該技術(shù)在具體實施過程中，與所采用的工藝技術(shù)手段密切相關(guān)。具體包括：

（1）完井。出砂冷采井一般采用7in套管完井，環(huán)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徑、深穿透、高密度射孔，目的是為了激勵出砂，從而提高產(chǎn)量。孔徑一般為25mm，孔密為25-40孔/m，以防止射孔孔道末端砂堵而形成砂橋，有利于蚯蚓洞的形成；采取高能量大炮彈造成深穿透是為了提高孔道末端的壓力梯度，穿透深度應在600mm以上。

（3）地面驅(qū)動系統(tǒng)。螺桿泵的地面驅(qū)動系統(tǒng)包括馬達、減速器、驅(qū)動頭。

（4）螺桿泵。稠油出砂冷采普遍采用螺桿泵進行生產(chǎn)。一般來說，出砂冷采的螺桿泵應選排量為20～40m3/d的大泵，其地面驅(qū)動配套也要配套，以適應扭矩增加的需要。

（5）抽油桿和油管。螺桿泵一般采用大直徑的抽油桿（φ25.4mm即1in）或空心抽油桿，直徑為φ88.9mm（3in）的油管。

（6）降粘措施。超（特）稠油的出砂冷采，可通過注入降粘劑或摻輕油來改善井筒流動條件，而普通稠油的出砂冷采則無需加降粘劑或輕油，因為粘度過低會減小甚至失去攜砂能力，不利于出砂冷采。

稠油出砂冷采影響因素分析

（1）出砂的影響。一般來說，運用稠油出砂冷采技術(shù)的井在生產(chǎn)的初期含沙量會很高，通常在20%以上，有的甚至達到40%以上，但在半年到一年以后，含砂量會逐漸減少，并趨于穩(wěn)定，一般為1%～3%左右，而原油產(chǎn)量則穩(wěn)步上升。因此我們這時候采取的措施應誘導出砂，激勵出砂。通常會采取以下做法：粘土與膠結(jié)物的含量高會減少砂粒的運移；較低的原油粘度會減小油與砂粒之間的拖拽力，不利于砂的產(chǎn)出；產(chǎn)出液含水高不利于油砂混合物一起產(chǎn)出；油層壓力下降速度越快越容易出砂，并有利于泡沫油的形成。

（2）溶解氣的影響。生產(chǎn)過程中，隨著井底壓力的降低，形成了泡沫油。由于稠油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，包裹氣泡的油膜強度大，故泡沫油可長時間保持穩(wěn)定。實際生產(chǎn)時，應盡量降低生產(chǎn)井井底壓力，提高壓降幅度和壓降速度。

（3）邊、底水、氣頂?shù)纫蛩氐挠绊憽膶嶒炇覚C理和實際生產(chǎn)情況來看，下伏水層或邊水的存在，會為出砂冷采帶來一部分內(nèi)部驅(qū)動力量，但油井應選在有大面積連續(xù)隔層的地方或遠離邊水的位置，以防止蚯蚓洞形成后水的侵入。出砂冷采井最好無氣頂存在，另外，若油層上部有水層，射孔應避開上部幾米油層以防該層破壞；有底水時，應避射底部幾米油層。

（4）螺桿泵的影響。出砂冷采的螺桿泵一般應選排量為20～40m3/d的泵，也可以根據(jù)油層厚度或產(chǎn)液能力及時調(diào)整更換其他排量的泵，其地面驅(qū)動配套設(shè)備也要相應調(diào)整，以適應扭矩增加的需要。泵的位置一般下到射孔處以下1米左右的地方。

地面集輸及脫砂處理

稠油的攜砂冷采技術(shù)的地面集輸工作與其他集輸方式的處理方法大致相同，就是在油砂處理上略有不同，這里就相關(guān)部分作簡要介紹。地面集輸及脫砂處理大致可分為以下幾個部分：

（1）井口技術(shù)方法。就是在井口設(shè)置大罐，產(chǎn)出流體直接進入大罐，罐中裝有U形加熱管，經(jīng)大罐加熱沉砂處理后的乳狀液被送往集輸站。

（2）井口管網(wǎng)。油管頭與大罐之間應采用粗管線、大彎度連接方式，宜采用外徑φ88.9mm（3in）的管線，以小彎度連接。

（3）油砂處理方法。稠油出砂冷采過程中，初期產(chǎn)出液含砂量一般高達20%～60%。稠油出砂冷采井普遍在地面架設(shè)高架罐。產(chǎn)出流體進入儲油罐后，發(fā)生脫氣和重力分異，各種物質(zhì)在儲油罐內(nèi)成層狀分布，儲罐相應部分相應部位分別連接有防控、輸油和輸水管線。油、氣、水輸走之后，則儲罐底部只剩下砂子和“粘稠混合物”。然后通過真空抽提方式將它們從儲罐底部抽出來。其中的砂子含有1%～5%的稠油。

幾個關(guān)鍵技術(shù)點

相比其他采油技術(shù)，稠油出砂冷采技術(shù)有著很多的優(yōu)勢：開采成本低、具有一定的產(chǎn)能優(yōu)勢、風險較小，適用于膠結(jié)疏松的稠油油藏。在具體的生產(chǎn)實踐中，該技術(shù)需要注意幾個關(guān)鍵技術(shù)點：激勵出砂，是確保出砂冷采成功的最為關(guān)鍵的因素，主要做法是提高射孔密度，采取大孔徑、能量高的射孔彈；控制好生產(chǎn)壓差，如果能在生產(chǎn)中造成較大的壓降，那么泡沫油的穩(wěn)定性就越強；在采油工藝方面，抽油桿與油管之間的縫隙應盡可能大，以減小深度原因?qū)е碌妮^大的摩擦阻力；從生產(chǎn)的實際情況來看，油砂處理的成本占整個操作成本的較大部分；采用出砂冷采的稠油井生產(chǎn)結(jié)束后，目前很難用其他方法接遞生產(chǎn)。總之，對不宜注蒸汽開采的淺層膠結(jié)疏松稠油油藏不失為一種有效的開采方式。