新型SAGD技術在稠油開采中的應用

王辛

摘要：隨著該技術的應用，其缺點也逐漸顯現。由于蒸汽消耗量大，SAGD技術的實現需要消耗大量的水資源，而且會造成二氧化碳的排放，并在薄油藏SAGD技術的儲層，物性差，邊底水，熱效率低層，開采效果差。為了提高應用效果和SAGD技術的適應性，各種變體SAGD技術的出現。目前，主要集中在兩個方向發展：一是SAGD技術的雙水平井注采模式的幾何變化，包括SAGD技術，SAGD技術和U型井快速單井SAGD技術；二是提高注入介質的物理和化學性質，包括蒸汽和冷凝水的凝析氣推進技術（SAGP），溶劑蒸汽輔助重力泄油技術（SA-SAGD）和化學劑蒸汽輔助重力泄油技術（CA-SAGD）等。

關鍵詞：新型SAGD技術；稠油開采；應用

1 水平井單井SAGD技術

1.1 技術原理

水平井單井SAGD技術提出較早。起初對單井SAGD技術的研究主要是針對深層稠油油藏（深度>1000m），由于早期鉆井技術的限制，在儲層中布置兩口緊挨的水平井技術上不可行，所以提出了僅采用一口水平井的單井SAGD技術。與雙水平井SAGD技術不同，單井SAGD技術采用同一口水平井完成蒸汽的注入和原油的采出。在典型的單井SAGD工藝中，蒸汽通過隔熱連續油管（ICCT）注入并從井底釋放，蒸汽向上超覆加熱井筒周圍的油藏，蒸汽腔從水平井趾端向跟端擴展，被加熱的原油在重力作用下排采至井底，通過生產油管舉升至地面。典型的單井SAGD工藝管柱結構以及流體流動情況見圖1。

1.2 技術特點

1）單井SAGD技術適用油層更薄，可用于儲層厚度為10～15m的薄層稠油油藏的開采。薄層稠油油藏縱向上往往沒有足夠的空間布置兩口水平井，采用單井SAGD技術可顯著降低鉆井風險和施工成本。因此，單井SAGD技術比雙水平井SAGD技術具有更強的適用性，一般用于雙水平井無法開采或開采難度大的薄層區塊。2）與傳統SAGD技術將水平井布置在油藏底部不同，單井SAGD技術中水平井位于油層中部時開采效果更好。3）在啟動階段，單井SAGD技術能更快形成熱循環通道，早期產量更高。但是生產后期產油量遞減快，應該與其它開采方式相結合以提高最終采收率。

2 快速SAGD技術

該技術綜合了常規SAGD技術與蒸汽吞吐技術的特點。首先，一個在水庫常規SAGD水平井的布局，然后安排在威爾斯身邊的偏見，威爾斯和水平井SAGD平行且相隔一定距離，作為蒸汽吞吐威爾斯的工藝流程，如圖2所示。正常生產的第一個SAGD威爾斯，抵消威爾斯關閉。當蒸汽室到達水庫頂部，蒸汽注入偏移，和注水壓力和注汽速率高于SAGD井，但低于地層破裂壓力，以免壓裂形成的。從偏置井注汽可以加速蒸汽腔的橫向擴展，當井間區域被充分加熱，這與蒸汽室和威爾斯威爾斯的偏見SAGD蒸汽室連通，偏置井由注汽井轉為生產井進行原油開采。

從應用效果來看，快速SAGD技術能夠顯著提高原油產量，增大油汽比，降低鉆井成本和操作成本，以較少的井數獲得較高的產能。與常規SAGD技術相比，快速SAGD技術熱效率提高24%，產能提高35%，并且在原油累計產量相同的情況下，所消耗的蒸汽和操作時間更少。為了評價快速SAGD技術的生產效果，進行室內物理模擬實驗，對比了常規SAGD技術和快速SAGD技術的生產效果，實驗所用模型尺寸87.4cm×5cm×22.7cm。實驗數據表明，與常規SAGD技術相比，快速SAGD技術累計產油量更高，累計油汽比更低。采用數值模擬方法對比快速SAGD技術和SAGD技術在Alberta三大典型油砂中的應用情況，結果表明，快速SAGD技術在開采滲透率較低的Clearwater和Bluesky油砂時消耗的蒸汽更少，產量更高，經濟效益更好。快速SAGD技術的經濟性和有效性已經得到了數值模擬和室內實驗的證實，其應用效果需要更多的現場測試數據進行驗證。

3 U型井SAGD技術

“U”型井技術是將兩口不同位置的水平井與直井、定向井與水平井、定向井與定向井或水平井與水平井在同一目的層相連通的特殊鉆完井技術，因井連通后呈U形而得名，該技術也稱為水平連通井技術。ENI公司提出了一種采用U型井開采稠油油藏的新型熱采工藝，通過將不同方向鉆穿同一油藏的兩口水平井以適當的方式（尾管或套管）連接起來，形成U型井，從而與地面設施構成蒸汽或熱流體的閉合回路，利用熱流體所攜帶的熱量加熱油藏和原油，黏度降低后的熱油在重力作用下流入井底從而被采出。U型井SAGD技術的主要目標是形成蒸汽或熱流體循環的閉合回路，從而將熱流體的注入與原油的采出進行分離。為了實現這個閉合回路，需要綜合考慮地面設施布置、鉆井設計、水平井連通以及油套管下入等各方面因素。U型井的應用模式主要有兩種：1）熱流體在U型井中從一個分支到另一個分支的直接循環。兩口井均安裝油管，油管末端下至水平段并允許自由膨脹以減小熱應力的影響。在這種完井模式中，U型井僅用于將熱量從地面傳導至地下，加熱后的原油則從附近的生產井采出。2）熱流體從U型井的一個分支注入、循環，原油從另一個分支采出，其對應的完井方式見圖3-b）。熱流體注入井（A井）采用特殊設計的完井管柱，熱流體注入后從油套環空回收，經地面設施加熱后繼續循環。原油被加熱后在重力作用下流入井底，從采油井（B井）被舉升至地面。

4 結論

雙水平井SAGD技術對油藏篩選條件要求較高，多種變型SAGD技術被提出以適應于更加復雜的地質情況，單井SAGD技術就是其中之一。水平井單井SAGD技術可以適應儲層更薄的油藏，直井單井SAGD技術最大限度地削弱了儲層縱向非均質性的影響，而U型井SAGD技術能夠形成熱流體的閉合回路，提高蒸汽熱效率。

參考文獻

[1]周琦.螺桿泵采油技術在稠油開采中的應用研究[D].東北石油大學，2015.

[2]林晶，宋朝暉，羅煜恒，劉靈.SAGD水平井鉆井技術[J].新疆石油天然氣，2009，03：56-60+68+7.