国外水平井稠油热力开采技术的应用_国外水平井新技术

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国外水平井稠油热力开采技术的应用

1.水平井稠油热采技术应用规模

现代第一口稠油热采水平井是加拿大于l978年在阿尔伯塔省冷湖油田钻成的，该井斜深623．7m、垂深为475．8m。以后，加拿大又在阿尔伯塔省FortMcMurray地区Athabasca砂岩层完成更多的水平井用于高粘重质原油开采 结果表明，提高了采收率。同时，委内瑞拉及美国的一些油田也相继运用水平井稠油热采技术。截止1993年底，全世界约有6500 口水平井，但95 集中在美国和加拿大，美国有4500多口水平井，加拿大已钻1300多口水平井，大多数是1986年以后钻成的，其中45 集中在阿尔伯塔和萨斯喀彻温两省。

最新文献显示，到1995年底，美国完成稠油油藏水平井占总水平井井数的10，加拿大完成稠油水平井占总水平井井数的31。美国的稠油水平井平均产量是垂直井的3．7倍；加拿大稠油油藏水平井平均产量是垂直井的5．6倍。美国所有稠油水平井开采项目在经济上都是成功的，而加拿大有92的稠油水平井开采项目是成功的。由于采用了水平井稠油热采技术，美国的原油可采储量年平均增加约9，加拿大的原油可采储量年平均增加约l0%。水平井稠油热采技术特点及应用方式

根据室内研究及现场先导试验，水平井制油热采可分为如下几种：

2.1 水平井蒸汽吞吐

该方法只使用一口水平井(既是注入井，又是生产井)。同垂直井比较，水平井注汽量大，采收率显著提高。由于水平井产量高于垂直井，因此可减少吞吐周期数。美国在中途日落油田稠油油藏(密度0.989kg／1)中成功地进行了水平井蒸汽吞吐。设计采用一口水平井及一个超短半径水平泄油井组(8个泄油孔的长度为4．3～31．4m)开采。至1992年1O月该井组已吞吐两个周期，产油3493m。结果表明，洼汽量和采油量比垂直井提高了2O ～ 5O。

2．2 水平井蒸汽驱

使用水平井和垂直井或水平井对(成对布置)等几种组合方式作为注入井和生产井。在现场应用中，水平井通常用作生产井而不用作注汽井。对有气顶或底水的油藏，可在靠近油藏顶部用垂直井注汽，在油层底部用水平井生产。加拿大Tangleflags北部油田即为水平井蒸汽驱的典型实例s疏松砂岩油藏，总厚度36．6m，原油密度0．979~0．986kg／l。1989年一季度第一口水平井产油95m。／d，1990年第二口水平井产油370m。／d。

2．3 加热通道蒸汽驱

该方法利用一个未射孔的水平通道(称为水平加热管，置于一口垂直注入井与一口垂直生产井之间的地层中)注高压蒸汽，使蒸汽进行环流。环流的蒸汽使水平加热管周围形成被加热的环形空间(即加热通道)，进而使附近地带内沥青粘度下降。而从注入井注入的蒸汽将沿着被加热的水平通道把具有流动性的沥青驱替至生产井。

2．4 重力辅助蒸汽驱(SAGD)从水平井上方一口或几口垂直井中注蒸汽。加热后，可流动的沥青在重力作用下流向位于其下方的水平井中。这称为重力辅助蒸汽驱油(SAGD)。采用SAGD 之前，各口垂直井应有若干周期的蒸汽吞吐。以减小与水平井之间的阻力，预热周围油层。若利用原先钻成的垂直井．只在其下方加钻水平井。将降低投资，还可以发挥这两种井各自的特点

2．5 改进的重力辅助蒸汽驱(ESAGD)为了开发加拿大阿尔伯塔和平河沥青砂岩制油油藏。壳牌加拿大有限公司应用了改进的重力轴助蒸汽驱油法(ESAGD)它采用上下两口水平井井对，上水平井用作注汽井，下水平井用作生产井。其操作分为三个阶段：① 预热阶段。②SAGD 阶段。③重力辅助与蒸汽驱相结合。数模研究表明，ESAGD比SAGD 的开采动态有明显改进，特别是日产量和最终采收帛。

2．6 水平井电加热开采 对蒸汽注入能力低的沥青砂岩油藏或采用常规注热法不能经济有效开采的油藏，可以考虑采用电加热法来开采。地层电阻率在1OOn ·m 内，可采用60Hz工业用交流电法加热；地层电阻率在i0000~ ·m 内，可采用无线电法加热，其频率范围在若干MHz 范围内。

2．7 坑道式水平井开采

该法是从地面向油层内打一口竖井并从竖井井底沿着油层钻一条几km 长的坑道如果油层为疏松砂岩，则需用铸铁或混凝土支架支撑坑道。在坑道的两边钻一批水平井眼，井眼要尽可能深地穿入油层，井距大些，以减少钻井费用。将蒸汽发生器下入竖井并沿坑道铺设蒸汽管线，注入的蒸汽加热油层并由生产井抽汲到地面。该法的优点：与油藏接触面积大；波及效率高．采收率在5O％ 以上；相对成本低，地面干扰小，可从湖底或沼泽采油。缺点是工程前期投资高达数千万美元。

2．8 多底水平井开采

该法是从地面钻一口大直径竖井，使其进入油层，然后在该竖井井底打一个直径更大的工作室，以便工作人员在井底工作。由此工作室底部向四周钻一批径向分布的水平井组。多底井中水平井筒有不同的分布方式，如径向放射状水平井眼，习惯上称之为“热盘”式水平井。该法的优点；扫油效率高,热效率高；直接成本虽比常规热采法高5o，但所钻井数少，人员和燃料费用较低；用常规热采法的一半时间，可采出1．5倍的油

2．9 顶部燃烧重力辅助水平井开采(COSH)COSH 法是由加拿大Aostra研制的 CoSH 系统由三类井组成：垂直注入井、远程集气井和水平生产井垂直注入井(钻在产层上部)用作注氧气、空气或加氧再循环气，采取向油层持续注气及在井筒中进行冷水循环的方式防止燃烧的负效应。在钻水平生产井之前，这些垂直注入井还可用来确定产层底部的精确位置及地质情况并能用热电偶监测气室下部的温度剖面。应避免使用水平注入井，除非找到使水平注入井免受燃烧破坏等负效应的方法。

远程集气井用来收集燃烧过程中产生的气体。它可以是垂直井，也可以是水平井，在靠近产层顶部完井。如果采用垂直井，最初在靠近产层顶部完井．一且燃烧或停止注氧气后，就在产层下部进行二次完井以用作生产井。远程集气井应尽量远离注入井，以便在整个燃烧过程中保持井筒冷却，使得采出气中含氧不会成为严重的问题。水平生产井钻在各排垂直注入井之下的产层底部附近，用于采出加热后的流体。对水平生产井巾的产气量应进行监测并控制在较低的速率下，以防燃 烧热量到达生产井。

2．10 水平井火烧油层

目前人们对水平井火烧油层的认识还限于室内研究。英国Bath大学对水平井火烧油层进行了模拟。选用狼湖地区的原油。在一个三维矩形燃烧室(O．4m×0．4m×0．4m)中进行～ 系列火烧试验。采用三种不同l的井组合：垂直注入井一水平生产井(VIHP)，水平注入井一水平生产井(相互垂直)(HI上HP)，平行的水平注入井一水平生产井(HIHP)3 结论

目前国外在水平井稠油热采方面进行了多方面的研究，有些水平井稠油热采方式用于现场取得了良好的效果。尽管有些热采方式仍处于室内研究阶段，但模拟结果显示出了良好的应用前景。随着研究的不断深入，将会有更多的水平井热采方式投入现场应用。