SAGD 技術(shù)開(kāi)采稠油及影響因素分析

王延平

摘要：SAGD技術(shù)是超稠油油藏吞吐后大幅度提高采收率核心技術(shù)，在稠油油田開(kāi)發(fā)中后期發(fā)揮了極大的優(yōu)勢(shì)，可改善開(kāi)采難度大的問(wèn)題，使其產(chǎn)量大幅提高。文章介紹了SAGD技術(shù)原理，布井方式，實(shí)施過(guò)程及SAGD 注采工藝參數(shù)的影響因素。

關(guān)鍵詞：SAGD;井網(wǎng);操作參數(shù)

稠油具有粘度高、密度大、流動(dòng)難等特點(diǎn)，稠油油藏開(kāi)采過(guò)程中大多使用熱采降粘以增加流動(dòng)性的方法，但常規(guī)熱采的缺點(diǎn)是效率低、成本高、消耗大。蒸汽輔助重力泄油技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng) SAGD，是稠油熱采的一項(xiàng)前沿接替性技術(shù)，近年來(lái)在我國(guó)各油田已經(jīng)逐步開(kāi)始使用。

1 SAGD技術(shù)

1.1 SAGD 技術(shù)機(jī)理

SAGD 機(jī)理是在注汽井中注入高干度蒸汽，蒸汽向上超覆在地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及側(cè)面擴(kuò)展。蒸汽腔向上及側(cè)面擴(kuò)展與油層中的原油發(fā)生熱交換。被加熱的原油降低粘度和蒸汽冷凝水在重力作用下向下流動(dòng)從水平生產(chǎn)井中來(lái)出。蒸汽腔持續(xù)擴(kuò)展，占據(jù)原油的體積。SAGD 特點(diǎn)當(dāng)蒸汽腔上升階段，油產(chǎn)量隨時(shí)間增加而增加，當(dāng)蒸汽腔上升到油層頂部時(shí)，油產(chǎn)量達(dá)到高峰值;蒸汽腔沿油層頂部向外擴(kuò)展，油產(chǎn)量保持穩(wěn)定;當(dāng)蒸汽腔擴(kuò)展到油藏邊界或者井組控制邊界時(shí)，蒸汽腔沿邊界下降，油井產(chǎn)量也隨之下降，當(dāng)原油產(chǎn)量達(dá)到經(jīng)濟(jì)極限時(shí)，開(kāi)采過(guò)程結(jié)束。

1.2 SAGD 油井組合方式

目前 SAGD的布井方式主要有兩種：雙水平井SAGD 技術(shù)在加拿大等國(guó)稠油開(kāi)采中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在我國(guó)亦逐步開(kāi)始實(shí)施。其原理就是在靠近油藏底部位置鉆一對(duì)上下平行的水平井， 經(jīng)油層預(yù)熱形成熱連通后，上部水平井注汽，注入的蒸汽向上超覆在地層中形成蒸汽腔并不斷向上及側(cè)面擴(kuò)展，與原油發(fā)生熱交換， 加熱的原油和蒸汽冷凝水靠重力作用泄流到下部的生產(chǎn)井中產(chǎn)出，其生產(chǎn)特點(diǎn)是利用蒸汽的汽化潛熱加熱油藏， 以重力作為驅(qū)動(dòng)原油的主要?jiǎng)恿?。直井與水平井組合方式是水平井作為生產(chǎn)井在其正上方或側(cè)上方鉆幾口垂直注汽井。

1.3 SAGD實(shí)施過(guò)程

（1）SAGD預(yù)熱階段。首先是上部直井或水平井與下部水平井同時(shí)吞吐生產(chǎn)，各自形成獨(dú)立的蒸汽腔（循環(huán)預(yù)熱階段）;隨著被加熱原油和冷凝水的不斷采出以及吞吐輪次的增加，蒸汽腔不斷擴(kuò)大，直至相互連通（降壓生產(chǎn)階段），之后進(jìn)入 SAGD生產(chǎn)階段。通過(guò)頂熱方式使注采井間形成熱連通。

（2）SAGD 生產(chǎn)階段。上方的直井或水平井轉(zhuǎn)為注汽井，持續(xù)向油藏內(nèi)注入蒸汽，蒸汽向上，向下及四周流動(dòng)，最終形成一個(gè)連通的、完整的蒸汽腔，蒸汽在蒸汽腔內(nèi)表面冷凝，通過(guò)傳導(dǎo)，對(duì)流及潛熱形式向周?chē)筒蒯尫艧崃浚訜嵊筒刂械脑?，原油和冷凝水在重力作用下被?qū)向水平生產(chǎn)井。隨著受熱原油的流走加熱前緣向油藏內(nèi)部推進(jìn)，這樣，既可保持油藏的壓力及驅(qū)動(dòng)力， 又可提高蒸汽波及范圍。因此，SAGD比蒸汽吞吐的采收率要高。生產(chǎn)過(guò)程的后期，蒸汽腔會(huì)逐漸到達(dá)油層的頂部， 此時(shí)熱擴(kuò)散則在上覆巖層下面的四周進(jìn)行。

（3）SAGD操作階段。 注汽井連續(xù)注汽，生產(chǎn)井連續(xù)采油，生產(chǎn)井井底溫度低于水的沸點(diǎn)溫度 5℃～10℃。一般注采壓差 0.2～0.5 MPa。用示蹤劑監(jiān)測(cè)吸汽剖面和產(chǎn)液剖面。對(duì)注采井進(jìn)行壓力溫度監(jiān)測(cè)，以了解蒸汽腔室的形成與擴(kuò)展。對(duì)產(chǎn)出流體進(jìn)行礦化度監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)油藏邊水，底水，定水影響。

2 SAGD 注采工藝參數(shù)的影響

水平井 SAGD 成功的關(guān)鍵取決于蒸汽腔的形成與良好擴(kuò)展， 并保證液體最大程度地泄流到生產(chǎn)井筒，該階段注汽干度、注汽速度、排液速度等參數(shù)的選取是 SAGD操作成功與否的關(guān)鍵因素。

2.1注入蒸汽干度影響。

蒸汽的干度是指單位體積飽和蒸汽中干蒸汽所占的百分?jǐn)?shù)。對(duì)于超稠油油藏，高溫、高干度是關(guān)系到蒸汽干度控制蒸汽腔的形成與擴(kuò)展，通過(guò)水平井或垂直井向油藏注入蒸汽，在油藏中形成蒸汽腔室。隨著蒸汽的不斷注入，蒸汽腔室逐漸擴(kuò)大，采出的原油體積與蒸汽腔室的體積密切相關(guān)。SAGD階段，注入蒸汽中只有潛熱部分用于原油加熱，而凝積水則以幾乎相同的溫度從生產(chǎn)井中采出，對(duì)原油的加熱不起任何作用，反而增加飽和水占據(jù)地層孔隙體積分量，致使油井含水上升，原油產(chǎn)量降低。因此，SAGD操作階段必須保證注入較高干度的蒸汽。

2.2采注比的影響。

采注比指采出物（油、氣、水）的地下體積與注入劑（水或氣）的地下體積之比。它是反映衡量階段注采狀況的一個(gè)指標(biāo)。注汽速度取決于注入井的注入壓力、吸汽能力、生產(chǎn)井排液能力和油層中蒸汽腔的大小，在 SAGD 階段，注入蒸汽中除一小部分用于填充地層， 大部分將以凝積水的形式被采出，為保證蒸汽腔擴(kuò)展和汽液界面平穩(wěn)，要有一個(gè)適當(dāng)?shù)牟勺⒈?。?dāng)產(chǎn)量太高時(shí)，熱液體面向下靠近生產(chǎn)井，因?yàn)橹亓︱?qū)的油不能補(bǔ)償產(chǎn)量，如果這種情況得不到控制，就會(huì)發(fā)生蒸汽穿透，導(dǎo)致成對(duì)井停產(chǎn)，并可能造成完井傷害;當(dāng)產(chǎn)量太低時(shí)，液面上升，來(lái)自腔室壁的重力驅(qū)油不能停留在腔室的低部腔室的形狀受到影響，總的驅(qū)油能力降低，產(chǎn)量控制至關(guān)重要， 它不僅影響即時(shí)產(chǎn)量還影響到成對(duì)井的長(zhǎng)期驅(qū)油潛力。

2.3排液速度的影響。

生產(chǎn)井排液能力對(duì) SAGD影響很大，排液能力太小，就會(huì)導(dǎo)致冷凝液體在生產(chǎn)井上方聚集，汽液界面逐漸上升，蒸汽腔壓力也隨之上升;排液能力太大（大于重力泄油速度），汽液界面隨之下降，蒸汽被直接采出，一方面蒸汽進(jìn)入抽油泵閃蒸后會(huì)嚴(yán)重降低泵效， 另一方面大量蒸汽的產(chǎn)出會(huì)降低熱利用率。合理的排液速度應(yīng)該與蒸汽腔的泄油速度相匹配，使汽液界面恰好在生產(chǎn)井上方，這時(shí)洗油效率和熱效率可以達(dá)到最高。汽液界面的控制可以通過(guò)調(diào)節(jié)排液量及注汽速度控制水平生產(chǎn)井內(nèi)流體溫度和壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，為防止蒸汽突破到水平生產(chǎn)井，需要保持生產(chǎn)井井底的流體溫度低于該壓力下的飽和蒸汽溫度 20～40℃。

2.4注入壓力的影響。

注汽壓力維持較高的操作壓力可提高注氣溫度，增大蒸汽攜帶潛熱;但太高壓力，會(huì)使注入的蒸汽突破到生產(chǎn)井，造成油井生產(chǎn)汽竄，影響產(chǎn)油量。因此控制穩(wěn)定的注氣壓力有利于SAGD穩(wěn)定生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

SAGD技術(shù)是開(kāi)采稠油的一種有效開(kāi)發(fā)方式，而且具有經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，應(yīng)該加強(qiáng)室內(nèi)和礦場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)研究，逐步推廣工業(yè)化開(kāi)采應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 尚策.稠油油田SAGD采油技術(shù)的應(yīng)用[J].化工管理.2021（17）.193-194