辽河油田稠油井套管损坏原因的初步分析

注蒸汽开采稠油是当前应用最广泛、效益较高的稠油开采技术,但高温下套管的寿命是至关紧要的问题。文中收集了辽河油田194口损坏井的情况,分析了稠油热采井损坏的原因;并用套管试样,进行了井内温度的模拟试验研究,最后提出了综合防治套管损坏的建议。     

稠油注蒸汽热采过程中射孔段套管热应力仿真模拟

我国稠油资源约占总石油资源的30%。稠油油藏以蒸汽吞吐开采为主,一个蒸汽吞吐循环周期包括蒸汽注入阶段、焖井阶段和采油阶段。其中,造成稠油热采井套管损坏的主要原因之一是热采井高温及温度剧烈变化,利用ABAQUS有限元软件建立了三维井筒模型,分析了蒸汽注入阶段、闷井阶段的热传导过程及射孔段套管的热应力分布,其中射孔部位是稠油热采过程中较易破坏的地方,经过几个吞吐周期后套管上会积累较高的残余应力而使套管发生塑性破坏。     

优质热采井用石油套管的研制

根据热采井套管损坏的机理，研制了一种适合于注蒸汽开采稠油的优质套管——WSP-105H．介绍了该套管的设计思想：研制耐热钢种，提高套管材料本身的抗高温性能；研制适合于热采井套管的螺纹结构，有效地释放高温产生的热应力．在此基础上，阐述了该套管的研制过程．最后通过有限元模拟的方法，研究了这种套管在热采工况下的适用性。并通过全尺寸模拟试验进行了验证．结果表明，该套管适合于热采井．     

稠油增效注蒸汽开采技术在河南油田的应用

为了改善稠油老油田注蒸汽开采的效果,通过对制约稠油热采中后期热采效果关键因素的分析,应用了通过提高驱动能量、扩大蒸汽波及体积来提高注蒸汽开采效果的增效注蒸汽开采技术.该技术室内物理模拟实验表明,非均质岩心驱油效率可提高16.5%.至目前该技术已在河南稠油油田矿场应用170多口井,有效率84.6%,吞吐井的采收率可提高7%~13%,汽驱井组的采收率可提高12%.稠油增效注蒸汽开采技术为河南稠油油田开发后期改善开发效果,确保稳产上产的关键技术之一.     

稠油热采工艺在渤海油田稠油开采中的应用

渤海油田稠油主要运用蒸汽吞吐开采,稠油热采过程中存在着较多技术问题,这些技术问题对渤海油田的稠油开采增加了难度.结合渤海油田具体工程实例,阐述蒸汽吞吐热采工艺在渤海油田的应用,通过关键工艺技术的提升,提高稠油采收率.     

稠油热采井套管柱应变设计方法

为解决稠油热采井不断出现的套管损坏现象,改变传统的管柱强度设计方法。基于弹塑性力学理论,在满足套管柱强度设计的基础上建立套管柱应变计算模型;通过对比套管材料应变与结构应变,借助Rambery-Osgood模型得到应变安全系数最小值,提出套管柱应变设计的理论判据,形成套管柱应变设计方法。结果表明,该设计方法在西部油田8口稠油热采井Φ177.8 mm×8.05 mm TG80H特殊螺纹套管柱设计中得到应用,生产4轮次后套管柱未出现变形和泄漏现象,经过14轮次后,套管服役性能依然良好,新热采井套管柱应变设计方法允许套管在可控范围内变形,可有效延长套管使用寿命,降低套损率。     

稠油热/化学驱油技术现状及发展趋势

目前开采稠油的主要方法为蒸汽驱和蒸汽吞吐,但在蒸汽开采过程中,存在蒸汽超覆和气窜问题,从而减小了蒸汽波及体积;同时,受岩石-原油-水体系界面特性的影响,在蒸汽波及区域内有很大一部分稠油不能被剥离下来,即洗油效率低.为解决上述问题,发展了热/化学驱油技术.主要对稠油热/化学驱的最新研究成果进行了阐述.热/化学驱技术的主要作用机理为扩大热采波及体积、提高热采洗油效率以及降低原油黏度,主要包括热/碱复合驱、热/表面活性剂复合驱、热/聚合物复合驱及稠油井下改质技术.详细论述了每种开采技术的机理和特点,认为热/有机碱/表面活性剂复合驱与稠油井下改质技术是稠油开采的主要发展趋势.     

枣35火成岩稠油油藏热采开发方式研究

论文以典型的火成岩裂缝性稠油油藏枣35断块为例,进行了枣35断块衰竭式开发、注水开发、蒸汽吞吐试验阶段的开发效果评价。枣35断块作为一个封闭性好的火成岩裂缝性稠油油藏,经过不同热采开发方式优选、前期蒸汽吞吐先导试验以及数值模拟研究,确定了枣35断块适合采用面积式组合蒸汽吞吐方式开采。通过合理井网井距的论证,优选出最佳热采方案。     

稠油油藏不同热采开发方式经济技术界限

结合数值模拟和动态经济评价,建立稠油油藏热采开发经济技术界限研究方法.以乐安油田南区为原型确定稠油油藏直井蒸汽吞吐、直井吞吐加密、水平井蒸汽吞吐以及直井蒸汽驱等不同热采开发方式下的有效厚度、原油黏度及油价边界值等经济技术界限,并制作实用图版.结果表明:水平井吞吐对油藏有效厚度和原油黏度的适应范围最广;直井蒸汽驱具有最高的采收率,有效厚度界限也比直井吞吐加密小很多.不同热采开发方式的经济技术界限对比结果有助于选择最佳的热采开发方式对稠油油藏进行经济合理的开发.     

海上稠油油藏井组蒸汽吞吐参数优选研究

为优化海上稠油油藏井组蒸汽吞吐相关参数,以渤海海域某稠油区块一井组为研究对象,充分考虑海上稠油热采配套工艺特点,以稠油热采数值模拟理论为基础,运用油藏数值模拟软件研究水平井长度、注采参数及注蒸汽顺序与时机对海上稠油蒸汽吞吐开发效果的影响。结果表明:该井组蒸汽吞吐开采时合理的水平井长度为300 m;合理的注采参数为第一周期注汽强度20 t/m,周期注汽量递增率为15%,注汽速度为250 m3/d,井底蒸汽干度为0.5,蒸汽温度为340℃,焖井时间为5 d,产液速度为200 m3/d;先注控制储量较高的井排,再注控制储量较低的井排且井排叠合率为0时蒸汽吞吐开发效果最好。     

底水稠油热采温度场影响因素物理模拟研究

利用高温底水物理模拟实验系统,以渤海LD底水油田为例,依据目标层位的储层特征,填物理模型,开展高温底水物理模拟试验研究。模拟研究了热水驱和蒸汽驱、直井和水平井、注蒸汽温度、水平井井筒距底水距离条件下温度场的变化特征。实验研究结果表明,热采驱替方式、井型、水平井筒的位置、注蒸汽温度对底水稠油油藏热采时温度场的形成发育都有明显的影响。温度场的变化决定稠油油藏中油层被加热的范围,影响着底水稠油热采开发效果。利用高温底水物理模拟研究热采温度场的实验技术可为渤海底水稠油热采开发方案的制定提供技术支持,可推广应用在渤海底水稠油热采开发的研究中。     

热采井口装置在稠油热采中的应用

稠油亦称重质原油或高粘度原油,在油田的开采过程中,稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性,在开发和应用的很多方面都会遇到一些技术难题,针对稠油粘度大等特征和各油藏的构造可采取不同的采油工艺。稠油油藏热采技术主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、SAGD以及与稠油热采配套的其他工艺技术等,本文针对稠油热采中热采井口装置的应用进行分析和探讨。     

稠油热采防砂封隔器的研制及应用

渤海油田稠油油藏占比达50%以上,然而由于稠油本身黏度大、开采难度大,通常做法是往井筒中注入高温高压蒸汽来降低稠油黏度,这就要求蒸汽到达油藏后热损失小,而且稠油油藏埋藏浅,储层胶结疏松易出砂、高温吞吐加剧出砂,常规封隔器不能满足稠油热采所需的长效密封要求。为了解决业内这一世界级难题,结合稠油开发开采现状,通过结构设计、有限元理论分析及室内测试,研制成功了耐冷热交变八轮次的稠油热采防砂封隔器,测试结果表明,其能够满足油田稠油开发开采对热采长效防砂工具的苛刻性能需求。目前,研究成果已经在现场成功应用,对于稠油油田的规模化开采及渤海油田上产4 000万t意义重大。     

射孔参数对热采井套管抗热应力能力影响分析

热力采油使得套管承受较高水平的热应力,增加套管损坏风险,从而降低套管使用寿命。针对射孔参数对热采井射孔套管抗热应力能力的影响规律研究较少。利用有限元软件建立三维套管模型,结合基于应变的设计方法评价热采井射孔套管的抗热应力能力。结果表明,在安全内外压作用下,射孔排包含射孔数目较多且射孔直径较小的射孔参数可增强射孔套管的抗热应力能力;多轮次蒸汽吞吐过程对套管受热变形具有累加效应,保证强度安全前提下选择使得射孔排包含射孔数目较多的射孔参数组合可使得套管满足热应力安全性。研究结果从射孔参数对套管抗热应力能力的影响角度出发,为热采井实际射孔参数方案优选提供了参考。     

复杂结构井蒸汽吞吐影响因素及优化研究

利用复杂结构井技术开发稠油油藏,可提高稠油油藏的动用程度,注汽开采时优势更明显,可有效增加波及范围,从而大幅度提高采收率。目前对复杂结构井产能预测模型的研究远落后于矿场实际应用,预测结果与实际生产效果出入较大,尤其是对复杂结构井注蒸汽热采,考虑多因素条件下很难求得解析解。根据某油田已实施的多口复杂结构井蒸汽吞吐实际数据,利用灰色关联方法,以初期产能作为参考序列,油层厚度、渗透率、复杂结构井长度、井距、夹角、注汽参数等作为比较序列,最终依据关联度计算公式得到不同影响因素的关联度,并对复杂结构井开发效果的影响因素及其程度进行评价,得出影响复杂结构井蒸汽吞吐效果的主控因素,并针对主控因素进行了优化研究,为稠油油藏利用复杂结构井进行蒸汽吞吐开采提供了必要的技术参考依据。     

水平分支井技术在胜利油田稠油油藏中的应用

胜利油田拥有丰富的浅层稠油资源,稠油油藏埋深较浅、地层松软,大部分区块埋深在800-1200m左右,稠油油藏一般具有地层敏感性强、供液差、产能低和下降陕等特点,多年来在钻井等方面采取了多种工艺措施,均未取得很好的开采效果。水平分支井技术是提高油藏采收率的钻井新技术,对水平分支井技术在稠油热采井中应用的主要技术难题进行了分析及现场实践,取得了良好的开发应用效果,试验井的成功应用为水平分支井技术今后在稠油热采区块推广应用提供了技术手段,为胜利油田稠油热采水平分支井技术积累了宝贵的经验。     

稠油出砂冷采技术及其在蒸汽吞吐井中的应用

稠油出砂冷采技术是油层大量出砂形成蚯蚓洞和稳定泡沫油而形成,该技术的使用可获得较高的原油产量。河南油田通过攻关,在稠油出砂冷采领域取得良好的应用效果,形成了普通稠油出砂冷采开采技术,成功地将特薄互层和中深层普通稠油难采储量投入开发。第一口出砂冷采先导试验井日产油量是常规试油产量的8倍以上、是蒸汽吞吐产量的4倍以上,开采成本比蒸汽吞吐降低47%。同时,还成功地将出砂冷采技术应用于普通稠油低周期蒸汽吞吐井中,日产油提高1~3倍,进一步拓宽了该技术应用领域。     

蒸汽吞吐热采在海上油田的先导性实践

为更好地提高渤海湾油田的稠油采收率,对渤海油田首次采用的蒸汽吞吐技术进行稠油开采实例进行分析与研究。首先对热采作业的可行性进行分析,然后通过模拟优选蒸汽吞吐施工参数设计,再结合海洋生产平台的特点从燃料和水源上进行选取,最后分析了蒸汽吞吐热采效果。渤海油田首次蒸汽吞吐技术取得成功应用,为后续类似作业提供参考和借鉴。     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。     

一种耐热低膨胀钢种的设计

通过对稠油热采井使用工况的研究,针对性设计了一种耐高温、低膨胀钢种.此钢种采用中碳Cr--Mo系加微量晶界强化合金元素及稀土的设计思路.实验室试验证明,其高温拉伸性能和线膨胀系数均较C--Mn系钢种优越,适用于稠油热采工况条件,有望用于稠油热采井专用套管的生产.