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解析水平井火烧辅助重力泄油技术(CAGD)

解析水平井火烧辅助重力泄油技术(CAGD)

历经近1年半的稳定开采,截至2月6日,新疆FH005井组产量突破2000吨,标志着由中国石油勘探开发研究院研发的水平井火烧辅助重力泄油技术(CAGD)试验取得新突破。

据勘探院热力采油所普查数据,目前,我国还有储量超过3亿吨的超稠油油藏,用常规直井火驱无法开采。这些超稠油如何效益开发?CAGD技术对规模开发超稠油进行了探索。

技术优势:纵向泄油热利用率高

超过5万厘泊的超稠油到底有多稠?勘探院热力采油研究所教授关文龙告诉记者,一根竹竿插进去,不仅不会倒,还要费很大力气才能拔出来。这种超稠油很难流动,甚至不具备流动能力,用常规直井的火驱方法,加热后很难“推”得动。

CAGD技术不同于常规火驱的水平“推”油,是依靠重力垂直泄油。典型的布井模式是一口垂直点火/注气井,一口水平生产井位于油层最底部。垂直井点火形成燃烧带,沿着水平井的脚趾到脚跟火烧油层,被火线前缘加热的原油在高温下热解大量的馏分、水分,使超稠油黏度大幅下降,形成可动油。可动油在重力作用下,顺着垂直界面流入水平井筒中。

对比常规直井火驱,CAGD技术开采超稠油有三个显著优势:一是从水平“推”油转为垂直泄油,可动油只需要沿着垂直界面走过油层厚度的距离即可,远远小于一个井距的距离。二是经过高温加热,稠油黏度可以下降到原来黏度的1/5至1/3左右。三是被加热的原油可以沿着垂直界面迅速进入水平井,对比直井火驱,热利用率更高。

CAGD技术理念于2008年由英国人提出,在加拿大油砂和我国辽河、新疆油田都有过试验,但是矿场试验未取得理想效果。究其原因,CAGD技术特殊的井网模式,带来三个方面的问题:产出流体的量难以计量;燃烧前缘容易形成单方向锥进,造成结焦物堵塞水平井筒;高温流体进入水平井筒中,容易形成“火窜”,破坏水平井井筒完整性。

关文龙表示,这三个问题实质都是能否实现“连续稳定泄油”。之前很多次试验,都没有实现火线从注气井到生产井完整地走完井距,中间出现了中断。而一个超稠油井组火驱要真正推进完毕,得要7至9年时间。

技术难点:掌控开采进度和火候

水火难控,更别说是在地下。CAGD的技术难点在于如何防止火窜、锥进,让火驱稳步推进,实现长时间持续稳定生产。

新疆油田FH005井组采用CAGD技术点火泄油,克服了裂缝等复杂地质情况。这一成功让大家看到了破题的门道。

之前试验中,水平井中出现锥进、火窜等问题,是因为缺乏良好的矿场控制策略,使燃烧带前缘向水平井偏离,阻塞了重力泄油通道,造成生产中断。“CAGD技术试验中,很容易比照以往SAGD技术经验,没有做到具体问题具体分析。”关文龙介绍。

在室内模拟实验中,关文龙发现,实现稳定重力泄油是循序渐进的过程。要对CAGD日产量有合理预期。产油速度与注入空气成正比,但是如果注气速度过快,会影响燃烧前缘的稳定性,造成锥进或者火窜,影响后续重力泄油。实现燃烧带均匀稳定前进,有一个最佳的推进速度,对应的日产量也有上限。

同时,把握好火候非常重要。在地层中要把控好火烧的方向、强度,有一些现场控制技巧。例如,要在井筒偏上的部分射孔和点火,保证燃烧界面上下的气流均匀稳定;在点火初期,不能急于提升注气的速度,造成火势偏移,而要以低速注气,等待燃烧腔体发育足够大、热量积累足够多,才能逐步提高注气速度。这个等待时间至少半年。

基于这些调控策略和方法,FH005井有效避免了锥进和火窜问题,克服了稳定生产中最主要的障碍。

技术推广:进一步简化应用规范

目前,CAGD技术仍处于先导试验时期。关文龙表示,CAGD技术一旦实现规模化应用,前景可期。

我国超稠油储量达到3亿吨,按照采收率60%计算,可以采出1.8亿吨原油。而海外,以加拿大油砂为代表的稠油资源开采潜力更加巨大。

火驱技术是油藏末采阶段,可一次性高效率、低成本地将油藏中难动用的稠油采出来。按照可持续方案,运用CAGD技术开发超稠油,单井日产量可达12吨至14吨,效率高于其他手段。

CAGD技术的燃烧介质就是空气,相比蒸汽驱技术,成本要低50%,经济效益明显。不仅节水,热效率也高于常规直井火驱,社会效益同样显著。

目前,CAGD技术研究的一个重要方向是提高其抗风险能力。“我们需要进一步简化CAGD技术应用的规范。”关文龙表示,“不仅要让科研人员懂,还要让现场一线员工好理解,方便掌控这项技术和现场管理。”

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