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摘 要：目前，随着辽河油田的开发，水平井的数量逐年增加，需要注汽开采的水平井也是增加迅速。但笼统注采往往因地层吸气不均而导致注汽效果不佳，故水平井均匀注汽工艺技术亟待研究攻克。本文对分析常规水平井均匀注汽管柱，研制改进蒸汽伞与水平井油管扶正器，形成新型注汽管柱。现场应用表明，水平井均匀注汽技术增油效果明显，能够加大水平井分部井段注入蒸汽强度，提高蒸汽利用率，改善蒸汽吞吐效果，提高产油量和采出程度，从而最终提高经济效益
关键词：水平井;均匀注汽;蒸汽伞;扶正器
中图分类号：TE377 文献标识码：A DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.338
一、概述
利用水平井提高油井产能和采收率，已成为油田一种经济有效的挖潜手段和途径。目前，随着辽河油田的开发，水平井的数量逐年增加，需要注汽开采的水平井也是增加迅速。对于注汽水平井来说，采用的笼统方式注汽，吸汽不均。虽然水平井在水平井段物性差异不大，但是由于水平井段过长又采用笼统注汽，这样就造成水平井段局部突进，造成水平井段动用不均匀。根据监测资料水平井水平段动用不均的井约占80%，水平井段动用较好的井段约占整个水平井段的1/3-1/2。水平井均匀注汽技术能够有效缓解水平井段动用不均问题。
二、水平井均匀注汽工艺
常规水平井均匀注汽管柱见图1，管柱由上至下为保温油管、高效隔热管、注汽阀及油管。由于注汽过程中油套环空没有遮挡，蒸汽互窜，导致部分油层动用程度下降，因此需采用蒸汽伞将水平井段分隔开来，提高水平井段注入蒸汽的利用率。注汽工艺管柱见图2，管柱由上至下为保温油管、高效隔热管、蒸汽伞、油管扶正器、注汽阀及油管。蒸汽伞对于筛管和套管完井的水平井都适用，蒸汽伞可以对水平井段进行分隔，在管内可以起到截流作用，保证蒸汽的有效分配。
1.蒸汽伞研制
蒸汽伞可以在注汽过程中，将水平井段分成几个相对独立的注汽单元。由于水平井段井斜都在90度左右，考虑到水平井修井工艺还不够成熟，必须要保证蒸汽伞能够安全起下，所以在蒸汽伞的设计上靠注汽压差撑开蒸汽伞，下井过程中整个蒸汽伞的外径只有120mm，在注蒸汽时，由于受到注汽管柱内外压差作用，蒸汽伞撑开密封油套环空。蒸汽伞的高温胶筒采用耐高温复合材料一体化复合而成。采用钢丝网作为胶筒中间层的内衬，并用钢丝进行径向缝补，用以提高纤维帘布的连接强度。
（1）第一代蒸汽伞
结构特点：蒸汽伞胶筒呈纺锤形，中间大，两端小。采用压紧的方式连接蒸汽伞胶筒和中心管。
效果及改进思路：压紧环与中心管之间的挤压力不够，胶筒连接部位容易发生泄漏，且承压能力较低，一般情况下常温试验打压0.5MPa就发生泄漏。因此改变胶筒和蒸汽伞中心管的链接方式是重点。
（2）第二代蒸汽伞
结构特点：蒸汽伞胶筒采用与嵌件共硫化的连接方式，并用钢丝缠绕技术将胶筒和嵌件更加牢固的成为一体。使用套装的方式在与中心管连接，并用护帽将胶筒保护起来形成整体结构.
效果及改进思路：胶筒在高温试验中承压3MPa，冷却后帘布层之间发生分层现象。解决了连接问题后承压能力和胶筒的加工工艺成为新的问题，必须从这两个方面进行改进。
（3）第三代蒸汽伞
结构特点：在原来基础上增加耐高温纤维布的厚度，提高蒸汽伞胶筒的高温承压能力。
效果及改進思路：经过分析，蒸汽伞胶筒之所以破裂主要是由于蒸汽伞内的抗拉材料太薄导致的，所以在改进时增加了抗拉材料厚度，提高了蒸汽伞的抗压性能通过试验，改进后蒸汽伞胶筒能够承受压力7MPa，可以满足现场施工需求。但是蒸汽伞长时间注汽容易起层，需要增加纤维帘布之间的连接。
（4）第四代蒸汽伞
结构特点：采用钢丝网作为胶筒中间层的内衬，并用钢丝进行径向缝补，，用以提高纤维帘布的连接强度。
效果：经过多次试验，蒸汽伞密封件采用缝合结构后，常温耐压7MPa，350℃高温状态下能够耐压5MPa以上，达到现场使用要求。现场试验没有发生起层现象。
2.油管扶正器研制
水平井油管扶正器作用是在水平井段使井下工具在水平段中居中，保护井下工具，提高井下作业效率。油管扶正器采用弹簧滑块式结构设计，扶正器最大外径为Φ154mm，当遇阻时，滑块可以压进刚体内部，扶正器能够缩小的最大外径为Φ130mm，保证遇到突发状况的通过能力。
三、现场应用
1.洼38-东H304井
洼38-东H304井是金马油田一口稠油水平井，本井措施前周期注汽1886t，累计生产161d，累计产油899t，油汽比达到0.477;本周期该井实施水平井均匀注汽技术，注汽2000t，累计也生产了161d，累计产油1079t，油汽比达到0.55;周期对比，在不计算周期递减的情况下，累计增油达到180t，油汽比提高0.63，增油效果显著。
2.新海27-H16
该井焖井结束进行起管作业，施工作业一切顺利，负荷正常，经过8个多小时的施工，注汽管柱全部起出。从起出的蒸汽伞和扶正器来看，蒸汽伞工作状态良好，没有发生破裂现象;扶正器完好，没有出现卡阻痕迹。第二周期注汽3000t，累计生产238天，累计产油828t，平均日产油2.4t/d，油汽比达到0.276;第三周期实施水平井分段注汽技术，注汽3000t，累计生产了231天，累计产油1245.6t，平均日产油达到5.38，周期对比增油达到417t，增油效果显著。
四、结论
水平井均匀注汽技术能够按照要求设计水平井段的注汽量，充分发挥水平井特点，加大水平井分部井段注入蒸汽强度，提高蒸汽利用率，改善蒸汽吞吐效果，提高产油量和采出程度，从而最终提高经济效益。蒸汽伞结构设计合理，室内及现场试验表明，满足现场使用要求。随着辽河油田稠油水平井数目的不断增加，水平井均匀注汽技术，将会有很好的发展应用前景。
参考文献：
[1]陈治军.均匀注汽工艺技术研究[J].新疆石油天然气，2012，3（8）：1-5.
[2]陈新明.水平井均匀注汽工艺在滨南油田的研究与应用[J].油气地质与采收率，2009，16（2）：106-110.
[3]陈治军，黄晓东，彭辉.稠油水平井均匀注汽工艺技术研究及应用[J].新疆石油科技，2010，3（20）：9-11.
[4]刘德铸.稠油水平井均匀注汽技术[J].特种油气藏，2014，21（5）：127-129.
[5]吴宁宁.水平井分段注汽调剖方法研究及影响因素分析[J].天然气与石油，2017，35（5）：60-64.
（中石油辽河油田钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010）
关键词：水平井;均匀注汽;蒸汽伞;扶正器
中图分类号：TE377 文献标识码：A DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.338
一、概述
利用水平井提高油井产能和采收率，已成为油田一种经济有效的挖潜手段和途径。目前，随着辽河油田的开发，水平井的数量逐年增加，需要注汽开采的水平井也是增加迅速。对于注汽水平井来说，采用的笼统方式注汽，吸汽不均。虽然水平井在水平井段物性差异不大，但是由于水平井段过长又采用笼统注汽，这样就造成水平井段局部突进，造成水平井段动用不均匀。根据监测资料水平井水平段动用不均的井约占80%，水平井段动用较好的井段约占整个水平井段的1/3-1/2。水平井均匀注汽技术能够有效缓解水平井段动用不均问题。
二、水平井均匀注汽工艺
常规水平井均匀注汽管柱见图1，管柱由上至下为保温油管、高效隔热管、注汽阀及油管。由于注汽过程中油套环空没有遮挡，蒸汽互窜，导致部分油层动用程度下降，因此需采用蒸汽伞将水平井段分隔开来，提高水平井段注入蒸汽的利用率。注汽工艺管柱见图2，管柱由上至下为保温油管、高效隔热管、蒸汽伞、油管扶正器、注汽阀及油管。蒸汽伞对于筛管和套管完井的水平井都适用，蒸汽伞可以对水平井段进行分隔，在管内可以起到截流作用，保证蒸汽的有效分配。
1.蒸汽伞研制
蒸汽伞可以在注汽过程中，将水平井段分成几个相对独立的注汽单元。由于水平井段井斜都在90度左右，考虑到水平井修井工艺还不够成熟，必须要保证蒸汽伞能够安全起下，所以在蒸汽伞的设计上靠注汽压差撑开蒸汽伞，下井过程中整个蒸汽伞的外径只有120mm，在注蒸汽时，由于受到注汽管柱内外压差作用，蒸汽伞撑开密封油套环空。蒸汽伞的高温胶筒采用耐高温复合材料一体化复合而成。采用钢丝网作为胶筒中间层的内衬，并用钢丝进行径向缝补，用以提高纤维帘布的连接强度。
（1）第一代蒸汽伞
结构特点：蒸汽伞胶筒呈纺锤形，中间大，两端小。采用压紧的方式连接蒸汽伞胶筒和中心管。
效果及改进思路：压紧环与中心管之间的挤压力不够，胶筒连接部位容易发生泄漏，且承压能力较低，一般情况下常温试验打压0.5MPa就发生泄漏。因此改变胶筒和蒸汽伞中心管的链接方式是重点。
（2）第二代蒸汽伞
结构特点：蒸汽伞胶筒采用与嵌件共硫化的连接方式，并用钢丝缠绕技术将胶筒和嵌件更加牢固的成为一体。使用套装的方式在与中心管连接，并用护帽将胶筒保护起来形成整体结构.
效果及改进思路：胶筒在高温试验中承压3MPa，冷却后帘布层之间发生分层现象。解决了连接问题后承压能力和胶筒的加工工艺成为新的问题，必须从这两个方面进行改进。
（3）第三代蒸汽伞
结构特点：在原来基础上增加耐高温纤维布的厚度，提高蒸汽伞胶筒的高温承压能力。
效果及改進思路：经过分析，蒸汽伞胶筒之所以破裂主要是由于蒸汽伞内的抗拉材料太薄导致的，所以在改进时增加了抗拉材料厚度，提高了蒸汽伞的抗压性能通过试验，改进后蒸汽伞胶筒能够承受压力7MPa，可以满足现场施工需求。但是蒸汽伞长时间注汽容易起层，需要增加纤维帘布之间的连接。
（4）第四代蒸汽伞
结构特点：采用钢丝网作为胶筒中间层的内衬，并用钢丝进行径向缝补，，用以提高纤维帘布的连接强度。
效果：经过多次试验，蒸汽伞密封件采用缝合结构后，常温耐压7MPa，350℃高温状态下能够耐压5MPa以上，达到现场使用要求。现场试验没有发生起层现象。
2.油管扶正器研制
水平井油管扶正器作用是在水平井段使井下工具在水平段中居中，保护井下工具，提高井下作业效率。油管扶正器采用弹簧滑块式结构设计，扶正器最大外径为Φ154mm，当遇阻时，滑块可以压进刚体内部，扶正器能够缩小的最大外径为Φ130mm，保证遇到突发状况的通过能力。
三、现场应用
1.洼38-东H304井
洼38-东H304井是金马油田一口稠油水平井，本井措施前周期注汽1886t，累计生产161d，累计产油899t，油汽比达到0.477;本周期该井实施水平井均匀注汽技术，注汽2000t，累计也生产了161d，累计产油1079t，油汽比达到0.55;周期对比，在不计算周期递减的情况下，累计增油达到180t，油汽比提高0.63，增油效果显著。
2.新海27-H16
该井焖井结束进行起管作业，施工作业一切顺利，负荷正常，经过8个多小时的施工，注汽管柱全部起出。从起出的蒸汽伞和扶正器来看，蒸汽伞工作状态良好，没有发生破裂现象;扶正器完好，没有出现卡阻痕迹。第二周期注汽3000t，累计生产238天，累计产油828t，平均日产油2.4t/d，油汽比达到0.276;第三周期实施水平井分段注汽技术，注汽3000t，累计生产了231天，累计产油1245.6t，平均日产油达到5.38，周期对比增油达到417t，增油效果显著。
四、结论
水平井均匀注汽技术能够按照要求设计水平井段的注汽量，充分发挥水平井特点，加大水平井分部井段注入蒸汽强度，提高蒸汽利用率，改善蒸汽吞吐效果，提高产油量和采出程度，从而最终提高经济效益。蒸汽伞结构设计合理，室内及现场试验表明，满足现场使用要求。随着辽河油田稠油水平井数目的不断增加，水平井均匀注汽技术，将会有很好的发展应用前景。
参考文献：
[1]陈治军.均匀注汽工艺技术研究[J].新疆石油天然气，2012，3（8）：1-5.
[2]陈新明.水平井均匀注汽工艺在滨南油田的研究与应用[J].油气地质与采收率，2009，16（2）：106-110.
[3]陈治军，黄晓东，彭辉.稠油水平井均匀注汽工艺技术研究及应用[J].新疆石油科技，2010，3（20）：9-11.
[4]刘德铸.稠油水平井均匀注汽技术[J].特种油气藏，2014，21（5）：127-129.
[5]吴宁宁.水平井分段注汽调剖方法研究及影响因素分析[J].天然气与石油，2017，35（5）：60-64.
（中石油辽河油田钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010）