时间: 2020-10-12
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披荆斩棘 浴火辉煌

2007年底,新疆油田公司勘探开发研究院开发所副所长孙新革在没有任何经验的情况下,通过苦苦摸索,历时半年时间,终于主持编写完成《风城超稠油SAGD开发先导试验方案》,并于2008年5月通过中石油股份公司评审。
    随后,新疆油田公司首座SAGD先导试验井区在风城油田重32井区启动建设,2009年1月7日正式投产,总共部署4个井组。
    为确保项目顺利进行,新疆油田公司还成立了SAGD先导试验项目部,由开发公司第三项目部、勘探开发研究院、采油工艺研究院为成员单位,宋渝新任经理、张建华任副经理、孙新革任副经理兼总地质师、王泽稼任副经理兼总工程师。承担现场试验重任的风城油田作业区为项目保驾护航,成立了以经理马国安为组长、副经理樊玉新为副组长的SAGD试验项目领导小组。
    投产后的一年多时间里,宋渝新、张建华、孙新革、王泽稼、樊玉新等人,几乎一直住在现场,随时监测各项数据、参数,随时指挥调控。
    2009年5月,重32井区SAGD试验区第一口生产井历经波折,终于产出了油。
    通过这个试验,风城油田稠油的油藏条件、物性、黏度,开采理念、方法、配套工艺技术、现场操作方法、实施流程等问题,逐渐清晰起来。
    在重32井区SAGD先导试验取得一定成果的基础上,2009年8月,油田公司又在重37井区启动第二个更有代表性的先导试验。这次试验的方案更成熟,工艺更加合理,流程更加简单,同时实现了关键设施、设备从依靠外援到自主研发。
    2009年12月24日,重37井区SAGD先导试验举行了投产仪式。重37井区先导试验区部署7对半水平井井组,24口观察井、2口直井。
    随着试验的不断推进,这两个项目在取得一系列成果的基础上,也陷入了瓶颈,一些悬而未决的问题一直得不到解决。
    2011年3月,风城油田作业区新一任经理霍进到任。面对几乎快进行不下去的SAGD先导试验项目,他通过调研摸清了情况,霍进向全体员工宣告:“SAGD项目一定能够成功。”
    他的信念坚定了大家继续干下去的决心和信心。
    随后,在霍进的主持下,风城油田作业区在油田公司的大力支持下,对SAGD先导试验进行了大刀阔斧的改革,先后成立SAGD重大开发试验领导小组、SAGD重大开发试验站,通过协调将归属采油一厂的供汽站、重油公司二区划归风城油田,研究制定了SAGD开发操作手册,推动自喷井转抽,到辽河油田深入学习SAGD技术……一系列庞杂艰巨的工作紧张而又高效地进行着,风城油田的日产量也开始逐渐上升。
    当年11月,桑林翔等科研人员通过大半年的艰苦探索,成功找到了SAGD井下汽液界面控制的方法与原理,阻碍产量的关键问题随之得以破解。
    2011年12月20日,随着新调控方法的推行,风城油田日产油量大幅提高,两个SAGD先导试验区日产油突破280吨大关,这是项目组最初提出的产量目标。
    在这个过程中,霍进通过研究总结,提出了5点创新性理论认识:一是原油黏度不再是影响SAGD开发的主要因素, 二是油层内部发育的不连续隔夹层对蒸汽腔的最终形成影响不大,三是SAGD能否成功动态调控是核心,四是持续增汽提液扩腔的思路是正确的,五是SAGD采出液温度高达180℃是必然结果。
    而长期以来,SAGD的传统理论认为,原油黏度是影响SAGD开发的主要因素,油层内部发育的不连续隔夹层对蒸汽腔的最终形成影响很大,SAGD能否成功不存在动态调控一说,持续增汽提液扩腔的思路是错误的,SAGD采出液温度高达180℃是异常现象。
    显然,霍进提出的5点认识突破了SAGD的传统理论,解决了外界对风城SAGD先导试验长久以来的疑惑,也坚定了中石油集团公司对风城超稠油开发的信心和决心。从此,风城油田掀开了超稠油开发的崭新篇章。
    2012年,SAGD技术在风城超稠油油区大面积铺开,部署了四十多口井,生产效果良好。
    2012年6月28日,重32、重37井区SAGD井日产水平达到325吨。
    当日,霍进首次全面系统总结了SAGD先导试验形成的8大技术,即“双水平井设计”“双水平井钻、完井”“高压过热蒸汽锅炉应用”“机采系统优化”“循环预热与生产阶段注采井管柱设计”“水平井与观察井温压监测”“高温产出液集输处理”“动态调控”。
    2012年7月18日,风城油田一片欢腾,新疆油田公司总经理陈新发正式宣布:SAGD试验的阶段性突破,使风城稠油处于工业化开采状态,把几代石油人的愿望变成了现实。
    此后,经过不断改进,双水平井SAGD的理论方法、井网布局、预热启动、汽液界面控制、高温带压保护作业等技术日臻完善,各项指标均优于国际先进水平,在风城油田实现了大规模商业推广应用,目前已建成100万吨产能,彻底盘活了新疆6亿吨的超稠油资源,预计2025年风城油田产能将达到200万吨以上。
    新疆油田公司所形成的非均质超稠油双水平井SAGD技术,打破了同类油藏SAGD技术开发的禁区,变不可能为现实。
    目前,新疆油田公司的SAGD技术已走出风城油田,走向国际,通过技术服务、技术咨询的方式在加拿大、委内瑞拉等国的油田推广应用。
    
    火烧地层:渐入佳境
    
    作为一种珍贵的资源,克拉玛依的环烷基稠油资源是有限的。能最大限度地把这些资源都开采出来,一直都是克拉玛依石油人的心愿。
    但是,一些稠油油藏经过多轮次深度开发后,进入高含水、物性差的阶段,产量递减,效益变差,采用蒸汽吞吐开采已经很不划算,也无法转为蒸汽驱和SAGD技术生产。可是,这些油藏平均采出程度一般只有20%左右,最多只有25%。
    这意味着,这些油藏还有75%乃至80%以上的稠油还深埋在地底!如果不想办法开采出来,实在太可惜。
    在遍寻“药方”的过程中,“火驱”二字的出现,在科研人员心头燃起了希望的火苗。
    火驱,也是一种开发稠油的方式。通俗一点说,火驱就是火烧油层,也就是往油层注入空气,通过点火让油层燃烧,利用燃烧产生的热量加热油层,使原油裂解、降黏、流动,然后把变软变稀了的稠油抽出来,从而实现开发。运用这种工艺,地层中的稠油可以最大限度被“吃干榨净”,是迄今为止能耗最小、温室气体排放最少、开发效果最好的一项稠油开采工艺。利用这种方式开采稠油,具有热效率高、采收率高、节能减排等优势,采收率最高可达70%到80%。
    这项技术起源于上世纪二三十年代。火驱技术虽然采收率高,但要使原油在地下燃烧,过程十分复杂,实施、控制、监测起来非常困难。欧美开展的火驱试验,多在原始的物性很好的油藏里进行。
    而新疆油田公司想要运用火驱技术解决的,是注蒸汽开采后的稠油尾矿。这种稠油尾矿,经过了多轮次的蒸汽吞吐,由蒸汽冷凝形成了大量的地下水,即所谓次生水体,并且形成了错综复杂的汽窜通道。
    在尾矿进行火驱开发,其难度显然要远远大于在原始油藏进行。
    其实,从上世纪50年代末开始,以张毅、彭顺龙为代表的克拉玛依油田老一辈专家早已组织开展过火驱试验。他们克服重重困难,用最原始的技术不断摸索,已经取得了一定成果。但由于各种原因,克拉玛依火烧油层试验在上世纪70年代中断了。
    进入“十二五”以来,随着燃料价格的逐年攀升,成本压力增大,注蒸汽开采稠油的开采方式也越来越跨不过经济效益这道坎。稠油老区转换开发方式已迫在眉睫,稠油开发技术也需要不断突破和创新。
    这时,人们又开始把目光转向了被闲置已久的“火驱”。
    新疆油田公司总经理陈新发认为,这是突破原有稠油开采方式的一个重大机会,也是克拉玛依油田稳产的重大契机。他召集稠油领域的专家和骨干,决定在克拉玛依油田再搞一次试验。
    就这样,2008年11月,新疆油田公司启动了“红浅1井区火驱先导试验”,并在2009年初被中石油股份公司批准立项为“股份公司火驱重大试验项目”。
    位于克拉玛依市区南部方向约15公里的红浅1井区八道湾组砾砂岩油藏历经蒸汽吞吐和蒸汽驱开采后,因为没有经济效益,在1997年被废弃,采出程度仅达到28.9%。
    然而,在废弃的油藏上搞火驱试验,别说在国内,就是在全世界范围内,都没有先例。
    该项目的工程技术负责人、新疆油田公司副总工程师张学鲁将方案编制的重任交给了石油工程技术专业科研单位——工程技术研究院。工程技术研究院领导经过研究,决定让副院长潘竟军具体负责这项工作。
    “由于时间久远,能够找到的可供参考的资料几乎没有,而且国内外相关文献又少得可怜。”潘竟军说。
    一切得从零起步。没有资料,那就搜集资料。时间紧迫,那就加班加点。接到任务后,潘竟军带领一众得力干将——陈龙、蔡罡、余杰、陈莉娟等开始了攻坚战。
    由于火驱开采技术的复杂性和特殊性,需要结合地质油藏、采油工程、地面工程、安全环保等多学科开展联合攻关,这就要求方案编制人员了解各项专业技术。
    谁都不是天生的多面手。为了将方案编制得比较科学合理,项目组成员一边工作,一边学习,一边调研。
    为了使方案既论证充分又结合实际,具备较强的可操作性,项目组成员之间要反复交流,密切配合,高度衔接。陈莉娟编写出一部分后,先给蔡罡看,蔡罡看完陈龙再看,陈龙看完潘竟军再审……一环扣一环,确保了方案编写科学合理。
    在长达半年的时间里,他们舍弃了周末,舍弃了节假日,甚至舍弃了许多应该睡觉的时间,搜集查阅了世界范围内四十多个国家的火驱项目资料,借鉴了其中三百多个区块不同油藏特性的火驱实践经验,并深入分析了国内前期开展的火驱试验的经验、教训,重点针对红浅这类浅层稠油油藏展开了一系列的技术攻关研究。经过12个版本的修改完善,第一个火驱方案终于出炉了。
    当然,方案只是一张“施工图纸”,要真正实现“滚滚油流火中取”,最核心的是要有比较成熟的火驱注气点火工艺,才能让这把火在500米甚至更深的“地宫”成功烧起来。
    经过近一年的潜心研发,2009年秋,第一台电点火器诞生了!这是一个长12米、适用于7英寸套管的电点火器。经过十多次室内检测和试验后,2009年11月底,点火器开始进入试验现场。
    在滴水成冰的冬天,火驱先导试验却进行得热火朝天。12月1日,火驱项目注气站投产试运行;12月7日,红山嘴油田红浅1井区008井启动点火程序;12月9日,红山嘴油田红浅1井区010井启动点火程序。
    2009年12月19日,新疆油田公司举行红浅1井区火驱先导试验项目投产仪式。
    “出油了,出油了!”两个月后的2010年2月25日,红山嘴油田红浅1井区火驱先导试验生产井2057A现场一片欢腾,火驱生产井第一口井出油了!同年6月5日,火驱先导试验区012井启动注气点火程序,6月25日点火成功。
    至此,新疆油田公司红浅1井区火驱先导试验项目首批3口注气点火井全部完成点火工作。2011年7月21日,根据方案,红浅二期工程实施的4口井也顺利点火。
    此后,围绕高效点火、生产过程监测、高气液比举升、安全井下作业等,新疆油田公司又相继组织开展了攻关,创新建立了火烧区带电阻率变化模型,攻克了火驱爆炸风险评价、井筒防腐、安全压井等关键技术,解决了高含水低含油储层火驱开发问题。红浅火驱生产运行十年来,实施了13个井组点火,成功率100%,点火时间由原来的15天缩短至3天,累计产油15万吨,将采收率提高了35个百分点,可以延长商业开发周期15年。一座废弃多年的油藏“浴火重生”!

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