张鑫 李斌 朱立凡

摘 要：加拿大是世界上油砂资源最为丰富的国家，油砂开发技术比较成熟，其中SAGD技术是开采油砂的一种有效开发方式。该文通过对加拿大油砂SAGD井的钻完井技术进行分析，列出了SAGD井对间距离及布井方式、钻机选择、井场位置、井身结构、定向井设计、钻井顺序、完井管柱及完井工艺等内容。通过分析，加拿大油砂SAGD钻完井技术相对成熟，对中国的油砂开采有一定的借鉴意义。

关键词：加拿大 油砂 SAGD 稠油

中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（c）-0052-02

作为非常规油气资源的油砂在地球上分布广泛，其中加拿大储量最为丰富，SAGD技术（蒸汽辅助重力泄油技术）是一种开采油砂比较有效的方式，1994年Butler等人提出SAGD技术，该技术具有采收率高和井间干扰少等特点，对埋深大于75 m的油砂矿开采具有很好的适用性，主要利用水平井、浮力及蒸汽来进行稠油的有效開采[1]。

1 SAGD工作原理

SAGD开发即利用一口上部水平井注入蒸汽，一口下部水平井采油。向注入井中注入高干度蒸汽，在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换，原油被加热使得粘度降低，粘度降低的原油和蒸汽冷凝水由于重力作用向下流动，从水平生产井中采出，蒸汽腔持续扩展并占据原油的体积，在重力和加热降粘作用下原油开始流动，最终被采出。

SAGD技术需确保开采过程中有充足的举升能力，以保证重力的驱动力作用足够大；避免气窜，有利于蒸汽与原油充分接触；防止出砂引起地层破坏；要尽可能地减少来自油藏的水侵。

2 井对间距离及布井方式

注蒸汽井和生产井之间的距离称为井对间距离。井对间距离与油砂的厚度有关，一般SAGD技术开采的油砂层厚度为15 m以上[2]。对高渗透油层和低渗透油层，增大注采井距都可以提高开发效果。当油砂层厚度一定时，井间距离越小，可较早地建立井对之间的热连通。油砂储层厚度为15～65 m时，最佳井对间距离为5～10 m，当储层厚度进一步增加时，可考虑在储层竖直方向上布置多对井对以提高采收率。

3 SAGD钻井技术

3.1 SAGD双水平井钻井特点

（1） 井浅（储层垂深一般280～600 m），造斜段造斜率大，部分井眼造斜率达15°/30 m；

（2） 水平段保证水平，垂向靶心误差±1 m，平面靶心误差±4 m；

（3） 水平段长度较大，一般为600～1 200 m；

（4） 水平段后期，因井浅，钻压施加困难，且存在磁干扰问题。

3.2 钻机选择

普遍采用斜钻机（slant rigs）以及斜井口（slant wellhead）；需要采用斜连续油管装置（slant coil tubing unit）。

3.3 井场位置

（1） 井场位置选择主要依据是油藏水平井段分布情况；

（2） 受地表限制，井场选择应综合考虑井场建设费用、钻完井作业费用，必要时还要考虑工程投资及环保要求；

（3） 通常采用集中井场，满足钻机行走和各种作业要求，视开发井的多少，决定井场的面积。

3.4 井身结构

SAGD井常用井身结构为：20″井眼下入16″套管，14-3/4″井眼下入11-3/4″套管，10-5/8″井眼下入8-5/8″割缝管/筛管。为降低钻完井成本，有些SAGD井井身结构为：17-1/2″井眼下入13-3/8″套管，12-1/4″井眼下入9-5/8″套管，8-3/8″井眼下入7″割缝管/筛管。

3.5 定向井设计

井眼轨迹控制应避免井眼轨迹的上下波动，井眼轨迹保持水平。

斜井段的井斜角约为0°～45°，一般注入井比生产井的井斜角大3°；造斜段全角变化率大于约10°/30 m，属于中半径水平井。

成对水平井的水平段轨迹需保证在预计储层段内以一定角度和方向穿行，须严格控制上下两个水平段轨迹在重力垂向和水平方向的相对位置关系。为确保水平井井眼轨迹满足油藏开采要求，须采用精确测量的磁性定位导向技术[3]。

3.6 SAGD 双水平井钻井顺序

先钻生产井，通常设计在油藏底部，要求距油藏底部1～2 m，避免井眼上下波动，以便最大限度地利用重力泄油的高度。钻完生产井后再钻注入井，维持同生产井的恒定的分离距离。

4 SAGD井完井技术

SAGD井下入生产管柱后，生产存在两个阶段，分别是注气循环阶段和生产阶段。

SAGD井完井技术要点如下所述。

（1） 注入井完井管柱内增加了蒸汽分配器，在注汽循环阶段关闭，在生产阶段打开，可以有效提高注蒸汽效果。

（2） 现在加拿大稠油SAGD开采中，上部注蒸汽的井，在一定时间后都出现了结垢堵塞的情况，需采取合适的除垢措施。

（3） 因SAGD井开发的沥青层埋藏较浅，一般储层垂深小于600 m。加拿大某沥青采油区块的储层埋藏在280～310 m，考虑到井筒沿程热损失不是很大，从降低完井成本的角度考虑，只在水平段使用真空隔热油管配合蒸汽分配器来保证蒸汽腔的合理发展，而水平段以上仍采用气密扣普通油管。

5 结语

（1）SAGD开采技术可大幅提高油砂采收率，且克服了露天开采技术在开采深度和环境保护方面的不足，对深部地层油砂资源的开发具有很好的适应性。

（2）选择合理的井对间距离和布井方式可有效提高SAGD油砂井的产能。

（3）中国具有丰富的油砂资源，中国对比加拿大等国家对油砂的研究和开发相对滞后，实际形成的大规模的商业化生产和开采作业较少，我国应对SAGD技术进行深入研究，提供工艺技术水平，降低开发成本，提高中国能源的自给能力。

参考文献

[1] 刘彦成，王健，李拥军，等.稠油开采技术的发展趋势[J].重庆科技学院学报：自然科学版，2010（4）：17-18，2-3.

[2] 杨进，严德，田瑞瑞，等.油砂蒸汽辅助重力泄油法开采技术 [J].特种油气藏，2012，19（6）：8-12.

[3] 徐云龙，马凤青，冯光通.磁性导向钻井技术现状及发展趋势 [J].钻采工艺，2012，35（2）：35-37.