水平井分段控水完井工藝研究

水平井分段控水完井工藝研究

通過利用水井開采底水油，下水源進(jìn)入水體，導(dǎo)致高上升速度快、中低水位低的普遍現(xiàn)象，這已成為制約水平井生產(chǎn)的瓶頸。國(guó)外水平井控水完井的方式從常規(guī)的分段完井、恒流控水篩管的半智能完井發(fā)展到了智能完井;國(guó)內(nèi)的水平井控水完井技術(shù)相對(duì)落后,目前的完井方法主要有3類,即獨(dú)立篩管SAS(割縫/預(yù)孔管、復(fù)合篩管)、篩管(SAS)+ECP和射孔完井CHP,相應(yīng)的控水技術(shù)主要采用完井參數(shù)控制方法。大港油田通過調(diào)研,開展了分段控水完井工藝的研究。針對(duì)以上問題,開展了水平段產(chǎn)液剖面分布規(guī)律及控水機(jī)理的研究。一般認(rèn)為水平井生產(chǎn)過程中,如果縱向壓力梯度大于重力梯度底水就上錐,反之就不會(huì)形成水脊。因此,底水油藏水平井底水脊進(jìn)與油層厚度、打開程度、儲(chǔ)層物性、原油物性、水平井在油藏中的位置及生產(chǎn)壓差等因素有關(guān),造成儲(chǔ)層出水的主要原因有以下幾個(gè)方面。(1)地層流體沿水平段軸向流動(dòng)時(shí)由于井筒壓降的存在,使得跟端供液較高,生產(chǎn)壓差較大,造成跟端水脊速度高于趾端。為使水平段均勻供液,采用分段完井和對(duì)篩管采取變參數(shù)設(shè)計(jì),一般按中心管孔密由跟端向趾端36~360孔/m梯級(jí)逐漸增加,也可根據(jù)儲(chǔ)層的物性及非均質(zhì)性適當(dāng)調(diào)整中心管孔密,從而延緩底水突破時(shí)間。(2)儲(chǔ)層非均質(zhì)性引起底水錐高不一致,底水沿高滲透位置脊進(jìn)。大港油田部分水平井儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng),因此,必須按照儲(chǔ)層的非均質(zhì)情況,應(yīng)用分段控水完井工藝,對(duì)水平段分段卡層。(3)大港油田已開發(fā)底水油藏油水黏度比147.8~4912。油水黏度比越大,底水越容易突破,因此,必須制定合理的工作制度來延緩底水錐進(jìn)速度,提高儲(chǔ)層最終采收率。(4)受水平段井眼軌跡在儲(chǔ)層中位置的影響,部分井段進(jìn)入底水區(qū)造成油井高含水。為此,專門成立了水平井入窗著陸隊(duì),增加了一次入窗成功率,保證水平井眼在油藏上部1/3~1/2的位置。結(jié)合研究成果,開展了控水工藝的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用,形成了2種不同封隔工藝的分段控水完井管柱,實(shí)現(xiàn)了篩管變參數(shù)設(shè)計(jì),并合理控制初期生產(chǎn)壓差,達(dá)到了穩(wěn)油控水的效果。該井位于ZH8Ng斷塊,為典型的底水油藏,油層厚度8~10m,屬高孔高滲儲(chǔ)層;完鉆井深3940m,最大井斜93.5°,最大狗腿6.18(°)/30m,水平段3341~3940m,三開懸掛?139.7mm篩管完井。該井在鉆井過程中共鉆遇3341~3650m及3720~3940m兩段油層,前段滲透率較低,后段滲透率較高,儲(chǔ)層物性相差較大。為提高油井開發(fā)效果,在該井應(yīng)用分段控水完井工藝(見圖1)。該完井管柱主要特點(diǎn)為:(1)管內(nèi)預(yù)設(shè)插入式封隔器一套,形成管內(nèi)有效封隔;(2)管外安裝遇油遇水膨脹封隔器,形成管外有效封隔;(3)篩管和中心管分別采用了變參數(shù)設(shè)計(jì),有效調(diào)節(jié)水平段入流剖面,通過水平段均勻供液延緩底水水脊。H8井投產(chǎn)后初期日產(chǎn)液48m3/d、含水2%,生產(chǎn)過程中含水平穩(wěn)。而同區(qū)塊H1井采用礫石充填完井,未實(shí)施分段開采,初期日產(chǎn)液358m3/d、含水9%,投產(chǎn)后不斷提液生產(chǎn),含水上升較快,投產(chǎn)僅24d達(dá)到了60%。對(duì)比兩井生產(chǎn)情況,H8井采用水平段分段開采工藝明顯起到了控水的效果。KH2井位于K102斷塊,目的層館三油組,水平段長(zhǎng)177m,測(cè)井解釋在1524~1589m鉆遇泥巖,且上下兩段油層垂深相差較大(最大達(dá)9m),導(dǎo)致油水層性質(zhì)變化不確定。為防止水平井眼軌跡靠近或部分進(jìn)入底水層,實(shí)施分段控水完井工藝(見圖2)。該完井管柱主要特點(diǎn)為:(1)應(yīng)用管外封隔器和管內(nèi)分層密封筒實(shí)現(xiàn)井筒密封,管外封隔器采用水力壓縮式封隔器對(duì)水平段進(jìn)行封隔,管內(nèi)應(yīng)用通徑分層密封筒3套,上面1套實(shí)現(xiàn)工具定位,下面2套實(shí)現(xiàn)打壓坐封管外封隔器及管內(nèi)分段開采密封;(2)在生產(chǎn)管柱底部預(yù)設(shè)沖砂安全接頭,當(dāng)需要換層生產(chǎn)時(shí),考慮若因砂埋等因素造成生產(chǎn)管柱無法正常起出,可從安全接頭處斷開,實(shí)現(xiàn)順利打撈。3.3.1水平井初期生產(chǎn)壓差控制研究表明,水平井初期生產(chǎn)壓差對(duì)底水突破時(shí)間及含水上升速度影響較大。當(dāng)生產(chǎn)壓差在1~2MPa時(shí),底水突破時(shí)間隨生產(chǎn)壓差的增加急劇下降;大于2MPa時(shí),底水突破時(shí)間隨生產(chǎn)壓差增加變化趨于平緩(見圖3)。目前,大港油田為解決底水油藏水平井含水上升快、底水突破時(shí)間短的問題,對(duì)投產(chǎn)初期生產(chǎn)制度提出明確要求。結(jié)合ZH8Ng斷塊已投產(chǎn)水平井生產(chǎn)情況及地質(zhì)配產(chǎn),要求該斷塊水平井初期生產(chǎn)壓差控制在1~2MPa?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用4口水平井,除ZH8Ng-H5井由于生產(chǎn)壓差略大,底水已形成突破外,其他油井基本滿足生產(chǎn)需要(見表1)。3.3.2底水保井型水平井底水水平井無因次采液指數(shù)隨著含水的增加而逐漸下降,當(dāng)達(dá)到一定程度后,又隨含水增加而陡然增加;采油指數(shù)一直隨含水的增加而下降,當(dāng)含水達(dá)到85%時(shí),變化趨于平緩。因此,一般認(rèn)為合理的提液時(shí)機(jī)為含水達(dá)到85%以上。B66-30KH井采用精密復(fù)合濾砂管完井,初期產(chǎn)液32m3/d,產(chǎn)油29.5t/d,含水達(dá)到85%后逐步提液,提液后生產(chǎn)平穩(wěn),目前產(chǎn)液65m3/d,含水88%,累計(jì)產(chǎn)油1.12×104t。(1)底水油藏水平井開發(fā)應(yīng)立足早期控水,應(yīng)從油藏工程、井位優(yōu)化、井眼軌跡優(yōu)化、完井方式優(yōu)選、分段開采等因素考慮,保證水平井最終實(shí)施效果。(2)形成了2種不同封隔工藝的分段控水完井管柱,實(shí)現(xiàn)了水平段分段開采,為后期卡堵水措施創(chuàng)造了條件。(3)通過對(duì)水平井投產(chǎn)初期合理生產(chǎn)壓差的控制及對(duì)篩管采取變參數(shù)設(shè)計(jì),有效提高了水平井開發(fā)效果。大港油田利用水平井開發(fā)了6個(gè)底水油藏油田,儲(chǔ)層高孔高滲物性好,原油物性較差。已投產(chǎn)的36口水平井,目前含水高于90%的有21口,含水60%~90%的有8口,含水低于60%的有7口。已投產(chǎn)水平井初期開發(fā)效果均優(yōu)于常規(guī)鄰井。隨著油田的不斷開發(fā),底水脊進(jìn)導(dǎo)致含水上升速度快、中低含水采油期短,主要問題為:(1)陸上油田水平井由于主要用于老區(qū)挖潛,考慮其完井工藝難度及成本,水平段多數(shù)未下管外封隔器,生產(chǎn)后期卡堵水作業(yè)難以實(shí)施;(2)工作制度不合理,造成底水快速突破;(3)提液時(shí)機(jī)不合理,油井含水上升快。1生產(chǎn)狀況與問題分析2水平井水處理機(jī)械的水生控制結(jié)構(gòu)3水平井壓水技