深海油田采油工藝技術(shù)綜述

深海油田采油工藝技術(shù)綜述

中國擁有豐富的海上石油資源。據(jù)預(yù)測，在渤海、黃海、東海和南海大陸架海域，石油資源總量為275128噸，天然氣資源總量為10.6.1012噸。中國石油工業(yè)未來的發(fā)展將不可避免地從農(nóng)村地區(qū)轉(zhuǎn)移到海洋。但開采工藝技術(shù)與國外相比,還存在著較大差距,缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品,比較依賴國外。因此,了解國內(nèi)外海上油田開采工藝技術(shù)的應(yīng)用狀況和研究動態(tài),對海上采油工藝技術(shù)的發(fā)展形成認(rèn)識,推動技術(shù)進(jìn)步,為中石化的海洋上產(chǎn)開發(fā)戰(zhàn)略和轉(zhuǎn)型海外提供技術(shù)支撐。1國內(nèi)外海上勘探技術(shù)的新技術(shù)1.1水平井控水采空油試驗研究近年來水平井完井工藝快速發(fā)展,在已有的裸眼完井、割縫襯管完井、礫石充填完井、封隔器完井、注水泥射孔完井等常規(guī)完井方式的基礎(chǔ)上,迅速發(fā)展出了水平井控水完井新技術(shù)。(1)國內(nèi)水平井控水采油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。目前國內(nèi)常用的主要有水平井分段變密度篩管與水平井中心管兩種控水完井工藝。a、水平井分段變密度篩管控水完井。水平井分段變密度篩管控水完井技術(shù)是根據(jù)油藏滲透率的變化,優(yōu)化水平段每段的篩管孔密,均衡生產(chǎn)壓差,達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。勝利油田已在海上油田開展了分段變密度篩管試驗,距跟端2~120m長度范圍內(nèi),孔密逐漸由55孔變化到90孔,由于時間尚短,分段變密度篩管控水效果還有待進(jìn)一步驗證。目前多限于簡單的分段卡堵水功能,離真正意義控水尚有距離。b、水平井中心管控水完井。水平井中心管控水完井技術(shù)是針對長水平井、高滲高產(chǎn)地層、井筒摩阻大、對底水油藏開采影響大而旨在延緩底水錐進(jìn)的完井措施。根據(jù)對南海油田模擬研究,采用中心油管技術(shù)后,最大生產(chǎn)壓差和最小生產(chǎn)壓差之間相差0.77MPa。中心油管技術(shù)大大調(diào)整了水平井內(nèi)生產(chǎn)壓差的分布,大大有利于延緩底水錐進(jìn)。在勝利海上油田CB1FA-P4也展開了試驗,試驗效果良好。(2)國外水平井控水采油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。國外對于水平井控水采油技術(shù)及工具進(jìn)行了大量的研究,主要包括:流入控制裝置ICD、可滲透性膜控水裝置、雙完井技術(shù)和智能完井系統(tǒng)。a、流入控制裝置。流入控制裝置的關(guān)鍵技術(shù)主要由BarkerHughes、Schlumberger、Weatherford和Halliburton四大石油公司主導(dǎo),現(xiàn)在,FloTech公司也在進(jìn)行相關(guān)的研究開發(fā)。常見的結(jié)構(gòu)有:流道式、噴嘴式、噴管式。前者主要通過流道表面產(chǎn)生的摩阻壓降達(dá)到限壓節(jié)流的作用,對于流體粘度依賴性較大;后二者主要通過噴嘴或者噴管的節(jié)流作用,達(dá)到平衡壓降的作用,與粘度關(guān)系不大。b、可滲透性膜控水裝置。該系統(tǒng)的原理是當(dāng)?shù)姿鹘?jīng)可滲透性膜時,滲透膜膨脹、孔隙變小,底水流入阻力增大。當(dāng)油流入可滲透性膜時,滲透膜收縮,孔隙加大,油流入阻力減小。通過可滲透性膜的選擇作用,達(dá)到控水的目的。c、雙完井技術(shù)。雙完井技術(shù)就是基于這種原理在油水界面增加一組管柱來平衡油水界面處的壓力。圖1是同一主井眼下的兩個分支水平井,上分支井采油,下分支井采水。d、智能完井系統(tǒng)。智能完井系統(tǒng),一般包括:井下傳感器系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)等。這種系統(tǒng)是在不起出生產(chǎn)管柱的情況下,操作人員使用地面控制系統(tǒng)來監(jiān)測不同水平段的流體流入狀態(tài),通過調(diào)整安裝在不同層位的流入控制閥對不同層位進(jìn)行可選擇性的開或關(guān),從而實現(xiàn)靈活的控制各產(chǎn)段油、氣、水的流入,調(diào)整變化的生產(chǎn)剖面,延緩水或氣的錐進(jìn),從而優(yōu)化生產(chǎn)。1.2適度防砂完井技術(shù)適度出砂技術(shù)是指有選擇地防砂,或者有限度地防砂,打破了對地層砂“防死”的傳統(tǒng)觀念。適度防砂完井技術(shù)作為疏松砂巖稠油油藏提高單井產(chǎn)能的有效手段,在渤海油田已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,效果明顯。(1)篩管選型。渤海油田適度防砂用的特殊篩管主要有兩種,一種是金屬棉蠕動篩管,另一種是金屬網(wǎng)布復(fù)合篩管。金屬棉蠕動篩管以優(yōu)質(zhì)無縫鋼管做基管,兩端為絲扣自由連接,在基管上鉆階梯孔。濾砂室與基管階梯孔采用螺紋連接,提高抗拉、抗扭、抗擠強(qiáng)度。過濾單元獨立,流壓損失小。金屬網(wǎng)布復(fù)合篩管以不銹鋼金屬纖維作為過濾介質(zhì),過濾介質(zhì)是一種耐腐蝕、耐高溫金屬材料,過濾精度根據(jù)適度防砂的技術(shù)原理確定。實際使用情況證明,金屬棉蠕動篩管對適度防砂井具有良好的適應(yīng)性。(2)適度出砂界限。現(xiàn)場實踐和實驗證明:產(chǎn)油量是產(chǎn)砂量存在一定的線性函數(shù)關(guān)系,產(chǎn)油量和產(chǎn)砂量是相互依存的。對于適度防砂井,含砂小于0.05%時,可視為正常生產(chǎn)井;若含砂大于0.05%,則應(yīng)合理控制生產(chǎn)壓差,調(diào)小油嘴或降低頻率,同時加密取樣分析,連續(xù)觀察出砂狀況;若調(diào)小油嘴后含砂仍持續(xù)上升,應(yīng)考慮關(guān)井,等待下一步處理措施。要采用攜砂能力極強(qiáng),且排量較高的井下泵。從實際應(yīng)用情況看,螺桿泵明顯優(yōu)于活塞泵。(3)適度防砂配套技術(shù)。低頻起泵控制合理生產(chǎn)壓差投產(chǎn)技術(shù)是適度防砂完井技術(shù)的重要配套技術(shù)。下入防砂管柱前的清潔井眼技術(shù),主要目的是為了有效除去泥漿中的巖屑含量,防止堵塞篩管。地面采油流程配套技術(shù),應(yīng)該具備處理適度含砂原油的能力。防砂管柱上要合理安放扶正器,保證篩管居中,減小篩管下入過程中因刮擦井壁而被堵塞的可能性。為了更好地控制生產(chǎn)壓差,井下壓力檢測技術(shù)。在油井生產(chǎn)過程中,必須監(jiān)測和跟蹤油井的出水情況,采取必要的措施,防止油井大量出砂,同時做好地面流程的準(zhǔn)備。1.3自流澆注效果自流注水就是利用水體較大、能量較充足的地層水直接注入到需要補(bǔ)充能量的油藏中,這種方法省去人工注水中需先在平臺進(jìn)行水質(zhì)處理然后用高壓注水泵注入地層等一系列復(fù)雜的工藝,更是省去了專用注水井。國外某油田水平多分支井B01井2007年生產(chǎn),投產(chǎn)6個月后,地層壓力下降近9MPa,產(chǎn)量由投產(chǎn)初期200m3/d下降至20m3/d。為緩解油田產(chǎn)量壓力,設(shè)計并完鉆采油、注水功能于一井的B02井,該井為一多底多分支水平井,不僅可以開采M4b、M4c油藏,同時兼鉆一個水平分支段達(dá)到地層自流注水的目的。自流注水于2009年1月成功見效,B01井產(chǎn)量和壓力均有大幅度提高。注水前日產(chǎn)油量為20m3/d左右,油壓波動、不穩(wěn)定,注水后日產(chǎn)油量提高到40m3/d左右,油壓相對穩(wěn)定。2009年2月25日,B01井關(guān)井,井口壓力由注水前的2MPa逐步回升到7.9MPa,2009年4月27日,B01井重新開井生產(chǎn),產(chǎn)油量高達(dá)65m3/d,可以看出,自流注水后地層能量得到明顯補(bǔ)充。為此油藏開發(fā)效果顯著改善,開發(fā)效益穩(wěn)步提高。2防砂與排水劑的結(jié)合(1)水平井控水采油技術(shù)作為國際水平井完井技術(shù)的發(fā)展方向,目前國內(nèi)開展了一些研究,并取得了一定的成果,與國外相比,還沒有形成一套系統(tǒng)的、配套的、適應(yīng)不同井況下的水平井控水采油技術(shù)。(2)適當(dāng)調(diào)整防砂理念,防-排結(jié)合。對于高泥質(zhì)、粉細(xì)砂稠油油藏和進(jìn)入開發(fā)中后期的油田,防砂不能只注重“防”,而應(yīng)該同時考慮“疏導(dǎo)”,防-排結(jié)合,提高油井防砂后的生產(chǎn)效果;尤其是海上油田,為盡快收回投資、確保在平臺有效期內(nèi)收獲高采收率,適度防砂解放產(chǎn)能正成為許多海上油田探索的方向之一。(3)面對海上高額的開發(fā)成本,地層自流注水將為對我國海上油田中后期挖潛以及對難動用儲量的有效開發(fā)開辟一條新的更好的途徑?？傊?隨著國內(nèi)海洋石油