完井新技術(shù)提高了原油最終采收率

編譯:張松 (吐哈油田公司國際合作處)

審校:趙全國 (吐哈油田公司駐哈薩克斯坦辦事處)

完井新技術(shù)提高了原油最終采收率

編譯:張松 (吐哈油田公司國際合作處)

審校:趙全國 (吐哈油田公司駐哈薩克斯坦辦事處)

為增加與油藏接觸和泄流的面積,水平井技術(shù)提供了鉆常規(guī)油氣井的一些成熟方法,但是,對非均質(zhì)的產(chǎn)液剖面,特別是在高度非均質(zhì)和高度裂縫型的油藏中,會引起過早見水。為達到均勻的產(chǎn)液剖面,急需一種針對水平井的完井技術(shù)。通過在水平井段使用流入控制裝置 (ICD)的完井方法來提高采油效率。目的在于通過控制含水率上升的速度,進而改善油藏的波及效率,最終提高原油的采收率。流入控制裝置系統(tǒng)對未來的開發(fā)、鉆井及修井方案的優(yōu)化十分有益。

完井 流入控制裝置 含水率產(chǎn)液剖面 提高采收率

油氣井壽命的縮短與地層產(chǎn)水直接相關(guān)。當?shù)貙铀蚓擦鲃訒r,波及效率會受到影響,必須通過修井和鉆新井來維持油田的產(chǎn)能。改進完井方法必然成為油氣田開發(fā)戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。

在阿聯(lián)酋,由阿布扎比國家石油公司 (ADCO)運營的一個正在生產(chǎn)中的油田,第一次應(yīng)用了一種新型的完井技術(shù)來解決這一難題。該公司在水平井段使用流入控制裝置 (ICD)的完井方法,已在1口新井和1口現(xiàn)有井上進行了試驗,這2口井都位于高裂縫地區(qū)。

1 裂縫帶

在油田開發(fā)的早期階段,人們對油田內(nèi)裂縫的重要性缺乏足夠的認識。然而,結(jié)合所有可利用的地震數(shù)據(jù)和采油數(shù)據(jù),最新的裂縫研究表明:在高度非均質(zhì)的基巖系統(tǒng)內(nèi),該油藏含有一套復(fù)雜的裂縫網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在油藏的開發(fā)機理方面,基巖體系和裂縫體系都發(fā)揮著重要的作用。

這種油藏的特點在于糖粒狀白云巖的存在顯著地提高了基巖的滲透率。基巖的滲透率范圍在0.01 mD(1 mD=1.02×10-3μm2) 到12 D(1 D=1.02μm2)之內(nèi),但平均滲透率在100 mD以上。這些裂縫被描述為次地震斷層內(nèi)的裂縫帶體系,或叫做裂縫群,可能橫向延伸至數(shù)百米,有時甚至能延伸至數(shù)千米以上。產(chǎn)油地層是一種復(fù)雜的裂縫性碳酸鹽油藏,其巖性在橫向及縱向上呈現(xiàn)出相當大的變化。這個裂縫群區(qū)域,范圍在50～100 m之間,主要有兩個方向:即 N40°E和 N70°E,如圖1所示。由于擴散裂縫的特征一點也不顯著,這意味著該油藏在裂縫群區(qū)域之間是一種弱斷裂。

圖1 顯示兩個方向 (N40°E和N70°E)的裂縫圖

2 應(yīng)用實例

為了獲得經(jīng)濟的解決辦法,ADCO組建了包括各種學科的研究小組,對非均質(zhì)產(chǎn)液剖面和地層水穿過水平段的過程進行了研究。在裸眼水平井內(nèi),使用生產(chǎn)測井組合儀 (PL T)對地層水侵入點進行界定和測量,同時利用基準西格碼測井法測量,對飽和度進行監(jiān)測。

A井位于高裂縫的區(qū)域。生產(chǎn)測井組合儀測量的結(jié)果顯示,一個非均質(zhì)的產(chǎn)液剖面穿過了該井的水平段,并且絕大多數(shù)的產(chǎn)油層段及產(chǎn)水層段都和這些裂縫的研究相符合 (圖2)。當該井含水率達到50%時,在另一個方向上,開始計劃鉆水平井段;但是,在恢復(fù)完井作業(yè)之后,對套管腐蝕測井的結(jié)果顯示,該井套管的腐蝕非常嚴重。因此,只得放棄該井,同時,重新鉆1口井來取代這口井。

用生產(chǎn)測井組合儀對B井進行探測的結(jié)果顯示,從一個厚約40 ft(1 ft=30.48 cm)的薄地層內(nèi)生產(chǎn)出該井全部原油產(chǎn)量的70%,同時還產(chǎn)出了大約80%的水。試驗結(jié)果顯示,這一薄層的產(chǎn)油率和出水率都較高,同時還顯示出該井溫度的急劇升高是由于巨裂縫的存在。盡管人們認為C井位于一個非常均質(zhì)的地區(qū),但是生產(chǎn)測井組合儀的結(jié)果卻顯示出這口井全部的產(chǎn)液量都來自于該井水平段的前半段,而該井水平段的后半段并沒有產(chǎn)生任何的液體。

研究小組發(fā)現(xiàn),所有的這些井都有一個不均勻的產(chǎn)液剖面。依照這些結(jié)果,為了達到均勻的產(chǎn)液剖面,急需一種針對水平井的完井技術(shù),目的在于通過控制含水率上升的速度,進而改善油藏的波及效率,最終提高原油的采收率。

3 技術(shù)及經(jīng)濟性評估

研究小組研究了機械堵水和化學堵水技術(shù),卻發(fā)現(xiàn)這兩種技術(shù)在高裂縫的油藏內(nèi)效果都很差。一些油氣井服務(wù)公司利用類似的功能性,提出了三種不同的工藝技術(shù),來獲得均勻的產(chǎn)液剖面。研究小組發(fā)現(xiàn)對這種高裂縫的油藏,通過控制低滲透率層段和高滲透率層段之間的流動,建立一種均勻的產(chǎn)液剖面,是一種最合適的選擇。在風險評估之后,研究了案例井史并評價了成功率。研究小組認為,作為一種先導(dǎo)性的方法,對流入控制裝置系統(tǒng)進行測試,是一種最合適的辦法,并在新井D井上進行了試驗。這口新井鉆在裂縫密集的區(qū)域,尤其是該井水平段的后半段,位于裂縫高度密集的區(qū)域。

通過油藏模擬運行來評估這口新井安裝了流入控制裝置系統(tǒng)后的收益。通過運行流入控制裝置系統(tǒng),結(jié)果顯示該井的產(chǎn)量增加了140×104bbl(1 bbl=0.159 m3),超過了該井在壽命期內(nèi)所能獲得的產(chǎn)量,優(yōu)于裸眼完井。此外,為了評估在整個油田范圍內(nèi)安裝該系統(tǒng)后的影響,假定將這套系統(tǒng)安裝在油田70%的計劃未來所鉆的井上,這些井預(yù)計都會穿過裂縫帶。試驗的結(jié)果顯示,該油田原油開采量能增加大約36×106bbl。模擬運行確定了要實現(xiàn)一種均勻的產(chǎn)液剖面所需要安裝的這種流入控制裝置的數(shù)量。

阿布扎比國家石油公司對產(chǎn)量預(yù)測進行了詳細的經(jīng)濟性分析。安裝了流入控制裝置的1口單井與1口采用裸眼完井的單井模型進行了對比。增長的經(jīng)濟數(shù)據(jù) (凈現(xiàn)值、單位技術(shù)成本、投資的利潤率)如下:

貼現(xiàn)率為8%時的凈現(xiàn)值:＄190×104

貼現(xiàn)率為8%時的單位技術(shù)成本:＄4.4/bbl

貼現(xiàn)率為8%時的投資利潤率:4.0%

增加的原油產(chǎn)量:140×104bbl

在整個油田的開發(fā)方案中,阿布扎比國家石油公司若將這套流入控制裝置系統(tǒng)安裝在未來計劃要鉆的至少70%的井內(nèi),其經(jīng)濟核算顯示如下:

貼現(xiàn)率為8%時的凈現(xiàn)值:＄0.439×108

貼現(xiàn)率為8%時的單位技術(shù)成本:＄2.9/bbl

貼現(xiàn)率為8%時的投資利潤率:6.7%

增加的原油產(chǎn)量:0.363×108bbl

4 操作的可行性

為達到一種均勻的產(chǎn)液剖面和控制水的流動,在采用流入控制裝置完井之前,這個包含了各個學科的研究小組在D井內(nèi)下入了1套成像測井儀,以確定所需的流入控制裝置和機械式封隔器的位置和數(shù)量。依據(jù)油藏模型的滲透率剖面,最初的設(shè)計是下入10套流入控制裝置和9套隔離封隔器,如果有必要,可以選擇減少下入的數(shù)量。

隔離封隔器的作用是不需要注水泥塞就可以對井筒進行隔離,并進一步提高均勻的產(chǎn)液剖面。與其選擇膨脹式封隔器,還不如選擇隔離封隔器,主要是因為通井規(guī)的變差在碳酸鹽油藏內(nèi)超過了這些膨脹式封隔器的膨脹范圍,因而對井筒的密封無益。

為確保正確實施,研究小組對試驗過程和風險降低都進行了討論,并依據(jù)行業(yè)標準來滿足安全預(yù)案要求。

5 實施和評估

D井完鉆后進行了完井作業(yè),作為1口單分支的生產(chǎn)井,該井的水平段長度為2000 ft。在該井的水平段總共安裝了11套流入控制裝置和11套有專利權(quán)的隔離分隔器,目的在于沿該井水平段獲得一種均勻的產(chǎn)液剖面,同時減少地層的出水量。該井采用3?2in(1 in=25.4 mm)的單層完井管柱完井,配備有1臺電潛泵和 Y型工具。將這口井連接完畢,進入生產(chǎn)狀態(tài)后,最初的測試結(jié)果顯示,該井每天生產(chǎn)無水原油大約211 bbl。通過生產(chǎn)測井組合儀測量,在穿過水平段時,實現(xiàn)了一種均勻的產(chǎn)液剖面,從而證實了這種技術(shù)的可靠性(圖 3)。

圖3 生產(chǎn)測井組合儀對A井的探測結(jié)果

2007年4月,由于B井井下管柱發(fā)生短路,1臺運轉(zhuǎn)了9年之久的電潛泵失效。2007年5月,對這口井進行修井作業(yè),并更換了電潛泵。為了確定需要安裝的流入控制裝置和隔離封隔器的最佳數(shù)量,對該井進行了模擬運行。根據(jù)獲取的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),為獲得一種較好的產(chǎn)液剖面,研究小組推薦該井安裝11套流入控制裝置和5套隔離封隔器。將一切連接好后,該井的日產(chǎn)量大約是2500 bbl。同時,還對含水率進行了追蹤,并將含水率做了對比,該井修井前的含水率大約為7%。假設(shè)在較高的采油速度情況下,使用生產(chǎn)測井組合儀在兩種不同的采油速度 (2000 bbl/d和3000 bbl/d)下進行測試,評價流入控制裝置對該井產(chǎn)量的影響。生產(chǎn)測井組合儀解釋結(jié)果 (圖4)顯示,和2002年所采取的裸眼完井法進行對比,在使用流入控制裝置 (ICD)進行完井后,一種均勻的產(chǎn)液剖面穿過了該井的水平井段。從經(jīng)濟學的角度來講,這2口井 (B井和D井)都相當成功,下一步將在計劃要開采的所有石油儲量內(nèi)實施。

圖4 安裝流動控制工具前后,生產(chǎn)測井組合儀對B井探測結(jié)果的對比

6 整個油田的開發(fā)

為保持和開發(fā)穩(wěn)定的生產(chǎn)能力,考慮到油田處于較長期的開采狀態(tài),在油田范圍內(nèi)實施的計劃是由最終的采收率達到最優(yōu)所決定的。作為提高采油效率的一部分,一種包含了最優(yōu)開發(fā)方案的綜合技術(shù)及經(jīng)濟性的油田開發(fā)規(guī)劃,已考慮使用流入控制裝置。依照波及效率和補充的鉆井方案,研究人員對各種開發(fā)方案的選擇以及流入控制裝置系統(tǒng)的影響進行了研究。

通過優(yōu)化最終的采收率,流入控制裝置系統(tǒng)改善了油田的經(jīng)濟狀況,同時該系統(tǒng)還對未來的開發(fā)、鉆井及修井方案優(yōu)化有益。該項技術(shù)在阿聯(lián)酋是第一次應(yīng)用。阿布扎比國家石油公司和貝克(Baker)石油工具公司預(yù)計,在流入控制裝置系統(tǒng)安裝到大約35口井后,估計油田最終的原油產(chǎn)量將增加36×106bbl。

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.2.002

資料來源于美國《World Oil》2008年6月

2008-12-09)