低滲透油田水平井高效找水技術研究與應用

崔文昊，高榕，牛彩云，羅有剛，常莉靜

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安710018；3.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西西安710018）

低滲透油田水平井高效找水技術研究與應用

崔文昊1，2，高榕3，牛彩云1，2，羅有剛1，2，常莉靜1，2

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安710018；3.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西西安710018）

見水是長慶油田水平井多段壓裂、注水開發出現的重要問題之一，見水后含水快速上升，產能迅速下降，嚴重影響水平井開發效益。受低滲透油田非均質性影響，無法直接動態驗證出水層段，亟需開展水平井找水技術研究。因此，本文通過分析不同見水特征、出水類型、改造情況，研發了水平井分段生產找水技術、井下取樣找水技術、單封拖動管柱找水技術以及雙封抽汲拖動管柱找水技術，形成了多段壓裂水平井高效低成本找水技術系列，為水平井控水穩油措施提供可靠依據。

低滲透；多段壓裂；水平井找水；分段生產；井下取樣；拖動管柱

隨著長慶油田水平井規模開發，部分水平井見水導致單井產量下降，甚至損失儲量［1］，嚴重影響水平井高效開發。目前，國外水平井找水主要采用產液剖面測試、脈沖中子氧活化測試等生產測井方法［2，3］，該方法須配套專用下井工具和解釋方法，對井筒狀況有較高的要求。此外，該方法需要啟動流量，暫不適應長慶超低滲透油田低產液量，且測試費用較高（80萬元/井次）。針對上述方法存在的不足，充分考慮低滲透油田開發效益，本文通過分析水平井見水特征、出水類型、改造情況，攻關研究形成多段壓裂水平井高效低成本機械找水技術系列。

1　水平井分段生產找水技術

國內目前普遍采取機械分段控制方法進行找水［4，6］，水平井分段生產找水技術就是其中一種，該工藝針對5段以下水平井，采用井下智能開關器自動開關，不需通過地面作業實現井下換層，找水費用為20萬元/井次，單段找水周期6 d～8 d。

1.1工藝原理

由皮碗封隔器將水平井射孔段卡開，井下智能開關器在地面設定開關采集時間，在井下定時開啟和關閉（見圖1），地面抽油機連續生產，地下單層采油，一趟管柱即可求出各段產液量、含水、壓力及溫度等數據，為分段含水分析和產能評價提供依據。

圖1　三段式水平井分段生產找水原理圖

1.2管柱結構

管柱結構（見圖2），從趾部到跟部依次連接有導向絲堵、尾管、井下智能開關器、皮碗封隔器、抽油泵、油管等。

圖2　水平井分段生產找水管柱圖

1.3關鍵工具-井下智能開關器

井下智能開關器主要由橋通體和開關器芯體兩部分組成（見圖3），橋通體設計有進液孔和上下連通孔，地層流體通過橋通體進液孔進入開關器芯體，由出液孔進入油管；開關器芯體采用高能電池供電，在到達設定時間時，由微電腦給微電動機驅動系統發出指令，使驅動系統開始工作，從而帶動開關閥打開或關閉，實現對目的層開關井測試。

2　水平井井下取樣找水技術

隨著水平井改造段數逐年增加，為了縮短找水測試周期，設計出井下分段取樣方法，研制出可應用于水平井的井下電控取樣器。該技術打破了取樣器僅應用于定向井測試的限制，單段找水周期僅需1 d。

2.1工藝原理

采用油管將封隔器、井下取樣器等配套工具送至井下，每個層段對應三套井下取樣器，地面抽油機連續生產，取樣器在井下定時開關控制各層段逐一分段取樣，待起出地面放樣化驗各段含水，判斷出水位置。

2.2管柱結構

圖3　井下智能開關器示意圖

管柱結構（見圖4），從趾部到跟部依次連接有導向絲堵、尾管、井下取樣器（3套）、皮碗封隔器、抽油泵、油管等。

圖4　水平井井下取樣找水測試管柱圖

2.3關鍵工具-井下電控取樣器

針對常規取樣器電纜傳輸、混合取樣，采用機械鐘控式［7，8］，僅適用于單層取樣，研制了水平井井下電控取樣器。取樣器由電控部分和取樣部分組成（見圖5），隨油管下入取樣層段后，根據程序設定時間由微電機（見圖6）帶動滑閥啟閉取樣腔進行取樣，各層段之間互不干擾，隨油管起出地面化驗。取樣器技術參數（見表1）。

圖5　井下電控取樣器結構示意圖

圖6　電控部分結構圖

表1　井下電控取樣器技術參數

3　水平井單封拖動管柱找水技術

針對部分水平井某射孔層段與注水井溝通，地層壓力高于井筒液柱壓力導致全井筒為水，設計了單封拖動找水管柱及方法，單井找水周期1 d～3 d，大幅度提高找水效率的同時降低措施費用（8萬元/井次）。

3.1工藝原理

在油套環空返液水平井中，從趾部到根部拖動封隔器逐一卡封；若產出水通過篩管進入油管返出地面，則判斷封隔器以下為出水段；若產出水通過油套環空返出地面，則判斷封隔器以上為出水段；同時，在地面計量油管及油套環空返水量，定性判斷主要出水層段。

3.2管柱結構

管柱結構（見圖7），從趾部到跟部依次連接有導向絲堵、尾管、篩管、皮碗封隔器、井下智能開關器和油管。在井口處，油管和套管分別連接地面計量裝置。

4　水平井雙封拖動抽汲找水技術

針對井口未返液水平井，在單封拖動管柱找水工藝的基礎上設計了雙封拖動抽汲快速找水管柱及方法，該方法利用雙封單卡、抽子抽汲，實現一趟管柱多層段找水測試，單段找水周期僅為2 d～3 d。

圖7　單封拖動管柱快速找水管柱圖

4.1工藝原理

由趾部到跟部拖動管柱，采用兩個封隔器卡開測試段，地面作業機抽汲，通過地面計量化驗分析，獲得各段產液和含水。

4.2管柱結構

管柱結構（見圖8），從趾部到跟部依次連接有導向絲堵、尾管、皮碗封隔器、單流閥、皮碗封隔器、油管、抽子和油管。

四項找水技術的工藝特點及適用條件（見表2），通過深入剖析水平井見水特點，針對不同水平井的見水特征、出水類型、改造段數，可優選不同的找水技術。

圖8　雙封拖動管柱快速找水管柱圖

表2　水平井快速找水技術系列工藝特點及適用條件

5　現場試驗情況

截止2015年底，該技術已在長慶油田累計應用50井次，找水有效率98.3%，依據找水結果進行堵水50井次，累計增油28 097 t，測試成本僅為產液剖面測試的1/8～1/4，取得較好的經濟效益。

5.1典型井1-水平井井下取樣找水試驗

長平A井2011年8月1日投產，水力噴射壓裂改造7段，投產即高含水，試驗前日產液7.74 m3，日產油0.31 t，含水95.3%。2013年11月對該井開展井下取樣找水措施，找水結果（見表3）。從表中數據可知，噴點1、噴點2水淹，噴點6為高含水，噴點3、噴點4、噴點5為低含水。后期實施堵水措施，封堵噴點1、噴點2、噴點6，達到控水增油的效果。

表3　長平A井分段取樣找水結果

表4　長平B井雙封拖動找水各位置溢流量

5.2典型井2-水平井雙封拖動找水試驗

長平B井于2013年4月投產，分段多簇壓裂改造9段，投產即高含水，日產液15.10 m3，含水92.0%。采用雙皮碗封隔器分別對噴點1-噴點3、噴點4、噴點5-6、噴點7-9拖動卡封，根據抽汲測試結果分析（見表4）認為，噴點1-噴點3為主要出油層段；噴點4-噴點9為出水層段。

根據測試結果對該井實施機械封堵措施，單采噴點1～3，措施后含水降至41.3%，日增油2.72 t，增油效果顯著。

6　結論

（1）水平井分段生產找水技術已在長慶油田成熟應用，可以實現5段以下水平井找水測試，單段找水周期6 d～8 d。

（2）研制出新型水平井井下取樣器，首次成功應用于水平井找水，一趟管柱即可完成多段取樣測試，單段找水周期僅需1 d。

（3）形成了適用于不同井況的拖動管柱找水技術，通過地面抽汲（或自噴），地面計量、化驗分析含水，可獲得各段產液和含水，大幅度提高找水效率。

（4）水平井高效找水技術在低滲透油田的應用，找水成本為常規產液剖面測試的1/8～1/4，為水平井控水穩油提供了可靠依據。

［1］王嘉淮，劉延強，楊振杰，等.水平井出水機理研究進展［J］.特種油氣藏，2010，17（1）：6-10.

［2］郭洪志，李冬梅.Flagship在中高含水期水平井中的應用研究［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2009，31（1）：107-110.

［3］Rob North.Profiling and qualifying complex multiphase flow［J］.Schlumberger Oil Field Review，2004，Autumn，4-13.

［4］聶飛朋，等.水平井找水技術現狀及發展趨勢［J］.油氣井測試，2011，20（3）：32-34.

［5］呂億明，等.水平井找水測試一體化工藝技術［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：93-95.

［6］王小勇，黎明志，王磊，等.水平井智能分段開采工藝管柱的研制與應用［J］.石油機械，2013，41（6）：97-100.

［7］敬佳佳，劉清友，黎偉，等.高含硫氣井保溫保壓取樣系統設計［J］.石油鉆采工藝，2012，34（2）：108-111.

［8］張振華，白春海，張沛然，等.新型鐘控取樣器的研制［J］.油氣井測試，2001，10（5）：53-54.

Research and application of high efficient water detection technology of horizontal wells in low permeability reservoir

CUI Wenhao1，2，GAO Rong3，NIU Caiyun1，2，LUO Yougang1，2，CHANG Lijing1，2
（1.Oil&Gas Technology Research Institute，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory of Oil&Gas Field Exploration and Development，Xi'an Shanxi 710018，China；3.Gas Production Plant 4 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Water breakthrough is one of emerging issues of horizontal wells in Changqing oil field which caused by multistage fracturing and water injection development.After water breakthrough，the water content rising rapidly and the production drawdown speedily that could affect the horizontal wells development benefits seriously.By the effect of heterogeneity of low permeability reservoir that can not verify the breakthrough interval directly，it is necessary to research techniques of horizontal wells water detection.Therefore，this article analysis the different water breakthrough characteristics，water type，fracturing data and etc，researched low cost and high efficiency horizontal well water detection technology series innovatively，water detection by sectional production，water detection by downhole sampling，water detection by dragging string with single packer，water detection by dragging string with couple packers. Those technologies could provide a reliable basis for measures which can stable production and control water content of horizontal wells.

low permeability reservoir；multistage fracturing；horizontal well water detection；sectional production；downhole sampling；dragging string

TE355.6

A

1673-5285（2016）09-0020-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.005

2016－07-20

中國石油天然氣股份有限公司科研項目“長慶油田油氣當量上產5000萬噸關鍵技術”，項目編號：2011E-13。

崔文昊，男（1985-），碩士，工程師，2010年畢業于中國石油大學（華東），現從事水平井采油工藝技術研究與應用工作，郵箱：cuiwh_cq@petrochina.com.cn。