海上X油田水平井智能分采管柱卡堵水潛力井篩選及應用效果分析

高智梁鄭旭任宜偉鄧永祥潘彬

1. 中海石油（中國）有限公司秦皇島32-6作業公司；2.中海石油（中國）有限公司曹妃甸作業公司；3. 中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司

海上X油田水平井智能分采管柱卡堵水潛力井篩選及應用效果分析

高智梁1鄭旭2任宜偉3鄧永祥3潘彬3

1. 中海石油（中國）有限公司秦皇島32-6作業公司；2.中海石油（中國）有限公司曹妃甸作業公司；3. 中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司

水平井高含水治理是水驅油田開發中后期面臨的主要難題。海上X油田水平井高含水治理措施難度大、費用高，而智能分采管柱卡堵水技術由于其成本低、作業簡單、風險小等特點，適合于海上油田進行水平井卡堵水試驗。通過分析X油田油井完井方式、目前含水狀況、累產油量、儲層非均質性和見水時間等因素，確定出X油田“水淹”井剩余油潛力大小及工程條件可實施性，最終篩選出5口具備水平井智能分采管柱卡堵水潛力的試驗備選井，并依據1口井的卡堵水實例進行實施效果分析，結果表明利用智能分采管柱進行大段“找水、堵水”現場應用效果較好，值得進一步推廣應用，為后期油田“控水、增油”提供技術借鑒。

水平井卡堵水；智能分采管柱；完井方式；控水增油；海上油田

水平井是開發難動用儲量和提高油藏經濟效益的關鍵技術，具有泄油面積大、單井產量大等優點，被廣泛應用于國內外油氣田開發，特別是油層厚度薄、邊底水能量充足及物性較差的油藏 。然而受完井工藝及作業難度的影響，水平井含水上升后的找堵水難度大且費用高，已成為油田開發的治理難點［1］。國內外水平井卡堵水技術研究主要集中在堵水工藝（工具）、堵水劑和完井方式等3個方面。Schlumberger Dowell公司開發了應用于割縫襯管（篩管）水平井堵氣的環空化學封隔器（Annular Chemical Packer，ACP）技術，實現了割縫襯管與井壁間竄流通道的封堵。國內勝利油田、吐哈油田、大慶油田等研究單位針對具體情況研究并實施了多種水平井堵水工具及配套工藝，冀東油田、大港油田也在選擇性堵劑、ICD分段完井等工藝上取得了進展，為水平井卡堵水工藝提供了技術支持［2-11］。針對海上X油田水平井高含水問題，通過分析防砂段特征、水平段非均質性等參數，討論了智能分采管柱大段找水及堵水工藝在X油田的適用性，并且對可應用智能分采管柱卡堵水技術的潛力井進行了篩選，為后期油田開發提供指導。

1 海上X油田水平井開發現狀及卡堵水需求

Development status and water plugging technology requirement of horizontal wells in X offshore oilfield

海上X油田是典型的薄層邊底水油藏，開發井網以水平井為主，利用天然邊底水能量進行開發。油田自2004年投入開發后，受邊底水能量強的影響，綜合含水率快速上升，至2013年初綜合含水率已上升至90%，高含水井（含水率＞80%）28口，占油井總數的54.9%，水平井水淹、水竄問題日益突出。X油田水平井卡堵水作業難點：油井完井方式以篩管簡易防砂和礫石充填防砂為主，卡堵水作業難度較大；水平井生產測井費用高、風險高，油田缺乏生產測井資料；由于生產測井資料缺乏，無法準確落實水平井段的出水部位，常規卡堵水作業存在堵不全或堵錯井段的風險；油田開發歷史中尚沒有水平井卡堵水作業先例，類似強邊底水能量薄層油藏水平井卡堵水作業經驗少，不確定性大。

需要一種在缺乏生產測井資料條件下，可以降低堵不全或堵錯井段風險、減少施工步驟、節約工期和費用的卡堵水工藝。考慮部分油井水平井段防砂管柱下入多個封隔器，利用壓力控制開關智能分采管柱能夠實現一趟管柱找水、卡水，簡化工藝，降低費用，可有效降低堵不全、堵錯井段風險［12-14］。

2 智能分采管柱卡堵水技術

Water plugging technology based on intelligent separate-production string

2.1 技術優勢

Technical advantages

智能分采管柱的關鍵技術是壓電控制開關，該壓電控制開關在自帶電池的有效期內可根據地面壓力信號控制進行多次開關。作業時將壓電控制開關與水平井生產管柱一起下入井下，配合相應的井下封隔器，可以將整個水平井段分為相互獨立生產的若干層段。當通過套管環空打壓，壓力控制信號由帶孔管傳遞至油管內部并作用于壓電控制開關，實現任意調整某一層段的開或關，從而獲得相應層段的含水、產量等數據，確定水平井段主要出水層段，并實施關層卡水。在適當的完井方式基礎上，應用智能分采管柱卡堵水具有不受井斜大小和開關層數限制、打壓過程不污染油層、各分層生產情況單獨或組合靈活監測等工藝技術優勢，同時具備作業程序簡化、減少管柱提放次數、降低成本和作業風險等施工作業優勢，非常適用于解決水平井常規找水、堵水時作業難度大、費用高等難題［6-7］。

2.2 適用性分析

Applicability analysis

智能分采管柱卡堵水技術的應用對油井有一定的適用性要求。

（1）井身質量：要求油井套管完好，不存在套損漏點，保證可進行打壓施工。海上X油田所有在生產油井套管完好，無套損漏點，套管打壓和壓力保持狀況均滿足智能分采管柱開關層時的打壓要求。

（2）儲層物性差異和隔夾層分布：需要水平井段存在隔夾層，斜厚大于2 m，已根據水平段儲層物性差異進行了分段防砂，利于封隔器有效卡開油層。海上X油田51口采油井中有13口井的水平段存在滲透率較低的泥巖段，其斜厚均大于2 m，且均根據儲層滲透率差異進行了分段防砂完井，各防砂段間有封隔器密封，滿足要求。

（3）封隔器密封性：要求各防砂段封隔器密封性良好，能夠有效封隔相鄰防砂段，保證卡堵水的有效性。海上X油田13口分段防砂油井內，除1口采用礫石充填防砂方式，其余12口簡易篩管分段防砂油井的封隔器密封性尚無試壓驗封資料，無法保證封隔器密封性。若作業過程中驗封結果不符合要求，可利用環空化學封隔器ACP等工藝措施來保證各防砂段相互密封良好，達到卡堵水要求。

（4）油井生產狀況：要求待作業井無嚴重出砂、結垢及結蠟等情況，防止復雜井況下智能分采管柱中壓電控制開關動作不靈敏或過早損壞。同時要求全井的產液量應盡可能大，避免在卡封出水層后出現因供液不足造成電潛泵欠載、不出液現象。海上X油田生產歷史尚無嚴重出砂、結垢、結蠟的油井，滿足要求。油田整體上邊底水能量充足、儲層物性好，油井各防砂段供液能力可觀，同時作業過程中可對電潛泵機組和泵型進行優化，使之具備較寬的排量范圍，保證各分層單獨供液時電泵都可正常運轉。綜上所述，海上X油田13口采用分段防砂完井的水平井符合智能分采管柱卡堵水作業要求，具備較好的適用性。

3 智能分采管柱卡堵水井位篩選及實例分析

Selection of candidate wells for water plugging by using intelligent separate-production string and case analysis

3.1 井位篩選

Candidate well selection

海上X油田進行智能分采管柱卡堵水井位篩選的技術思路：在沒有生產測井、不進行油井大修的基礎上，首先選取在完井方式和防砂管柱類別上能夠滿足智能分采管柱施工條件的油井，再根據儲層非均質性和油井目前含水情況來確定有“控水、增油”潛力的油井。

潛力油井主要根據油井目前含水、儲層滲透率級差、累產油量和見水時間綜合判斷。油井目前應處于高含水階段，含水率大于80%，保證卡封層段以出水為主，對產油影響不大；儲層非均質性較強，滲透率級差大的油井，邊底水沿高滲段錐進、造成水淹的可能性大；累產油量指示油井已采出的油量和受水侵影響的程度，累產油量低、含水高說明水侵造成井控儲量采出程度低，有大量“屋檐油”尚未動用，具有較大的“控水、增油”潛力；見水時間代表邊底水錐進速度，見水時間短是由于邊底水沿井段高滲層快速突破造成的，而滲透率較低層段受層間干擾影響不易動用，具有較大增油潛力［12-13］。

根據上述4方面因素，篩選出目前含水高（含水率＞80%）、累產油量較低（＜12×104m3）、見水時間較短、儲層滲透率級差較大的油井作為智能分采管柱卡堵水試驗井，包括D06H、D22H、D27H、E07H、E11H共5口井，其中D06H1、E07H、E11H井各項因素均有利，“控水、增油”潛力最大，優先實施。

由于智能分采管柱找水、卡堵水成功的前提是井下各防砂段間相互密封、不存在層間竄流，目前各井防砂段間是否密封尚不確定。因此必須在作業工程中對各防砂段進行驗封，如驗封不合格需要進行其他工藝措施（如環空化學封隔器ACP）來保證各防砂段相互密封良好。

3.2 實例分析

Case study

海上X油田D27H井2014年初故障，根據篩選結果具備一定的智能分采管柱卡堵水實施潛力和可行性，決定利用檢泵作業機會進行智能分采管柱卡堵水試驗，于2015年10月作業結束。初期4個防砂段同時打開生產，返排結束后含水率穩定在87%左右，較故障前含水率稍高，原因是故障關停期間較長、受鄰井生產影響油水界面整體抬升。隨后根據水平段儲層物性及水平井跟端采液強度較大等因素分析，預測P1、P2段含水較高，于11月末采用打壓控制方法關閉智能滑套（即壓電控制開關），含水率下降至84%，日增油9 m3。于12月中旬采用同樣打壓控制方法關閉P3段，只保留P4段生產，含水率下降至83%，日增油3 m3。

依據生產數據分別計算P1+P2、P3、P4段含水率和產液指數，見表1。可以看出P4段含水最低，產液能力最高；P3段含水居中，但產液能力最低；P1+P2含水最高，產液能力居中。因此采取先維持生產P4段、隨含水上升再逐步打開各層的生產策略，達到控水穩油的目的。D27H通過一次下入智能分采管柱后多次打壓控制各防砂段智能滑套開關，獲得相應生產數據并計算出各分段含水率和產液能力，實現找水、卡水，整個作業過程只有一次動管柱作業，且各防砂段開關層通過打壓控制方式實現，節省了大量人力、物料和場地費用、效率高，解決了水平井找水、堵水作業難題。

表1 D27H井各防砂段含水率和產液指數Table 1 Water cut and liquid producing index of each sand control section in Well D27H

4 結論

Conclusions

（1）智能分采管柱卡堵水技術具備成本低、作業簡單、風險小等特點，滿足海上X油田水平井卡堵水技術需求，且適用性較好。

（2）依據目前含水狀況、累產油量、儲層非均質性、見水時間等開發生產參數進行篩選，初步確定5口地質油藏潛力較大、且具備實施條件的智能分采管柱卡堵水試驗備選井。

（3）海上X油田已實施1井次智能分采管柱卡堵水試驗，通過多次打壓控制智能滑套開關，實現水平井大段找堵水，取得較好效果，為后期海上X油田及其他油田水平井高含水治理提供借鑒和指導。

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（修改稿收到日期 2016-11-10）

〔編輯 李春燕〕

Selection of potential wells for water plugging by using intelligent separate-production strings in horizontal wells in X offshore oilfield and its application effect

GAO Zhiliang1, ZHENG Xu2, REN Yiwei3, DENG Yongxiang3, PAN Bin3

1. CNOOC Limited Qinhuangdao 32-6 Operating Company, Tianjin 300450, China; 2. CNOOC Limited Caofeidian Operating Company, Tianjin 300450, China; 3. CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co., Tianjin 300450, China

The main difficulty of water flooding oilfields in the middle and late stages is to treat the high water cut of horizontal wells. In X offshore oilfield, however, the treatment of high water cut is difficult and the cost is high. Water plugging technology based on intelligent separate-production string are characterized by low cost, convenient operation and low risk, so it is suitable for water plugging of horizontal wells in offshore oilfields. In this paper, the remaining oil potential of watered out wells in X oilfield and the technical practicability of water plugging were determined by analyzing completion mode, current water cut, cumulative oil production, reservoir heterogeneity and water breakthrough time. And finally 5 candidate wells were selected for water plugging test because of their potential of water plugging with intelligent separate-production strings. Then, the implementation results of water plugging in one well were analyzed. The results show that the intelligent separate-production string is remarkable in water searching & plugging of large sections, should be popularized and applied further. It provides the technical instruction for water control and oil production improvement of oilfields at the late stage of development.

water plugging of horizontal well; intelligent separate-production string; well completion mode; water control and oil improvement; offshore oilfield

高智梁，鄭旭，任宜偉，鄧永祥，潘彬.海上X油田水平井智能分采管柱卡堵水潛力井篩選及應用效果分析［J］.石油鉆采工藝，2017，39（1）：88-91.

TE53

B

1000 – 7393（ 2017 ） 01 – 0088 – 04

10.13639/j.odpt.2017.01.017

:GAO Zhiliang, ZHENG Xu, REN Yiwei, DENG Yongxiang, PAN Bin. Selection of potential wells for water plugging by using intelligent separate-production strings in horizontal wells in X offshore oilfield and its application effect［J］. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(1): 88-91.

高智梁（1984-），2011畢業于中國石油大學（北京）地質工程專業，碩士研究生，現從事油氣田開發、油水井生產動態管理及研究工作，工程師。通訊地址：（300450）天津市濱海新區海川路2121號海洋總部樓A座707。E-mail：gaozhl2@cnooc.com.cn