AICD自主控水增油技術應用研究

敖民 胡衛波

摘要：AICD自主流量控制技術在油井生產上能夠有效的解決油井含水上升快的突出問題，達到增油控水的目標，顯著的提高油井產量，降低含水率，降低水處理量，平衡地層油水剖面，實現全井周期均衡穩定生產，提高經濟效益。通過對地質油藏的充分調研認識，個性化的優化設計，在多個區塊的生產井上的實際應用，對比研究了AICD自主控水工藝與傳統工藝的生產記錄，表明AICD自主控水工藝達到了預期的控水增油目標。

Improving the performance of Oil production by Autonomous Inflow Control Devices（AICD）

The implementation of autonomous inflow control device（AICD）has been a success at the oil well production to limit water production and increase the oil production.The major challenge while well production are water breakthrough and water cut increase.AICD was adopted as part of the lower completion solution to solve the problem to increase oil rate and decrease water rate，decrease the surface equipment to treat the water，balance the oil-water profiles，and achieve the objective of good performance while all the well lives.Obtain the maximum economic results at minimum costs.Individualized optimization design and practical application in lots of production wells in different blocks after full investigation and understanding of geological reservoirs，compared and studied the production records of AICD technology and traditional technology，which shows that AICD technology has very good performance in water control and oil increase.

技術介紹

AICD自主控水增油技術在國外已經經過成熟的研究和實際應用，取得了非常明顯的應用效果，但是此項新技術應用，當前在國內的還只是在起步階段，南海東部油田率先在國內展開此項技術的研究及生產試用，取得了階段性成果。前期對AICD自主控水技術的充分論證，對關鍵設備在實驗室進行應用性測試總結為該技術投入實用做好技術鋪墊；對可實用區塊地質油藏數據與相關專家組進行多次論證，然后對各油井完井做出個性化設計，大量的數值模擬計算，已及在完井施工前，對最新地質油藏及生產數據進行校核，對設計做出最優化調整，當前應用的4口水平井均取得了較好的應用效果。

水平井生產具有單井產量高，控制面積大的優點，但是含水上升快是當前面臨的一個突出難題：早期水/氣錐進；高滲或裂縫性儲層；非均質地層；環空流和串流等等因素均可導致油井含水上升，一旦水錐突進，原油產出率便急劇降低。

根據對水平井出水機理數值模擬研究及經驗，水平井出水有以下規律：

條件 水平井出水規律

均質油藏 多為根部出水；垂向滲透率越大，含水上升越快

單點出水 沿高滲帶出水；單點出水時，含水上升快

多點先后出水 沿高滲帶出水；高滲帶物性差別越大，含水上升越快

AICD能實現水平段油藏均勻生產；延緩水平井的水、氣的突進；出現水錐進后迅速控制出水段，不波及其它未出水段。

自主式AICD使用伯努利方程的流體機械能守恒定律，即：動能+重力勢能+壓力勢能=常數。即浮盤上下的機械能是個常數，根據流過浮盤的流體的不同，引起浮盤上部的流速不同。

粘度高的流體（油）流速慢，浮盤上方流體動能小，勢能大推動浮盤向下運動，讓粘度高的流體更容易的通過；

粘度低的流體（水/氣）流速快，浮盤上方流體動能大，勢能小，浮盤被向上推動，讓粘度小的流體更容易的通過；

浮盤上下壓差作用：

P = Static Pressure靜壓

? ρv2 = Dynamic Pressure動壓

ΔP = Frictional Pressure loss摩阻壓力

Bernoulli equation 伯努利方程

AICD閥的粘度和密度相關經驗公式如下，這個公式已經在大多數流體和油藏模擬中驗證：

浮盤上下的壓差 （直接和生產壓差相關聯）由混合液的密度 、粘度 、地層流體的性質 、AICD自身參數

以及通過閥的流速決定；a，b，c，d，e，f這6個系數由油水氣混合物的物性參數決定，為了方便計算，通常取值1。下圖為實驗室對AICD閥進行過流曲線測試，實驗結果與理論數據相符，證明此AICD閥具備控水增油功能。

AICD自主控水的方法是：根據水平井的油藏地質特點，結合考慮配產計劃，將水平段用封隔器分割成多層，各層依據模擬計算分配不同孔徑和數量的AICD閥，實現分層生產，抑制水錐的推進，降低含水率。

AICD自主控水完井工藝及設備

AICD自主控水完井工藝相較于常規水平井完井不同在于：不同物性層段的有效隔離以及不同層段的AICD閥的分配。

不同飽和度和滲透率層段的有效隔離，是保證控水效果的另一重要因素，使用AICD自主式浮盤，自動根據流過設備的流體的粘度實時的控制流動通道的大小以實現自動/實時控水/控氣/增油的功能。當井水/氣在高滲錐進后，油藏流體會大部分流向錐進高滲點，而水的流動阻力小于油，導致全井出水上升，產油下降。在安裝封隔器有效隔離不同滲透率和飽和度的層段后，可以有效地控制高含水層段的出水，增加高含油層段的產油，以實現自動/實時控水/控氣/增油的功能。

針對不同的需求，可以配合多種防砂完井工藝實現AICD自主控水技術的應用：

1.頂部封隔器+AICD篩管+遇液膨脹封隔器分段；

AICD篩管以完井要求的尺寸的油管為基管，將AICD閥預先安裝在此專有設計的AICD上，單根篩管可以安裝1或2個閥，根據模擬設計的要求分段下入水平段；

1.外層管柱：頂部封隔器+常規篩管防砂+遇液膨脹封隔器分段（或者密封筒）

中心管柱：頂部封隔器+油管+AICD短節+遇液膨脹封隔器（或對應插入密封）

將AICD閥預先安裝在此專有設計的AICD短節上，單根短節可以安裝1或2個閥，根據模擬設計的要求分段下入目標層位。

AICD控水增油技術在南海東部油田的應用

1.恩平區塊水平井應用：

此井為新鉆水平井，同期同層位另外兩口類似水平井采用了不同的防砂控水工藝，在投產2個月后含水率就上漲至20～70%。而應用AICD控水工藝的生產井有6個月的無水采油期，8個月時含水率維持在7%低位，產油量逐步提升，其它井含水均逐漸上升很快，沒有無水采油期，說明AICD控水增油措施效果明顯。采用AICD自主控水完井工藝，有效的延長無水/低含水采油期，降低含水率，平衡油水剖面的穩定，實現較長時間的穩產高產。

2.西江區塊高含水生產井應用：

此井為已經開采多年的高含水生產井，通過西江油田三口井累產油與含水率關系圖可以看出：同樣的采油量，應用AICD井含水率下降明顯，AICD控水增油措施效果較明顯（含水率由修井前96.5%下降至修井后86%），同時該井主動降液生產，日產水量降低近一萬桶，降低了電泵能耗和水處理量，間接為其它生產井提產創造了條件。此井為高含水生產井治理提供了有益經驗。

另外在南海東部還有多口新鉆生產井以及高含水生產井修井應用AICD自主控水技術，均取得了明顯的控水增油效果。

AICD控水增油技術理論及優勢

新井采用AICD自主控水完井工藝，能有效平衡油水剖面的穩定，延長無水及低含水采油期，實現較長時間的穩產高產，同時有利于油田的均衡開發。

高含水老生產井，，應用AICD井含水率下降明顯，在保證產量的同時，大大降低了產水量，降低能耗，為平臺其它生產井提產創造條件，實現環保和經濟效益的雙贏。

AICD自主控水完井工藝，不需要進行測試找出水層位就可以自主選擇控制出水層位；大大減少工作量及停產修井時間；控制全井段的均衡產出，有效控制水平井生產過程中水錐或氣錐的發生；防水、控水、控氣、防砂、增油，多目標一次完成；針對性強，依據水平井的具體油藏參數和產量預期進行單獨設計；基管全通徑，便于修井和其它作業。

前期資料的全面、準確決定了模擬結果的可靠性，特別是油藏、地質、生產方面的資料；

與油田保持有效溝通，確保真正理解客戶對整個油/氣井乃至整個油/氣田的生產計劃和風險顧慮；將AICD的模擬結果、應用的有效性和相關風險如實反饋并深入討論；AICD自主控水完井，需要按照設計的生產壓差進行生產，避免提頻過高或者過大增加生產壓差導致管外封隔的失效。

結論及總結

AICD自主控水增油技術在實驗室驗證，以及不同區塊、不同井型油井進行實際應用表明：此技術具有良好的適應性及明顯控水增油效果，對地質油藏及生產等多方面資料進行充分的分析準備，個性化數值模擬及設計，AICD自主控水技術應用能夠取得預期控水增油效果。

參考文獻：

[1]The Autonomous RCP Valve – New Technology for Inflow Control In Horizontal Wells.Vidar Mathiesen，Haaward Aakre，Bjornar Werswick，Geir Elseth，Statoil ASA. SPE145737

[2]水平井控水完井技術現狀與發展趨勢.張瑞霞，王繼飛，董社霞，田啟忠，劉建新 鉆采工藝，2012，35（4）：35-37

作者簡介：

敖民（1985-），男，湖北荊州人，中級工程師，本科，主要從事南海東部海上油田控水增油措施工藝研究。