連續油管技術在定向多層合采井找水、堵水中的應用研究

鐘寶庫

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

氣井堵水是治理氣井出水問題的有效方法，而氣井堵水成功的關鍵在于能否精確找到出水層位。多層合采井出水層位不確定，以三層合采井為例，出水層位可能為上層、中層，也可能為下層。目前最常用的找水方式是采用鋼絲/電纜測試方式。對于定向多層合采井或水平井，鋼絲/電纜測試方法存在明顯的缺陷[1-2]，使用效果較差。主要存在兩方面的問題，首先鋼絲/電纜在下行的過程中容易受到井斜角的影響，在大斜度井或者水平井無法依靠自身重力維持下入；其次，對于多層合采井，產層一般都在油管引鞋之下，鋼絲/電纜作業在回收測試工具串時，由于井斜角影響，在引鞋位置容易造成鋼絲工具串遇卡無法回收（圖1）。

圖 1 鋼絲/電纜測試工具在定向井中出油管引鞋示意圖Fig. 1 Schematic diagram of steel wire/cable test tool in directional well

本文介紹的找堵水工藝，是利用連續油管下入到水平段或者多層合采井段，配合化學暫堵技術，向地層可能出水的層位擠注暫堵劑，并通過計量對比產量變化數據，以此來判斷出水層位。連續油管技術具有強度高、可循環以及在水平井作業能力等特點[3-6]，可解決鋼絲/電纜工藝無法進入水平段完成測試找水的問題，并可規避出油管管鞋后無法安全回收的問題，同時連續油管作業技術相對修井作業可大幅降低作業成本，提高時效。海上平臺實施各類型作業成本及工期詳見表1。

表 1 海上平臺實施各類型作業成本及時效對照表Table 1 Comparison table of operation cost and time effectiveness of offshore platform

1 連續油管暫堵找水工藝

1.1 目標井油藏基本特征

目標井位于海上某油田，產層中深在2 500～3 000 m之間，儲層溫度110～120 ℃之間，儲層壓力30 MPa左右，壓力系數1.0～1.1，屬于常溫常壓儲層。

1.2 基本工藝原理

將連續油管下至產層深度，配合擠注暫堵體系，對可能的出水層位實施暫堵，同時通過地面測試分離器計量產層暫堵后的產量數據，判斷出水層位。

1.3 配套暫堵體系

配套使用的暫堵劑需滿足流動性好，黏度低，耐高溫高壓以及對儲層傷害小等要求，同時需要成膠和破膠時間可控。本文討論的GTA-WCF暫堵劑，主要由輕質低分子樹脂材料為骨架，可降解酯類物質為交聯劑所構成。GTA-WCF具有良好的觸變性，在120 ℃高溫下，可保持一定時間的強度。在實驗條件下（實驗溫度120 ℃，實驗壓力30 MPa，高溫高壓釜中進行）進行巖心滲透率傷害測試[7]。從實驗數據來看GTA-ACP暫堵劑對儲層傷害較小，具體數據見表2。同時GTA-WCF成膠時間不大于10 h，滿足連續油管注入時間要求，自動破膠時間可調，也可注入解堵劑強制破膠，破膠后可隨著生產返排出井筒。

1.4 連續油管找水技術

以三層合采井為例，如圖2所示，首先依據動態分析判斷出水層位，對其實施暫堵，同時對比封堵后的產量變化數據。

針對產水層位不明確的井，工藝上優先選擇暫堵施工相對簡單的層位。以三層合采井為例，對下層系實施暫堵工序最簡單可靠。如圖3所示，連續油管直接下至下層系，擠注暫堵劑對X3層實施暫堵。待暫堵劑固化后，開井計量生產，若產水量減少，則X3層為主要產水層；若產水量變化不大，主要產水層可能為X1層或X2層。

表 2 GTA-WCF暫堵劑破膠后對巖心滲透率的傷害及恢復數據表Table 2 Data of damage to core permeability and recovery by GTA-WCP temporary plugging agent

圖 2 三層合采井管柱示意圖Fig. 2 Three layers commingled wells string diagram

圖 3 暫堵下層系工藝示意圖Fig. 3 Schematic diagram of temporary plugging of lower layer

在排除下層系X3層為主要產水層位后，可進一步對X1、X2層實施判斷。連續油管下至X2層頂部，擠注暫堵劑，對X2、X3層實施暫堵，如圖4所示，待固化后開井生產X1層，若產水量降低，則證明X2層為主要產水層；若產水量變化不大，則證明X1層為主要產水層。

圖 4 暫堵中、下層系工藝示意圖Fig. 4 Schematic diagram of temporary plugging of middle and lower layer

該找水方法適合合采層系相對較少的井，對于合采層系較多的井，施工工序較為復雜，周期較長。當合采層系為2層時，只需要對下層系實施一次暫堵即可判斷出主要產水層位，找水準確率更高。

2 連續油管堵水工藝

在不動生產管柱前提下，籠統注入堵劑，依靠堵劑本身的選擇性對出水層位實施封堵在一定程度上會取得封堵效果。其原理是由于氣井各層之間滲透率存在差異，出水層的滲透率相對較高，層段吸水啟動壓力低，而低滲透率層的吸水啟動壓力相對較高。因此傳統意義上的籠統性注入堵劑堵水的方式利用了這一原理，堵劑進入地層后優先進入高滲透低阻力的出水層，從而降低對低滲透產氣層的傷害率[8]。然而這種受施工壓力、排量、地層本身因素等條件影響，不可避免會對產層造成一定程度的傷害。

2.1 工藝原理及優勢

利用連續油管技術對出水層位實施封堵的方法優勢明顯，可將連續油管直接下至出水層位，實施定點封堵，提高封堵準確率；同時針對籠統堵水容易造成非目的層污染的問題，配合暫堵技術，對非出水層位擠注暫堵劑實施保護，從而避免遭到堵劑的永久性傷害[9-10]。

2.2 堵劑選擇

海上氣田實施不動管柱堵水作業，考慮到物料運輸困難、平臺空間局限等限制因素，對堵劑的相關性能要求相對較高，配液工序簡單，適合海上平臺操作。此外，堵劑在流動狀態下黏度低，滿足“注得進”，易于進入地層深部實現深部封堵；同時還要滿足強度高、封堵穩定性好、耐溫耐鹽性好等條件。

目前常用的堵劑基本分為兩大類，有機堵劑和無機堵劑。有機堵劑為高分子材料，相對來說密度低、黏度高、耐溫耐壓性較差、長期穩定性也較差；無機堵劑密度高、黏度低、流變性好，同時相對于有機堵劑耐溫耐壓性較好，進入地層后可長期有效。

根據堵劑的不同性能，有機堵劑在進入地層后與地層黏結性較好，易留在地層內。而無機堵劑進入地層后的流動性較差，封堵半徑有限，且不易與地層顆粒黏結。因此在封堵下層系時，建議選擇無機堵劑，形成塞面，封堵長期穩定性好；而封堵上層系時，建議使用有機堵劑，對射孔炮眼實施封堵，不形成化學橋塞，以避免影響下層系的正常生產。

2.3 堵水工藝

以三層合采井為例，當出水層位為下層系時，選用無機堵劑，形成塞面至射孔炮眼以上位置，如圖5所示，封堵有效期長，效果較好。

當出水層位在中層系或者上層系時（圖6），封堵前首先應對下層系實施暫堵保護，防止后期擠注堵劑時，在重力作用下進入下層系，造成永久性傷害。其后利用連續油管下至出水層位，擠注有機堵劑實施封堵。封堵中層系時，為保護上層系不受污染，需綜合考慮連續油管內容積，套管容積、封堵半徑、以及地面泵注設備的管線消耗、排代量等因素，精確計算堵劑用量。同時要求中、上兩層的射孔層位距離在30 m以上，以保證堵劑形成塞面后不會高過上層系射孔段下深。堵劑擠注過程需控制擠注速度，在控制壓力的前提下盡量提高擠注速率[11]。堵劑擠注結束后，從連續油管注入后置液，將套管內剩余堵劑循環出井筒，此時進入射孔炮眼的有機堵劑與地層巖石黏結，形成炮眼的有效封堵。暫堵劑自動破膠以后，開井恢復生產，將殘留液帶出井筒外。

圖 5 封堵下層系管柱示意圖Fig. 5 Schematic diagram of plugging lower layer String

3 應用實例

3.1 基本井況

海上某氣井于2011年6月投產，采用2-7/8″油管完井，三層合采，措施前日產氣3×104m3，日產水85 m3，出水層位不明確。2016年12月利用連續油管技術開展了找水、堵水作業。

3.2 現場作業程序

（1）采用1.75″連續油管設備，進行設備連接調試，配置暫堵劑；

（2）試擠注清水，測試地層吸水量；

（3）對下層系H8層實施暫堵，泵注排量0.2 L/min，泵壓25 MPa；

（4）開井放噴生產，計量產出：產氣2.8×104m3/d，產水量基本不變，判斷下層系為非主要產水層；

（5）對中、下層系實施暫堵，泵注排量0.2 L/min，泵壓25 MPa；

（6）開井生產，產氣量2.0×104m3/d，產水量70 m3/d，判斷上層系為主要產水層；

（7）配置堵劑，連續油管下至上層系底部，擠注堵劑，泵注排量0.2 L/min，泵壓28 MPa；

（8）頂替完井液，將井筒內的堵劑返排出井筒外，候凝10 h；

圖 6 封堵上層系及中層系管柱示意圖Fig. 6 Schematic diagram of plugging top and middle layer String

（9）暫堵劑自動破膠后，開井放噴生產，計量產量。

3.3 效果評價

措施結束后，經開井重新計量生產，封堵效果良好，該氣井日產氣2.2×104m3，日產水降至20 m3（圖7），大大降低了氣井停噴風險，延長了自噴生產周期。

圖 7 某氣井措施后生產曲線Fig. 7 Production curve of a gas well after treatment

4 結論及認識

（1）利用連續油管技術配合暫堵工藝可實現在大斜度多層合采井完成找水作業的目的，解決了鋼絲/電纜工藝無法進入水平段完成測試找水的問題，并可規避出油管管鞋后無法安全回收的作業風險。

（2）多層合采井實施堵水，配合暫堵技術，可有效保護主力產層在堵水過程中免受污染。

（3）連續油管化學堵水作為一種新型的施工方式，成本低，定點封堵效果好，能有效改善氣井生產狀況，將成為不動管柱堵水工藝的重要技術手段。