渤海Q油田穩(wěn)油控水工藝效果分析與探討

張艷英，趙云斌，彭良群，高智粱，歐陽雨薇

（1.中海石油 （中國） 有限公司天津分公司，天津 300459； 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300459）

0 引言

底水油藏開發(fā)通常采用水平井進(jìn)行規(guī)模化開采，開采初期產(chǎn)量貢獻(xiàn)高，能有效縮短投資回收周期。但隨著油田的開發(fā)，受儲層非均質(zhì)性、油水流度比等因素影響，導(dǎo)致油藏在開采過程中底水過早脊進(jìn)，大大縮短中低含水采油期，產(chǎn)量快速遞減，影響著油田正常生產(chǎn)。水平井控水難題長期困擾著油田的高效開發(fā)。

1 存在的問題

Q油田為大型河流相沉積，受構(gòu)造、斷層、巖性的多重制約，油水系統(tǒng)復(fù)雜，油藏類型多樣。目前油田范圍內(nèi)油水井共計(jì)217口，其中水平井159口，占總井?dāng)?shù)的73.3%。近年來，油田多數(shù)生產(chǎn)井邊底水、注入水相繼突破，含水率迅速上升，特別是新老水平井水淹嚴(yán)重。水平井找水、堵水難題長期困擾著油井穩(wěn)定生產(chǎn)，而相應(yīng)的控水技術(shù)也成為油田開發(fā)中的重點(diǎn)攻關(guān)方向[1]。

2 水平井控水機(jī)理

2.1 水平井底水脊進(jìn)原理

由于水的密度大于油的密度，在采液過程中，重力梯度與采液產(chǎn)生的壓力梯度處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。如果采液產(chǎn)生的壓力梯度超過重力梯度，平衡被打破，水帶向低壓區(qū)遷移，隨著井底流動壓力進(jìn)一步下降，水柱高度不斷攀升，直至錐進(jìn)至射孔部位，造成底水突破。在水平井中，油水界面以脊形上移，在垂直于水平井方向的橫截面上形成錐面，產(chǎn)生底水脊進(jìn)現(xiàn)象[2]。

2.2 水平井底水控水機(jī)理

控水的主要機(jī)理：

（1）機(jī)械卡水通過滑套控制水平井生產(chǎn)部位實(shí)現(xiàn)卡水生產(chǎn)，改變完井段液流分布，優(yōu)化水平井井筒流量，從而使井筒附近的摩阻損失壓力和砂面壓力達(dá)到最優(yōu)分布；

（2）通過化學(xué)堵水方法，改善油藏非均質(zhì)性，緩解底水突進(jìn)[3]。

3 水平井控水技術(shù)現(xiàn)狀

3.1 AICD智能控水閥

上述方法不適用于儲層層間差異大、層內(nèi)非均質(zhì)嚴(yán)重的油藏。為解決這一難題，需在工藝和工具上進(jìn)行不斷升級改造。國外曾設(shè)計(jì)出多種流入控制裝置，比如ICD和AICD，利用流體通過特定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加阻力壓降的特征達(dá)到改善水平段產(chǎn)液剖面的目的。該方法能夠有效上述難題，延緩含水突破時間，提高油藏采收率[4]。

3.2 中心管卡水

中心管完井即在現(xiàn)有完井基礎(chǔ)上再下入一根直徑小于篩管（襯管或尾管）的油管，并用封隔器對跟端處環(huán)空進(jìn)行封堵，從而降低跟端處壓差，改善井筒內(nèi)液流狀況，實(shí)現(xiàn)延緩水平井底水脊井的目的。

3.3 化學(xué)堵水技術(shù)

化學(xué)堵水技術(shù)主要是利用聚丙烯酰胺類凝膠（包括強(qiáng)凝膠、凝膠或各種無機(jī)堵劑）對于高滲層的封堵性能，形成具有高強(qiáng)度粘彈性的高分子凝膠堵塞層或在底水油水界面上方形成隔板，通過改變地層的非均質(zhì)性，從而控制水錐的方法[5]。

3.4 油水分采技術(shù)

2002年WojtanowiczA K等提出雙水平井采水消錐技術(shù)，主要通過在油水界面下方再增加一口水平采水井，來平衡油水界面上水平采油井造成的生產(chǎn)壓差，從而達(dá)到消錐目的。由于采出水未經(jīng)過油污染，可直接回注至地層。由于不需要地面水處理設(shè)備，該方法也可用于海上油田。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 Q油田A13 H井AICD智能控水作業(yè)

2015年12月，Q油田A13 H井進(jìn)行了國內(nèi)海上油田AICD智能控水工藝的首次先導(dǎo)性試驗(yàn)。該井于2004年投產(chǎn)，初期最高日產(chǎn)油451.0 m3，含水1.68%。作業(yè)前日產(chǎn)液1 108 m3，日產(chǎn)油48 m3，含水95.2%，采出程度20%。利用化學(xué)CESP封堵方法，并配合2套Y341封隔器將A13 H水平段分為三段開采，然后將5/13/6套AICD智能流入控制閥對應(yīng)下入三個生產(chǎn)層段，作業(yè)后日產(chǎn)液量下降到537 m3/d,極大緩解了平臺日常水處理壓力，同時產(chǎn)油量上升至51 m3/d，降水穩(wěn)油效果明顯[6]。

4.2 Q油田D24 H井中心管控水作業(yè)

D24 H井2009年3月投產(chǎn)，套管尺寸9-5/8″，采用裸眼+平衡篩管簡易防砂完井。2014年5月，生產(chǎn)過程中含水突然上升至94.0%，隨后高居不下。2015年7月，起出該井原管柱實(shí)施檢泵作業(yè)，同步實(shí)施中心管控水作業(yè)。作業(yè)后，控制液量生產(chǎn)，日產(chǎn)液由原來的820 m3/d控制至410 m3/d，產(chǎn)油量由作業(yè)前的41 m3/d下降至20 m3/d，穩(wěn)定生產(chǎn)至今已有8個月有余，含水未見明顯變化[7]。

4.3 Q油田A76 H井化學(xué)堵水作業(yè)

A76 H井2013年9月投產(chǎn)，初期平均日產(chǎn)液232 m3，平均含水率66.8%，后期提頻生產(chǎn)，產(chǎn)液量上升到420 m3/d，平均含水率上升至85%，2013年12月，含水再次大幅上升至96.6%，后期因高含水停止生產(chǎn)。2015年12月進(jìn)行WaterWeb化學(xué)堵水作業(yè)，在連續(xù)油管配合下，分別5個層段分段泵入堵劑共計(jì)1 081 bbl（不包括前置液、頂替液）。作業(yè)后初期效果明顯，產(chǎn)量保持在25 m3/d的高位運(yùn)行，但有效期不長，半個月后產(chǎn)量下降至15 m3/d，以95%的含水率穩(wěn)定生產(chǎn)。

4.4 Q油田D27 H井智能滑套作業(yè)

D27 H井2011年1月投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油187 m3，4個月后開始見水生產(chǎn)，含水率21.2%，在隨后的1年間逐漸升高到82%。2014年1月泵故障停產(chǎn)。2015年10月該井下入4套智能滑套，配合篩管內(nèi)封隔器在斜深1 791.1 m～2 206 m間形成4個生產(chǎn)層位。作業(yè)后含水率不降反增，上升至90%，產(chǎn)油量由之前的45 m3/d下降至27 m3/d，措施應(yīng)用效果不佳[8]。水平井控水工藝適應(yīng)性分析如表1所示。

5 結(jié)語

5.1 水平井控水工藝的適應(yīng)性討論

雖然水平井開采技術(shù)問世已經(jīng)大半個世紀(jì)，但目前如何實(shí)現(xiàn)水平井的“找準(zhǔn)水、控住水”仍然是一個世界性難題。水平井控水工藝種類繁多，各種工藝的優(yōu)劣很難一概而論，必須結(jié)合實(shí)際情況來選擇合適的水平井控水方法(如表1所示)。

表1 水平井控水工藝適應(yīng)性分析

AICD工藝的智能性體現(xiàn)在其“堵水不堵油”上，該工藝適應(yīng)性強(qiáng)，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)小；但是其核心部件AICD控水閥價(jià)格十分昂貴，因此推薦在液量較大，挖潛潛力較大的油井當(dāng)中使用，以減少項(xiàng)目投資回收的風(fēng)險(xiǎn)程度。中心管控水技術(shù)施工簡單，成本小，風(fēng)險(xiǎn)小，但是如何正確選擇中心管的下入深度、尺寸等關(guān)鍵參數(shù)是工藝應(yīng)用效果優(yōu)劣的關(guān)鍵所在。化學(xué)堵水工藝?yán)没瘜W(xué)堵劑對于高滲層的封堵性能，直接對出水點(diǎn)進(jìn)行封堵，但在油井中應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較大，操作失誤會嚴(yán)重影響油井產(chǎn)能。水平井智能滑套控水對生產(chǎn)層位層段之間的隔離要求比較高，生產(chǎn)水一旦發(fā)生井筒內(nèi)外連通或者繞流，油井含水率會迅速上升。

5.2 海上油田控水綜合效益分析

海上油田生產(chǎn)水排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，處理要求高，處理能力有限。生產(chǎn)處理流程受場地限制、管道布設(shè)等限制因素較大。海上油井生產(chǎn)水情況緊密涉及到油田生產(chǎn)、集輸、水處理和污水回注等各方面。因此，海上油田油井穩(wěn)油控水的綜合效益分析不僅僅包括工藝增油降水經(jīng)濟(jì)方面的考量，而且更應(yīng)該針對工藝應(yīng)用對于油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生產(chǎn)集輸?shù)确矫娈a(chǎn)生的各種效益進(jìn)行綜合分析。