AICD篩管充填控水技術及應用

曾奇燈 馬宇奔 張斌斌 莘怡成 胡澤根

中海油田服務股份有限公司 天津 300459

海上油田由于平臺空間的限制，為了提高單井控制儲量，增大泄油面積，水平井生產已成為海上油田主要的開發模式。渤海油田邊底水分布廣泛，在生產過程中，由于底水錐進導致水平井無水采油期短，水平段一旦見水，水會沿井筒與裸眼井壁間的環空竄流，油井含水將快速上升，干擾井段沿程產油量[1-4]。同時海上油田大多屬于疏松砂巖油藏，大段產水會加劇對地層的沖刷，導致出砂等問題[5-8]，嚴重時甚至造成油井砂埋，被迫關井停產，影響油田經濟效益。因此如何抑制環空中的竄流以及阻擋地層出砂是海上油田亟需解決的問題[9-14]，采用合適的防砂控水一體化完井技術能夠延長油井的生產時間，提高單井經濟效益。

1 AICD 充填控水技術原理

AICD充填控水技術原理在控水篩管上安裝AICD控水閥[15]，該閥作為流體流入基管內的唯一通道，能夠識別油水并增加水相流動阻力，同時在控水篩管與井壁之間充填輕質覆膜疏水顆粒，抑制環空軸向的竄流，起到精細化分段的作用。控水篩管和充填密實的輕質顆粒可以形成雙重擋砂屏障，能夠滿足油田水平井的防砂控水一體化要求。

螺旋通道型AICD智能控水閥結構如圖1所示，根據流體流速自動調節過流量[16-19]，水相黏度低、流速大，在控水閥內切向速度大，油相黏度高、流速低，在閥內切向速度小，

圖1 AICD控水閥水相（左）與油相（右）流通路徑

更容易沿著徑向方式流入孔內，而水相沿周向旋轉，進而抑制產水量。

環空中充填的輕質覆膜疏水顆粒是一種復合顆粒，外表面鍍有多層樹脂膜，通過涂覆最外層的高分子控水劑，使顆粒親油疏水，充填至環空中能夠增加環空阻流性能，實現環空近似無限分段的控水方式。同時充填密實的顆粒能夠在篩管外形成擋砂層，防止地層砂進入篩管堵塞流動時的通道。

2 施工設計及應用效果

2.1 控水方案設計

A區塊S1砂體分布有較大范圍的邊水和氣頂，屬于邊水驅動的巖性-構造油氣藏。目標井A3H位于該砂體中部，油柱高度9.4m，存在出水較早的風險，設計水平段平均垂深1501.5m，距下底水7m，距上氣頂2.4m，A1H井跟端距邊水390m。根據油水、油氣界面距離，以及測井解釋結果，認為A1H井油柱高度較小，氣頂發育，存在初期快速見水的風險，地層非均質性較強，控水難度高，著重對高滲段進行卡控水。

A1H井地層物性分布，跟端含水飽和度低、地層滲透率較高，中部滲透率高但存在夾層，含水飽和度較高，水平井筒沿程非均質性較強，滲透率級差63。采用封隔器分段控水需要的數量較多、施工難度大且分段較粗，影響控水效果。因此采用AICD控水篩管充填輕質顆粒防砂控水完井方式，在環空中充填的顆粒可以形成無限細分段，抑制水在環空軸向的竄流，徑向采用AICD控水閥控制水相產出，實現精細化分段控水的目的。考慮氣頂氣和設計液量等因素，結合NETOOL軟件模擬設計控水閥的組合方式，以達到釋放跟趾端產量、均衡產液剖面的目的。

用NETOOL軟件分別計算了優質篩管充填陶粒、AICD控水篩管充填輕質覆膜顆粒兩種方案的產量數據及沿井筒軸向產液剖面。第一種方案采用優質篩管充填陶粒進行礫石充填防砂完井，此時井底流壓14.01MPa，生產壓差0.99MPa，日產油39.99m3/d，含水率40.31%。水平段沿程生產剖面如圖2所示，從圖中可以看出跟趾段是主要的產油段，中部是主要的出水段，控水時可以考慮重點限制中部的產量，適當縮小AICD控水閥的孔徑。

圖2 優質篩管充填防砂生產剖面

第二種方案采用AICD控水篩管充填輕質覆膜疏水顆粒，該完井方式日產油47.26m3/d，生產壓差2.29MPa，含水率29.46%，比不控水方案降低了10.85%，由于控水閥的限流作用，AICD控水閥充填防砂的完井壓降較大。釋放了跟趾端的產油能力，抑制了中部產水量，實現了均衡產液剖面的目的。

2.2 充填規律

由于螺旋形AICD控水閥對流經的流體會產生較大的附加壓差，因此充填時充填排量要遠低于常規礫石充填完井。有別于常規礫石充填，AICD篩管覆膜顆粒充填無明顯α波，同時，由于每根篩管只有控水閥作為唯一的流通通道，隨著充填砂量的增加，液體流通通道減少，壓力會逐漸升高，為避免壓力快速升高、影響充填效果，需要逐漸降低充填排量至直至脫砂。

2.3 控水效果分析

A1H井實際生產曲線如圖3所示，投產初期日產液量為95m3/d左右，日產油91.2m3/d左右，含水率4%，10月初進行提液生產，穩定生產時日產液量140m3/d，日產油135m3/d，含水率穩定在4%，與油藏預測相比，日增油量95m3/d，含水率降低36.31%，降水增油效果明顯，表明該井的AICD控水閥設計合理，能夠充分發揮產油和控水的功能。

圖3 充填施工曲線

3 結束語

（1）AICD充填控水完井利用控水閥和輕質顆粒實現了精細化分段控水的目的，適用于非均質性強、油水認識不清的油井防砂控水。

（2）由于AICD控水閥結構的特性，充填排量遠低于常規礫石充填作業，需要根據不同尺寸控水閥的流量與壓降的關系設計安全的充填排量。

（3）油井產量、地層滲透率、含水飽和度、原油粘度等因素會影響控水效果，設計時需要根據地層和流體物性選擇合理的控水閥組合方式，保證油井生產能力和控水效果。