1、 化学工程与装备 2023 年 第 1 期 138 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 海上高含水水平井控水方案海上高含水水平井控水方案 段 鹏1，余建生2，陈建宏2，刘晓宾2，延文斌1（1中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）摘摘 要：要：海上油田水平井见水快、含水率高是一个普遍性的问题。本文介绍了海上油田常用的几种控水技术，并分析了其原理及适用性，如何根据储层特点选用合适的控水措施，成为未来水平井控水技术发展的主要方向。关键词：关键词：海上油田；水平井控水；控水
2、颗粒 前前 言言 近年来，国内原油产量的增长已经主要转移到了海上，而海上原油产量的增长则主要来自于渤海。水平井作为油藏开发新技术，可以通过扩大油层泄油面积来提高油井产量，改善油田开发经济效益。然而，水平井也有其固有的缺陷，由于井身与油藏平行，水平井见水后，含水率迅速上升，产油量急剧下降，就有可能使油井形成“水淹”。不但降低了采收率，还增加了油田污水处理的成本，影响油田开发的整体经济效益。据统计，水平井高含水问题已成为渤海油田低效井的首要成因，稳油控水措施显得尤为重要。目前，渤海油田水平井主要以裸眼完井为主，近年来主要采用变密度筛管、中心管、控水颗粒充填等控水技术，同时水平生产井还尝试采用套管射
3、孔的形式进行控水。1 1 变密度筛管控水技术变密度筛管控水技术 变密度筛管控水技术于 20 世纪 90 年代提出，该技术主要通过改变筛管孔密，利用不同的孔密来调节不同部位的流压，调整井底压力剖面。水平井趾端可以将孔密设置较大，以便于减小压差损失；跟端孔密设置较小，以便于增大压差损失，以此达到均衡流动，降低跟端底水锥进的目的。优点：均质油藏可以在跟端减少孔密，增大趾端孔密，均衡生产压差，减小跟部效应；后期提液能力强，基本不会影响提液作业。缺点：控水能力有限，节流压差调节的能力小，约为kpa 级，无法达到均衡生产压差需求。图图 1 1 变密度筛管控水原理变密度筛管控水原理 2 2 中心管控水技术中
4、心管控水技术 中心管控水原理是在常规井筒水平段插入小直径油管，通过改变根部流体流通路径，增加环空流动阻力，抑制跟趾效应，改善水平段生产剖面，延缓水锥锥进。优点：中心管改变水平段的入液口，使水平井入液口由水平段跟端转移到水平段中部位置，从而改变整个井底流入压降。可以解决跟部效应，减小跟端的生产压差，而防止跟端的水锥现象的发生，该技术成本较低，并且可以与其他控水技术相结合。缺点：只适用于均质油藏，不能用于各段渗透率不同的非均质油藏。图图 2 2 中心管控水原理中心管控水原理 3 3 控水颗粒充填控水技术控水颗粒充填控水技术 控水颗粒充填是通过特殊的充填工艺把一种特殊的颗粒充填堆积在控水筛管外部而形
5、成，其防砂原理为控水筛管上的过滤套具有防砂功能，与优质筛管的防砂功能相同；封隔体颗粒环等同于砾石充填环，具有防砂功能。其控水增油原理为控水筛管挡住对应出水段的高水量，封隔体颗粒阻挡水轴向窜流，保护了出油段不受水患的影响，仍然保持高压差生产，从而实现降水增油的目标。优点：（1）均质、非均质性油藏均适应；（2）突破封隔器对井筒分段的局限；DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.013 段 鹏：海上高含水水平井控水方案 139 图图 3 3 控水颗粒充填原理控水颗粒充填原理 通过控水软件对不采取控水颗粒充填与采取控水颗粒充填对比，以 X 井为例，在软件中输入参数，不采取控水颗
6、粒充填，产油 46m3/d，产水 277m3/d，含水 85.83%。图图 4 4 不采取控水颗粒充填效果不采取控水颗粒充填效果 采取控水颗粒充填，产油 73m3/d，产水 250m3/d，含水77.29%，相比不采取控水颗粒充填，在产油增加 27m3/d 的同时，含水率下降 8.54%。图图 5 5 采取控水颗粒充填效果采取控水颗粒充填效果 由于控水颗粒充填工艺技术需要控水阀进行控制，该工艺在增加产油的同时，与不采取控水颗粒充填相比，需额外增加 2.05MPa 压力。图图 6 6 控水阀增加压力对比控水阀增加压力对比 采用控水颗粒在初期提高产油控水方面有重要效果，但后期若出水，其控水效果不明
7、显，同时还存在下入后不能再调整的缺陷，后期若提液，则该工艺受限。4 4 水平套管井控水技术水平套管井控水技术 由于水平段存在局部强水淹的情况，部分裸眼水平井，控水难度较大，水平套管井利用水泥封堵水淹层位及泥岩段，选择性射开油气层，有效延长油井无水生产期并控制油井出水。大大减少油井的含水率，提高油井的经济寿命，降低生产成本。与水平裸眼井相比，采用水平套管井方式生产，具有以下优势：（1）满足多个小层一趟开发；（2）实现层间封隔；（3）可通过增产措施实现产能突破；（4）有利于控水，避免底水脊进；（5）为后续修井预留手段；图图 7 7 水平套管井射孔示意图水平套管井射孔示意图 与水平裸眼井相比，尽管由
8、于射开程度的不完善和孔眼周围被压实引起的井底周围附加压降，对于油井产能有一定140 段 鹏：海上高含水水平井控水方案 影响，通过水平套管井产能预测模型计算：产能比：其中:a与材料相关的系数 L水平段长度，m 非均质程度，无因次 油层厚度，m rwe泄油半径，m St表皮系数，无因次 以 X 油田某水平套管井为例，参数见下表，经测算，产能比计算结果为 1：0.89，基本能达到水平裸眼井的产能。表表 1 1 X X 油田某水平套管井参数油田某水平套管井参数 参数名称 数值 油井泄油半径/m 75 井眼半径/m 0.155575 非均质性 Kv/Kh 0.3 地层渗透率/m2 3000 钻井伤害带渗
9、透率/m2 400 射孔压实伤害带渗透率/m2 300 射孔压实伤害半径/m 0.3 钻井伤害带区域长度/m 0.3 射孔直径/m 0.02 射孔密度/spm 20 射孔相位/90 射孔深度/m 0.6 但采用水平套管井控水对完井作业来说难点较大，主要有以下方面：（1）测井难度大：水平套管井由于井斜大，无法用常规的电缆测固井质量工具。（2）洗井难度大：水平套管井洗井效率低，影响井下工具下入以及座封。（3）射孔难度大：水平套管井往往水平储层段比较长，在大井斜进行射孔作业，安全风险大。（4）工期费用长：水平套管井由于进行射孔作业，工期以及费用均比水平裸眼井多，在经济效益差的油田应用不合适。5 5
10、水平井控水技术的发展趋势水平井控水技术的发展趋势 目前上述几种控水技术在海上油田均进行了多井次应用，从应用效果来看，初期能够有效地预防或者抑制水平井出水、延缓水平井的见水时间，但随着出水段锥进，往往控水效果不大，无法从根本上解决油井的出水问题。同时由于储层的差异性，需要采用哪种控水工艺目前尚无定论，如何研究出适合储层的控水措施，并能达到在油田寿命内控水是未来水平井控水技术发展的主要方向。6 6 结结 论论 （1）海上油田中后期高含水问题越来越严重。（2）目前海上油田采用多种控水技术，初期效果明显，中后期效果不明显。（3）适合储层的控水措施是未来水平井控水技术发展的主要方向，具有很大的重要意义。参考文献参考文献 1 王利军,刘传刚,王丙刚.海上油田水平井控水完井技术现状及发展趋势J.石油矿场机械,2017,46(1):86-89.2 龚宁,刘传刚,王丙刚.海上油田水平井控水完井技术现状及发展趋势J.石油矿场机械,2017,46(1):86-89.3 李鑫.渤海油田水平套管井钻完井工艺技术研究应用J.化工管理,2019(12):241.4 石张泽,刘国振.渤海油田水平生产井控水及泥岩封堵技术创新应用J.石油工业技术监督,2020(6).
