冀東油田水平井新型完井配套工具研究與應(yīng)用

姜增所,強(qiáng)曉光,宋穎智,馬 艷,邱貽旺

(中國(guó)石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院,河北唐山 063000）

冀東油田水平井新型完井配套工具研究與應(yīng)用

姜增所,強(qiáng)曉光,宋穎智,馬 艷,邱貽旺

(中國(guó)石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院,河北唐山 063000）

為解決冀東油田水平井高含水日益突出的問(wèn)題,對(duì)水平井完井配套工具進(jìn)行了改進(jìn),從完井階段對(duì)出水加以控制;主要介紹了可調(diào)控水篩管和遇油自膨脹封隔器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況,這兩項(xiàng)工具在冀東油田的應(yīng)用取得了較好的穩(wěn)油控水效果。

冀東油田;水平井;完井工具

冀東油田自2002年應(yīng)用水平井開發(fā)技術(shù)以來(lái),水平井規(guī)模迅速擴(kuò)大,已完鉆投產(chǎn)水平井350余口,為冀東油田的產(chǎn)量增長(zhǎng)發(fā)揮了重要的作用。但是隨著開發(fā)時(shí)間的增加,部分水平井由于底水錐進(jìn)、邊水侵入、管外封隔器失效等原因而高含水,水平井高含水的比例越來(lái)越大,目前冀東油田水平井綜合含水已高達(dá)97%,嚴(yán)重制約了冀東油田的整體開發(fā)效果。中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院采油所朱懷江[1]認(rèn)為,由于結(jié)構(gòu)上的原因,水平井在開采過(guò)程中更容易出現(xiàn)過(guò)多出水現(xiàn)象。針對(duì)以上情況,冀東油田從最初的完井階段入手,引進(jìn)了新的完井配套工具,形成了一套新的完井方式,并在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。

1 可調(diào)控水篩管的控水原理與特點(diǎn)

可調(diào)控水篩管是在目前的精密微孔復(fù)合防砂篩管上增加流量調(diào)節(jié)功能,通過(guò)設(shè)置不同直徑的噴嘴使水平井各段均衡產(chǎn)液,局部見水后限制產(chǎn)水段的產(chǎn)液量。對(duì)于一口水平井,根據(jù)地層特性、產(chǎn)層狀況、設(shè)計(jì)產(chǎn)量和水平段長(zhǎng)度等參數(shù),通過(guò)專門的設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)每段篩管的噴嘴大小,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配噴嘴,達(dá)到均衡水平段的流動(dòng)阻力,使水平段上各井段具有基本相同的生產(chǎn)壓差、均衡產(chǎn)液的目的,最大限度地提高油井產(chǎn)量,控制底水水脊的局部升高,使油井能夠正常生產(chǎn)。

1.1 可調(diào)控水篩管控水原理

如圖1所示,篩管流道串接有可設(shè)定流量的恒流器,利用恒流器的流量低壓敏、流量無(wú)粘敏的特點(diǎn)對(duì)流經(jīng)的水量加以控制。流量低壓敏:壓差增加10倍,流量增加2倍左右,而不是十倍;流量無(wú)粘敏:300厘泊的油或水通過(guò),水流量和油流量相同,有可能水流量比油流量還小。

圖1 可調(diào)控水篩管結(jié)構(gòu)示意圖

可調(diào)控水篩管中的恒流器對(duì)水平井底水油藏的開發(fā)具有三個(gè)作用:

(1)恒流作用是為防止水平段滲透率高的地方提前見水,從而延長(zhǎng)無(wú)水采油期。

(2)見水后,低粘度水向井筒附近突進(jìn),此時(shí),可調(diào)控水篩管對(duì)進(jìn)水量加以控制,使其只能按照設(shè)定的量進(jìn)入管內(nèi),大大降低了產(chǎn)出液的含水量,延長(zhǎng)低含水期。

(3)低于設(shè)定流量時(shí),恒流器上幾乎沒有壓差,這樣可大大提高低滲透段的生產(chǎn)壓差,提高采收率。

1.2 與普通篩管的試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

(1)相同生產(chǎn)壓差下壓力分布情況:普通篩管完井時(shí),無(wú)論是低滲段還是高滲段,由于其阻力小,消耗的壓降也小,生產(chǎn)壓差幾乎全部消耗在地層里[2-3]?？烧{(diào)控水篩管完井時(shí),對(duì)于低滲段即出油段,地層的回壓大,可調(diào)控水篩管上的壓降小;對(duì)于高滲段即出水段,地層的回壓小,可調(diào)控水篩管上的壓降大。

(2)相同生產(chǎn)壓差下流量分布情況:普通篩管完井時(shí),高滲段(出水段)流量遠(yuǎn)大于低滲段(出油段),即水的流量遠(yuǎn)大于油的流量。可調(diào)控水篩管完井時(shí),對(duì)于高滲段(出水段),控流裝置極大限制了其流動(dòng),而對(duì)于低滲段(出油段)來(lái)說(shuō),控流裝置幾乎不影響其流動(dòng)。

(3)提高生產(chǎn)壓差后篩管壓力分布情況:對(duì)于普通篩管,假若把生產(chǎn)壓差由初始的1MPa提高到10 MPa,無(wú)論低滲段還是高滲段,篩管上阻力很小,壓降很小,提高的生產(chǎn)壓差幾乎都落在地層上[4-5]。對(duì)于可調(diào)控水篩管來(lái)說(shuō),假若把生產(chǎn)壓差由初始的1MPa提高到10MPa,可調(diào)控水篩管具有以下特點(diǎn):①低滲透段,可調(diào)控水篩管上壓差升高很小,提高的生產(chǎn)壓差大部分落在地層,這樣,大大提高了低滲段即出油段的地層生產(chǎn)壓差,提高采收率。②高滲透段,地層阻力小,消耗的壓降也小,壓差大部分落在控流裝置上,這樣更能有效控制出水量,大幅降低含水率。

1.3 可調(diào)控水篩管的特點(diǎn)

(1)對(duì)于非均質(zhì)油藏,可調(diào)控水篩管在沿水平段上能夠自行調(diào)節(jié)各段的產(chǎn)液量;

(2)一管起到防砂、控水的雙重作用;

(3)使用可調(diào)控水篩管,不僅達(dá)到防砂完井的目的,而且在正常生產(chǎn)后不需要下入管內(nèi)分層開采管柱,提高投資效益。

2 遇油自膨脹封隔器研究與應(yīng)用

水平井含水上升速度快的其中一個(gè)原因就是常規(guī)裸眼封隔器的失效,造成無(wú)法有效封隔油水層。在高含水老油田二次開發(fā)中,國(guó)外公司在北海油田側(cè)鉆井中推廣采用遇油自膨脹封隔器進(jìn)行非固井完井[4],有效地開發(fā)剩余油資源。借鑒了自膨脹封隔器在國(guó)外油田應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn),冀東油田引進(jìn)了可靠性高的遇油自膨脹封隔器。

2.1 遇油自膨脹封隔器的特點(diǎn)

遇油自膨脹封隔器由基管、膠筒、端環(huán)三部分組成(見圖2),可作為完井管串的一部分,不需要服務(wù)工具即可下入,在管外遇油脹封,形成高效的封堵壓力 ,通過(guò)膠筒與油氣的接觸實(shí)現(xiàn)密封,緊貼井壁,如果有損傷能自動(dòng)修復(fù),工藝簡(jiǎn)單,有效期長(zhǎng)。

圖2 遇油自膨脹封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

遇油自膨脹裸眼封隔器具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

(1)不需要單獨(dú)下脹封管柱打壓脹封。當(dāng)產(chǎn)層出液后,含油達(dá)到5%時(shí)即可膨脹,減少作業(yè)占井周期。

(2)膨脹率高,可以滿足不同井眼尺寸的封隔要求,能夠達(dá)到有效封隔水層的目的。

(3)基管內(nèi)徑尺寸與油層套管尺寸一致,便于后期措施。

(4)外徑尺寸小,能夠保證管柱安全下入。

(5)由于膠筒靠遇油反應(yīng)自由膨脹,在不規(guī)則裸眼內(nèi)可自由膨脹填封,增加了不規(guī)則井眼的密封可靠性。

2.2 遇油自膨脹封隔器的功能

由于常規(guī)管外封隔器很容易失效,無(wú)法形成有效封堵,因此,冀東油田引進(jìn)了遇油自膨脹封隔器,從幾口井的應(yīng)用來(lái)看取得了一定的效果。

(1)降低施工風(fēng)險(xiǎn),縮短施工周期。對(duì)于長(zhǎng)水平段的油井,若全部下入常規(guī)裸眼封隔器進(jìn)行分段,脹封管柱繁瑣,施工風(fēng)險(xiǎn)大,而采用遇油自膨脹封隔器則不必單獨(dú)下入脹封管柱,因此極大地降低了施工風(fēng)險(xiǎn),縮短了施工周期。

(2)提高環(huán)空層間封隔的有效性。對(duì)于油藏深度較深的井,由于井底溫度高,普通裸眼封隔器橡膠容易老化,使用壽命大幅下降,降低了封隔器的有效性,而使用遇油自膨脹封隔器,即可有效密封,又可在高溫下延長(zhǎng)封隔器的使用有效期。

(3)為后期增油降水等提高采收率措施提供了條件?？ǚ饽囗?yè)巖水平段分段完井成功率100%,只要投產(chǎn)后含油大于5%,遇油自膨脹封隔器便可以自行膨脹,封隔環(huán)空,耐壓高達(dá)34MPa,為后期措施提供有利條件。

3 可調(diào)控水篩管與遇油自膨脹封隔器完井方式的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

可調(diào)控水篩管和遇油自膨脹封隔器的應(yīng)用,給冀東油田水平井完井帶來(lái)了新的思路,提高了水平井完井效果。

圖3是可調(diào)控水篩管完井管柱示意圖,該管柱主要由套管、常規(guī)管外封隔器、可調(diào)控水篩管、遇油自膨脹封隔器和洗井閥組成。

通過(guò)對(duì)可調(diào)控水篩管和遇油自膨脹封隔器等配套工具的不斷試驗(yàn)、改進(jìn),該完井技術(shù)于2008年底應(yīng)用于 G160-P13井,通過(guò)1年的觀察分析,取得了良好的控水效果。

圖3 可調(diào)控水篩管完井管柱圖

該井自2008年11月22日投產(chǎn)后,初期日產(chǎn)液28.7m3,日產(chǎn)油10.7t,平均含水為62.7%,生產(chǎn)平穩(wěn),含水率上升很慢。截至到2010年1月,G160-P13井累計(jì)產(chǎn)液20192.43m3,累計(jì)產(chǎn)油2140.51 t,達(dá)到了很好的控水效果。

圖4 G160-P13井與 G160-P5井控水效果對(duì)比

由圖4可以看出,累計(jì)生產(chǎn)等量的油,G160-P13井的累計(jì)產(chǎn)液量要明顯低于同區(qū)塊同小層的鄰井 G160-P5井的產(chǎn)液量,這說(shuō)明,使用可調(diào)控水篩管和遇油自膨脹封隔器完井后,含水量得到了有效的控制,延長(zhǎng)了油井的有效生產(chǎn)期,提高了油田的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

可調(diào)控水篩管和遇油自膨脹封隔器的使用不僅能夠進(jìn)行有效地防砂,同時(shí)有效地解決了水平井因局部水竄引起的高含水問(wèn)題,能夠延長(zhǎng)油井的有效開發(fā)期,提高油田的整體經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),在多層合采的定向井中通過(guò)下入可調(diào)控水篩管和遇油自膨脹封隔器,可以減小各層相互間的干擾,達(dá)到均衡產(chǎn)液的目的。可調(diào)控水篩管與遇油自膨脹封隔器可以廣泛應(yīng)用于水平井完井、定向井多層合采等工藝中,值得在各油田推廣應(yīng)用。

[1] 朱懷江,徐占東,羅健輝,等.水平井調(diào)堵技術(shù)最新進(jìn)展[J].油田化學(xué),2004,21(1):21-23.

[2] 劉想平.水平井向井流動(dòng)態(tài)關(guān)系及其應(yīng)用研究 [D].中國(guó)石油天然氣總公司石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院,1998.

[3] 宋付權(quán),劉慈群,張慧生.低滲透油藏中水平井兩相滲流分析[J].水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展,2002,17(2):42-44.

[4] 劉想平,劉翔鶚,張兆順,等.水平井筒內(nèi)與滲流耦合的流動(dòng)壓降計(jì)算模型[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2000,22(2):36-39.

[5] 沈澤俊,高向前,童征,等.遇油自膨脹封隔器的研究與應(yīng)用[J].石油機(jī)械,2010,38(1):39-41.

TE834

A

1673-8217(2011)02-0100-03

2010-10-13

姜增所,高級(jí)工程師,1966年出生,1989年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院鉆井工程專業(yè),從事大修與完井研究工作。

編輯:李金華