渤海高含水油田高效完井技術(shù)應(yīng)用

楊 喜，卓振州，史富全，于 深

渤海高含水油田高效完井技術(shù)應(yīng)用

楊 喜1，卓振州2，史富全2，于 深3

（1. 中國海洋石油有限公司天津分公司，天津 300452； 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 300452；3. 中海油能源物流有限公司，天津 300452）

渤海某注水開發(fā)油田經(jīng)歷多年的開發(fā)生產(chǎn)，進(jìn)入高含水采油階段，綜合含水達(dá)到71%，面臨儲層壓力虧空、油層水淹嚴(yán)重等問題，剩余油的分布呈現(xiàn)局部富集的特點。在綜合調(diào)整階段，通過優(yōu)化加密井網(wǎng)，提高單井控制程度。在完井作業(yè)中采取儲層保護(hù)、優(yōu)化射孔參數(shù)、合理選擇負(fù)壓值、一趟多層礫石充填工藝等針對性技術(shù)措施，有效改善了水驅(qū)開發(fā)效果，提高了采收率，為進(jìn)一步發(fā)掘高含水油田潛力、提高整體動用程度的開發(fā)工作提供借鑒和指導(dǎo)。

注水開發(fā)；壓力虧空；水淹；高含水；采收率

油田開發(fā)過程按含水率變化分為四個開發(fā)階段[1]：即低含水階段（含水率≤20%）、中含水階段（20%＜含水率≤60%）、高含水階段（60%＜含水率≤90%）和特高含水階段（含水率＞90%）。我國大部分油藏屬于陸相沉積，儲層非均質(zhì)性強，油水黏度比高，低－中含水期生產(chǎn)時間短、含水上升快、采出程度低。含水大于60%的高含水期是重要的生產(chǎn)階段，約60%~70%的可采儲量要在此階段采出[2~4]。以渤海某高含水開發(fā)油田為例，針對高含水油田開發(fā)中面臨的問題，結(jié)合高含水油田特點及實踐經(jīng)驗，通過多學(xué)科、動靜態(tài)結(jié)合的精細(xì)油藏描述認(rèn)識剩余油，井網(wǎng)、層系重組，更新、分層開發(fā)及分層注水等措施完善注采關(guān)系；利用成熟及創(chuàng)新技術(shù)不斷改善開發(fā)效果，提高老油田開發(fā)效益。

1 油田基本概況

渤海某油田構(gòu)造為一北東－南西向展布的狹長帶狀斷裂背斜，在構(gòu)造內(nèi)部，一條北西向斷層將構(gòu)造分割成主體區(qū)和東塊兩個部分，主體區(qū)內(nèi)部斷層不甚發(fā)育。油田由多個油氣藏復(fù)合而成，主要油藏類型為邊水層狀構(gòu)造油氣藏，存在多個油氣水系統(tǒng)。儲層巖性主要為中－細(xì)砂巖，儲集空間以粒間孔為主。孔隙度較高，分布在26%~36%之間；滲透率中到高，滲透率分布在100×10-3~3 361.9×10-3μm2，平均滲透率為790.0×10-3μm2。油田原始壓力梯度為1.07，為正常壓力系統(tǒng)。

油田已開發(fā)生產(chǎn)多年，先后經(jīng)歷了無水采油階段、低含水采油階段、中含水采油階段和高含水采油階段，目前綜合含水70%以上，采出程度15.76%，根據(jù)地質(zhì)油藏研究，剩余油主要分布在油田構(gòu)造高部位及油田邊部井網(wǎng)不完善區(qū)，儲量動用程度有待進(jìn)一步提高。

2 完井施工難點分析

2.1 儲層壓力衰竭

綜合調(diào)整油田原始壓力梯度為1.07，為正常壓力系統(tǒng)，但已生產(chǎn)多年，目前地層壓力有所下降，根據(jù)靜壓測試結(jié)果（圖1），儲層壓力系數(shù)為0.79。對于壓力衰竭較大的區(qū)域，調(diào)整井作業(yè)需考慮防漏及壓力衰竭條件下的儲層保護(hù)。

圖1 綜合調(diào)整油田測壓數(shù)據(jù)

2.2 強水淹、高含水

圖2顯示平臺逐年開發(fā)生產(chǎn)概況，表明油田開發(fā)已進(jìn)入高含水采油階段，綜合含水71%，由于注采不平衡，井網(wǎng)不完善，從而導(dǎo)致多數(shù)層出現(xiàn)不同程度的水淹，加密井鉆遇油層中可能存在不同程度水淹。如何對強水淹層位采取有效的針對性措施、控制油井含水率上升，以防止前期生產(chǎn)過程中由于油井過早見水導(dǎo)致產(chǎn)能下降，這對完井作業(yè)提出了極高的要求和挑戰(zhàn)。

2.3 防砂精度高

構(gòu)成砂巖的各種大小不同顆粒含量通常用百分?jǐn)?shù)來表示，在累計分布曲線上，上升段直線越陡說明巖石粒度組成越均勻，分選型越好。通過對油田儲層段地層砂粒度分析曲線（圖3）分析可知，該油田儲層段地層砂粒度分布不均，油田主力儲層?xùn)|營組d50主要集中分布在60~150 μm范圍內(nèi)，以d50= 60 μm進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)Saucier方法，計算油田充填防砂礫石尺寸為40~60目，優(yōu)質(zhì)篩管擋砂精度為60 μm。對于充填防砂作業(yè)，防砂精度越高，充填礫石尺寸越小，一趟多層防砂充填作業(yè)風(fēng)險越高。

3 完井技術(shù)措施及對策

3.1 井網(wǎng)完善

綜合調(diào)整油田整體進(jìn)入了高含水階段，綜合含水71%，采出程度15.76%。根據(jù)剩余油的分布呈現(xiàn)局部富集的特點，優(yōu)化加密井網(wǎng)，提高單井控制程度[2]。目前針對油藏剩余油相對富集的區(qū)塊小、類型分散且多樣的特點，宜采取不均勻加密鉆井的方式，新老井相結(jié)合，綜合考慮完善產(chǎn)層注采關(guān)系，調(diào)整平面注采關(guān)系，擴(kuò)大注水波及范圍，提高剩余油的采出程度。主體區(qū)內(nèi)部采用井間加密，增大主體區(qū)井網(wǎng)密度，降低單井井控儲量，以達(dá)到提高油田采油速度、深度挖掘井間剩余油的目的；邊部采用水平井完善邊部井網(wǎng)，提高整體動用程度，以達(dá)到提高油田最終采收率、高效高速開發(fā)油田的目的[5]。

3.2 儲層保護(hù)

設(shè)計階段應(yīng)充分考慮綜合調(diào)整油田已生產(chǎn)多年，地層壓力有所下降。對于壓力衰竭較大的區(qū)域，綜合調(diào)整井作業(yè)需考慮防漏及壓力衰竭條件下的儲層保護(hù)。

圖2 平臺逐年開發(fā)生產(chǎn)概況

圖3 油田儲層段地層砂累計粒度分析曲線

完井液體系應(yīng)與鉆井液優(yōu)選作為一個整體考慮，完井液體系不僅要對儲層特性具有很好的適應(yīng)性和優(yōu)良的儲層保護(hù)效果。作業(yè)前期優(yōu)選工作液，經(jīng)過與鉆井液、地層巖心、地層原油的配伍性試驗，優(yōu)選防水鎖隱形酸完井液體系，該體系與油田儲層所用鉆井液體系配伍性較好，不會與地層原油形成穩(wěn)定的乳狀液，該體系對地層具有較強的進(jìn)攻性，對碳酸鹽類不溶物具有較強的溶解性，能實現(xiàn)解除近井地帶的污染，相對于初期開發(fā)階段的隱形酸完井液體系加大了隱形酸HTA用量，對儲層有一定的酸化、解堵效果。油田儲層敏感性評價實驗結(jié)果見表1。

表1 儲層敏感性評價實驗

施工過程中配置的工作液采用二級過濾（10 μm/ 2 μm）的過濾海水；由于儲層壓力虧空，為防止封堵材料對地層的傷害，地層靜態(tài)漏失量達(dá)到15 m3/h則考慮使用簡易PRD（Protecting Reservoir Drill-in Fluid，無固相儲層保護(hù)鉆井液）進(jìn)行屏蔽暫堵，最大限度降低完井工作液對儲層的污染[6]。

3.3 射孔段優(yōu)選與射孔參數(shù)選擇

優(yōu)化射孔參數(shù)及射孔彈選型，保證穿深和孔徑滿足作業(yè)要求。由于目前油田單井含水已接近80%，加密井鉆遇油層中可能存在不同程度水淹，因此，新井完井作業(yè)時選擇避射高含水層，防止前期生產(chǎn)過早見水。射孔設(shè)計數(shù)據(jù)見表2。

表2 射孔設(shè)計數(shù)據(jù)

3.4 射孔負(fù)壓值選擇

從減小射孔孔道壓實程度和射孔液侵入地層，提高產(chǎn)能、降低表皮系數(shù)的角度出發(fā)，應(yīng)盡量選擇最大的負(fù)壓值，但過大的負(fù)壓值可能導(dǎo)致砂粒的移動使井眼附近地區(qū)的滲透率下降。因此，負(fù)壓值的選擇要合理，既能把射孔碎屑及壓實層消除干凈，又不會破壞地層結(jié)構(gòu)。負(fù)壓放噴前后效果對比見圖4。

圖4 負(fù)壓放噴前后效果對比

根據(jù)《海上油氣田完井手冊》射孔負(fù)壓值計算方法[7]，致密地層和非致密地層最小負(fù)壓值：Pmin= 6.89×3.5 / K0.37；非致密地層的油層最大負(fù)壓值：Pmax= ( 3 600 - 20×ΔT ) ×6.89×10-3。其中，K為儲層滲透率，10-3μm2；ΔT為儲層聲波時差值，μs / ft。

渤海地區(qū)常用最佳負(fù)壓值計算：Prec= 0.8 Pmin+ 0.2 Pmax?？紤]儲層壓力衰竭，優(yōu)化后最佳負(fù)壓值= 0.4×Pmin+ 0.6×Pmax。

為了保證充填防砂井的作業(yè)安全，鉆井時在套管浮鞋之上需至少預(yù)留70 m防砂口袋，根據(jù)油田完井作業(yè)時對各井射孔放噴負(fù)壓值與射孔后出砂情況統(tǒng)計分析（圖5），在施工設(shè)計階段適當(dāng)擴(kuò)大的負(fù)壓值，既能有效的清洗射孔孔道，清除鉆完井過程造成的儲層污染，又能降低由于負(fù)壓值過大地層大量出砂的風(fēng)險，確保后續(xù)防砂作業(yè)的安全。

圖5 負(fù)壓值與出砂情況統(tǒng)計

3.5 防砂工藝的優(yōu)選

采用一趟多層礫石充填工藝，細(xì)分防砂段，在防砂隔層條件允許的（沒有底水或氣頂）情況下，依據(jù)循環(huán)測試和擠注測試的結(jié)果，選取剛好壓破地層的排量再附加2.65~5.3 L/s作為充填排量，控制環(huán)空返速不大于2.65 L/s，控制裂縫規(guī)模，控制裂縫高度不突破隔層段（防止溝通強水淹層、水層），裂縫長度突破污染帶且有足夠的橫向延伸，保證足夠的縫寬，以制造近井地帶較高的導(dǎo)流能力?，F(xiàn)場根據(jù)測試結(jié)果優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)行礫石充填作業(yè)參數(shù)為：平均砂比0.06 g/cm3，泵速1.3~0.64 m3/min，平均泵壓8.85 MPa，平均套壓7.77 MPa，環(huán)空返速0.08~0.25 m3/min，累計泵入40/60目陶粒2 580 kg后停止加砂，共頂替完井液13.63 m3后，排量0.64 m3/min時起脫砂壓力16.63 MPa，停泵，反循環(huán)沖砂。反循環(huán)沖砂結(jié)束，為了驗證充填防砂的效果，需下放管柱至充填位置驗防砂段充填系數(shù)：0.32 m3/min時泵壓7.59 MPa，對比循環(huán)測試和驗充填時相同排量下的壓差，通過達(dá)西公式計算盲管外埋高3.17 m，凈射孔段充填系數(shù)為131 kg/m。充填作業(yè)施工曲線見圖6。

圖6 充填作業(yè)施工曲線

4 應(yīng)用效果及推廣應(yīng)用前景

4.1 應(yīng)用效果

通過充分認(rèn)識油藏地質(zhì)風(fēng)險和應(yīng)用高效開發(fā)技術(shù)，鉆完井作業(yè)效率提高20%左右，費用節(jié)省11%，且油田初期實際投產(chǎn)效果良好（圖7），基本設(shè)計配產(chǎn)888 m3/d，投產(chǎn)初期日產(chǎn)原油1 068.24 m3/d，單井產(chǎn)量均達(dá)到或超過初期配產(chǎn)。

4.2 推廣應(yīng)用前景

目前我國的絕大部分油田經(jīng)歷了幾十年的開發(fā)與調(diào)整已進(jìn)入注水開發(fā)后期，多數(shù)油井含水率高達(dá)95%以上，面臨著油藏壓力衰竭、油層水淹嚴(yán)重、剩余油分布高度分散等問題。針對高含水油田調(diào)整開發(fā)的難度和特點，在完井作業(yè)過程中應(yīng)打破慣性思維制定合理的作業(yè)思路，在施工階段根據(jù)儲層特性采取有效的儲層保護(hù)措施、優(yōu)選射孔和防砂方案，在完井階段提前實現(xiàn)后續(xù)生產(chǎn)管理的控水措施，最大限度延長油井壽命釋放油井產(chǎn)能。高效完井技術(shù)在渤海高含水油田的開發(fā)實踐證明，在特高含水階段通過合理而有效的技術(shù)措施改善微觀驅(qū)油效果，提高水驅(qū)采收率仍有較大潛力。

圖7 油田投產(chǎn)效果評估報告

5 結(jié)論與建議油勘探與開發(fā)，1995，22（5）：47-55.

[2]王秋語.國外高含水砂巖油田提高水驅(qū)采收率技術(shù)進(jìn)展[J].巖性油氣藏，2012，24（3）：123-128.

[3]CIMIC M. Russian mature field redevelopment[R]. SPE102123，2006.

[4]宋春華，何賢科，景鳳江.海上高含水油田增產(chǎn)挖潛技術(shù)——以海上A油田為例[J].石油天然氣學(xué)報，2012，34（1）：123-127.

[5]于樂香.特高含水期油田的合理經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度研究[J].新疆石油地質(zhì)，2001，22（2）：142-143.

[6]胡志平.平湖油氣田的儲層保護(hù)技術(shù)[J].海洋石油，2003，23（增刊）：78-82.

[7]張鈞，余克讓.海上油氣田完井手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998：311-312.

（1）在完井前期設(shè)計階段應(yīng)加強與油藏和開發(fā)部門的溝通，優(yōu)化射孔數(shù)據(jù)，細(xì)分防砂段，優(yōu)化管柱結(jié)構(gòu)，便于注水井分層配注和采油井產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整。

（2）在射孔設(shè)計階段，應(yīng)從提高產(chǎn)能、降低表皮系數(shù)的角度出發(fā)，通過科學(xué)對比和計算適當(dāng)放大射孔放噴負(fù)壓值，既能有效的清洗射孔孔道、清除鉆完井過程造成的儲層污染，又能確保作業(yè)的安全性，最大限度釋放油井產(chǎn)能。

（3）在防砂施工階段，應(yīng)通過對方案和施工參數(shù)的優(yōu)選，保證充填防砂井的充填效果，有效改善近井地帶的滲流通道，在井筒與地層間建立良好的流通通道從而使油、氣層所受的損害最小。

（4）在鉆完井作業(yè)過程中應(yīng)采用儲層保護(hù)措施，完井作業(yè)結(jié)束后及時返排漏失的工作液，減小各種工作液對儲層的污染。

[1]韓大匡.深度開發(fā)高含水油田提高采收率問題的探討[J].石

Application of High Efficient Completion Technology in Bohai Oil Fields
with High Water Cut

YANG Xi1, ZHUO Zhenzhou2, SHI Fuquan2, YU Shen3
（1. Tianjin Branch of CNOOC (China) Co. Ltd. Tianjin 300452, China; 2. CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co., Tianjin 300452, China; 3. CNOOC Energy Technology & Services-Logistics Co., Tianjin 300452, China)

Through years of development and production， a waterflooded oilfield of Bohai has entered into the stage of high water cut oil production, with comprehensive water cut reached 71%, facing many serious problems such as reservoir pressure depletion and oil layer being water flooded. The remaining oil distribution became local enrichment. In comprehensive adjustment phase， by optimizing the well pattern, degree of single well control has been improved. During the completion operations, by means of reservoir protection, perforation parameters optimization, choice of reasonable negative pressure value, a trip to multi-layer gravel packing technology and other specific technical measures， the oilfield development effects and recovery by water flooding have been improved effectively， which provided reference and guidance for further exploring the potential of high water cut oilfield and improving the overall degree of development.

Waterflooding development； reservoir pressure depletion； water flooded reservoir； high water cut； oil recovery

1008-2336（2016）03-0088-05

TE257

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.088

2016-03-01；改回日期：2016-04-02

楊喜，男，1984年生，工程師，鉆完井總監(jiān)，2006年畢業(yè)于長江大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)及鉆完井項目管理工作。E-mail：yangxi@cnooc.com.cn。