鄂爾多斯盆地南部致密油藏水平井智能分采技術(shù)研究與試驗(yàn)

何祖清， 梁承春， 彭漢修， 朱 明， 何 同

(1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.中國(guó)石化華北油氣分公司，河南鄭州 450006)

?油氣開(kāi)發(fā)?

鄂爾多斯盆地南部致密油藏水平井智能分采技術(shù)研究與試驗(yàn)

何祖清1， 梁承春2， 彭漢修1， 朱 明1， 何 同1

(1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.中國(guó)石化華北油氣分公司，河南鄭州 450006)

為解決鄂爾多斯盆地南部致密油藏水平井大規(guī)模壓裂開(kāi)發(fā)以后面臨的低產(chǎn)、低液和低效問(wèn)題，進(jìn)一步描述油藏動(dòng)態(tài)、提高開(kāi)發(fā)效果，通過(guò)評(píng)估低效水平井的潛力，制定了可行的解決方案和復(fù)產(chǎn)措施，基于遠(yuǎn)程智能控制原理，研制了高性能井下智能開(kāi)關(guān)器，應(yīng)用機(jī)電一體化手段將智能微電子技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)管柱中，形成了低成本且工序簡(jiǎn)單的智能分采技術(shù)，并基于多封隔器組合管柱力學(xué)效應(yīng)計(jì)算方法，對(duì)智能分采管柱的變形量及卡水過(guò)程中所受的載荷進(jìn)行了計(jì)算，以確保封隔器不會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)失效的問(wèn)題。5口井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該技術(shù)能夠有效采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，降低含水率、提高產(chǎn)量，并且具有施工成本低和調(diào)層方便等優(yōu)點(diǎn)，可以為致密油藏水平井控水穩(wěn)油高效開(kāi)發(fā)提供有效的技術(shù)支撐。

致密油；低效井；智能分采；智能開(kāi)關(guān)器；管柱力學(xué)；鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地南部(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鄂南”)致密油藏主要分布在紅河油田、寧東油田、洛河油田、涇河油田和渭北油田，具有滲透率低、裂縫發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)、埋藏深和部分井區(qū)原油黏度大等特點(diǎn)，主要以水平井利用天然能量開(kāi)發(fā)方式為主[1-3]。由于致密油資源品位低，儲(chǔ)層致密、非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)量豐度低，且開(kāi)發(fā)關(guān)鍵工程技術(shù)準(zhǔn)備不充分，導(dǎo)致致密油藏開(kāi)發(fā)存在單井產(chǎn)量低、產(chǎn)量遞減快、低效井比例高、采收率低和經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)難度大等問(wèn)題[4]。截至2015年底，鄂南致密油藏單井平均日產(chǎn)液5.7 m3，單井平均日產(chǎn)油1.2 t，含水率79.4%。鄂南致密油藏開(kāi)發(fā)初期取得了一定的效果，但目前低產(chǎn)、低液和低效井比例較大，占總開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)的75%以上，且大部分水平井含水上升快，出水段不明確，不利于堵水分采措施的制定。目前，鄂南地區(qū)5個(gè)油田中75%的水平井采用“多級(jí)滑套預(yù)置式管柱”完井[5]，水平段長(zhǎng)、井眼通徑小、臺(tái)階級(jí)數(shù)多，給后期修井、智能分采工具的下入及措施的實(shí)施帶來(lái)了難題[6]。

目前，國(guó)內(nèi)外常用的井下分采方法有以下幾種：1)產(chǎn)液剖面測(cè)試技術(shù)[6]。在油井正常生產(chǎn)情況下，從環(huán)空下入產(chǎn)液剖面測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試，找出產(chǎn)水層，然后作業(yè)實(shí)施分層開(kāi)采。2)封隔器換層分采技術(shù)。用封隔器分隔每個(gè)油層，使其單獨(dú)生產(chǎn)，再重新調(diào)整管柱，逐一換層生產(chǎn)，找到產(chǎn)水層后，采用封隔器堵水，進(jìn)行分層開(kāi)采[7]。3)井下液壓開(kāi)關(guān)調(diào)層分采技術(shù)。下入含有壓控開(kāi)關(guān)器的分層開(kāi)采管柱后，通過(guò)地面泵壓控制井下開(kāi)關(guān)動(dòng)作，完成生產(chǎn)層位的調(diào)換[8]。4)井下電動(dòng)開(kāi)關(guān)調(diào)層分采技術(shù)[9]。利用封隔器分隔各個(gè)油層，每一層段的管柱上帶有滑套開(kāi)關(guān)器，通過(guò)地面電動(dòng)控制井下開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)換層生產(chǎn)。上述幾種分層開(kāi)采方法，在應(yīng)用中受到井況、成本、周期和成功率等因素的限制，在鄂南地區(qū)的應(yīng)用效果不佳。為此，在分析紅河油田、涇河油田低效井成因及評(píng)估復(fù)產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了低效水平井復(fù)雜小井眼內(nèi)分層開(kāi)采工藝，并研制了低效水平井管內(nèi)智能分采工具，形成了一種能夠滿(mǎn)足鄂南致密油藏水平井分段開(kāi)發(fā)的智能分層采油技術(shù)，只需一趟管柱就實(shí)現(xiàn)了找水、堵水、生產(chǎn)、調(diào)層、測(cè)試等多項(xiàng)功能。目前，該項(xiàng)技術(shù)已在鄂南地區(qū)試驗(yàn)5口井，不但順利實(shí)現(xiàn)了坐封、調(diào)層和測(cè)試工藝，而且日產(chǎn)油量有所上升，含水率降低，取得了很好的效果。

1 智能分采技術(shù)原理及工藝

1.1 智能分采技術(shù)原理

智能分采技術(shù)是用封隔器將油層分隔成幾個(gè)生產(chǎn)層段，每一生產(chǎn)層段的管柱上都帶有一種能按順序自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉的智能開(kāi)關(guān)器，通過(guò)地面計(jì)量掌握各層段的產(chǎn)液量和產(chǎn)液性質(zhì)，達(dá)到分層開(kāi)采的目的[10]。智能分層開(kāi)采管柱主要由底部選擇性分層采油管柱和上部機(jī)抽系統(tǒng)2部分組成，底部分層采油管柱由多級(jí)層段封隔器、多級(jí)智能開(kāi)關(guān)器、頂部封隔器、丟手接頭及管柱附件構(gòu)成(見(jiàn)圖1)。對(duì)井筒環(huán)空進(jìn)行水力加壓，形成一種特定格式的壓力脈沖編碼指令來(lái)控制智能開(kāi)關(guān)器的開(kāi)或關(guān)，從而完成不動(dòng)管柱的堵水和調(diào)層功能，實(shí)現(xiàn)一趟管柱既能找水又能分層開(kāi)采的目的。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)油井的單層輪采和組合分采，消除層間干擾，提高油藏的最終采收率。

圖1 智能分采管柱結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Sketch of smart layering exploiting string

1.2 智能分采工藝

1) 設(shè)計(jì)管柱并下井。根據(jù)井況參數(shù)設(shè)計(jì)找水堵水丟手管柱，利用堵水封隔器封隔各個(gè)油層，在每一油層位置串接一個(gè)智能開(kāi)關(guān)器，一起隨丟手管柱下入井中(見(jiàn)圖1)。

2) 坐封丟手并投產(chǎn)。通過(guò)油管進(jìn)行水力加壓使封隔器坐封，然后投球至丟手接頭，再加壓實(shí)現(xiàn)管柱丟手。起出施工管柱后，下入泵抽生產(chǎn)管柱，油井進(jìn)行正常生產(chǎn)。井下各個(gè)智能開(kāi)關(guān)器按程序設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行(見(jiàn)圖2)，在規(guī)定的時(shí)間打開(kāi)或關(guān)閉。

圖2 智能開(kāi)關(guān)器開(kāi)關(guān)時(shí)序Fig.2 Switching time sequence of intelligent switch

3) 找水。井下每個(gè)智能開(kāi)關(guān)器的時(shí)間時(shí)序是不同的，在找水階段，同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)開(kāi)關(guān)器是打開(kāi)的，也就是單層生產(chǎn)，每個(gè)層輪流打開(kāi)單獨(dú)生產(chǎn)一段時(shí)間(如圖2所示)，地面人員通過(guò)計(jì)量化驗(yàn)確定各層流體的性質(zhì)，得到該層的流量、含水率等數(shù)據(jù)，從而確定水層。

4) 測(cè)試。開(kāi)關(guān)器內(nèi)置有壓力測(cè)試電路，下部也留有壓力測(cè)試儀連接口，可根據(jù)要求配接壓力測(cè)試儀進(jìn)行分層測(cè)試。當(dāng)開(kāi)關(guān)器處在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，儀器可測(cè)試得到地層的壓力恢復(fù)曲線(xiàn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)器處于打開(kāi)狀態(tài)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，儀器可測(cè)得地層壓力下降曲線(xiàn)。對(duì)存儲(chǔ)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行試井解釋?zhuān)傻玫骄赂鲗拥牡刭|(zhì)參數(shù)，如地層壓力、地層滲透率和地層污染系數(shù)等。

5) 分層開(kāi)采。當(dāng)各層的產(chǎn)液狀態(tài)穩(wěn)定后，地面技術(shù)人員根據(jù)綜合分析結(jié)果確定一個(gè)選層開(kāi)采的最佳方案；然后停抽，根據(jù)預(yù)設(shè)指令波形圖從套管進(jìn)行“加壓—泄壓—加壓”操作；井下智能開(kāi)關(guān)器接收并識(shí)別指令后，按指令要求打開(kāi)需要生產(chǎn)的地層，關(guān)閉不需要生產(chǎn)的地層，實(shí)現(xiàn)地面遙控開(kāi)采井下任意層的目的。

6) 調(diào)層。當(dāng)需要調(diào)層時(shí)，在地面重復(fù)第5)步的操作，智能開(kāi)關(guān)器根據(jù)接收到的壓力波指令信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)作，從原來(lái)的狀態(tài)改變到新的狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程可多次重復(fù)操作。

1.3 井下智能開(kāi)關(guān)器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

井下智能開(kāi)關(guān)器是智能分采技術(shù)的關(guān)鍵工具，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。開(kāi)關(guān)器設(shè)置了進(jìn)液、出液通道，其上、下端分別與上部、下部油管柱連接，在泵抽生產(chǎn)過(guò)程中，液體進(jìn)入流動(dòng)短節(jié)后經(jīng)球閥、出液筒進(jìn)入油管柱。開(kāi)關(guān)器內(nèi)有電池、電路板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，通過(guò)微處理器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)閥體運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器的打開(kāi)和關(guān)閉。同時(shí)，開(kāi)關(guān)器內(nèi)置有壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下壓力的變化，能作為微處理器內(nèi)程序運(yùn)行的判斷依據(jù)[11]。井下智能開(kāi)關(guān)器可以實(shí)時(shí)測(cè)量地層的生產(chǎn)壓力和溫度，可以了解地層特性、出油狀況和層間矛盾，并指導(dǎo)下步作業(yè)及生產(chǎn)安排[12]。開(kāi)關(guān)器主要技術(shù)參數(shù)為：外徑85～110 mm，耐溫135 ℃，耐壓60 MPa，可調(diào)層有效工作時(shí)間18個(gè)月。

圖3 智能開(kāi)關(guān)器的基本結(jié)構(gòu)Fig.3 Basic structure of intelligent switch

井下智能開(kāi)關(guān)器具有以下技術(shù)特點(diǎn)：1)能夠?qū)崿F(xiàn)全部井下措施。找水、堵水、測(cè)試、生產(chǎn)等只需一趟管柱就可全部完成，而且分層數(shù)量基本沒(méi)有限制，井況限制條件少，斜井、水平井均可應(yīng)用，適應(yīng)范圍寬[13]。2)找水堵水自動(dòng)完成。運(yùn)用先進(jìn)的微處理器技術(shù)，開(kāi)關(guān)器在井下按預(yù)定的程序自動(dòng)執(zhí)行，完成開(kāi)關(guān)器的打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作。3)開(kāi)關(guān)器耐溫耐壓能力強(qiáng)、功耗低、智能化程度高。4)正常生產(chǎn)過(guò)程中，可以根據(jù)油井生產(chǎn)情況進(jìn)行多次調(diào)層，地面只需加壓即可，無(wú)需起下儀器或進(jìn)行管柱作業(yè)，施工成本大大降低。5)開(kāi)關(guān)器內(nèi)設(shè)計(jì)有單向閥，可保證地面加壓時(shí)液體不會(huì)進(jìn)入油層，不會(huì)對(duì)油層造成傷害。6)能夠?qū)Σ煌貙拥膲毫Α囟茸兓M(jìn)行長(zhǎng)期井下分層測(cè)試，從而更好地了解油藏性質(zhì)。

2 智能分采管柱下入摩擦力計(jì)算

已經(jīng)開(kāi)采一段時(shí)間的低效水平井在應(yīng)用智能分采完井管柱時(shí)，部分井口需要鉆除預(yù)置滑套中的多級(jí)球座，導(dǎo)致井筒直徑縮?。涣硗?，由于水平段長(zhǎng)、臺(tái)階級(jí)數(shù)多，給智能找堵水管柱設(shè)計(jì)和下入帶來(lái)困難，因此需要合理預(yù)測(cè)和控制管柱下入摩阻，評(píng)價(jià)管柱的可下入性。

小直徑智能分采管柱剛度較小，筆者采用軟桿模型理論對(duì)側(cè)鉆造斜段的摩阻扭矩進(jìn)行計(jì)算?？紤]管柱在不同井段中的受力工況，建立了三維軟桿計(jì)算模型[14]：

(1)

式中：FiV為該微元段管柱在狗腿平面內(nèi)所受的摩擦阻力，N；GV和Gt分別為重力在主法線(xiàn)的分力和切線(xiàn)方向的分力，N；NiV和NiH分別為接觸力分解在狗腿平面上的側(cè)壓力和狗腿平面相垂直方向平面上的側(cè)壓力，N；μi為該微元段管柱與接觸面的摩擦因數(shù)；γ為狗腿角，(°)；Ti和Ti+1為管柱兩端的軸向力，N。

當(dāng)NiV≥0時(shí)[13]:

(2)

(3)

當(dāng)NiV<0時(shí)：

(4)

(5)

管柱所受壓力為：

(6)

管柱與井壁的摩擦力為：

(7)

式中：Ni為管柱所受壓力，N；Fi為管柱與井壁的摩擦力，N。

利用迭加計(jì)算方法，從完井管柱底端開(kāi)始迭加計(jì)算到井口，就可以計(jì)算出整個(gè)完井管柱所受的總摩擦阻力。

3 施工方案與技術(shù)措施

XY17P22井位于紅河油田地塹區(qū)，完鉆井深2 901.00 m，垂深1 384.00 m，水平段長(zhǎng)度1 000.00 m，A靶點(diǎn)和B靶點(diǎn)分別鉆遇南部、北部斷裂帶，造斜點(diǎn)井深885.00 m，井底溫度42 ℃左右，地下原油黏度210 mPa·s左右。鄰井在鉆遇北部斷裂帶時(shí)均發(fā)生漏失、溢流，在鉆遇南部斷裂帶時(shí)未發(fā)生漏失、溢流，但該井在鉆遇南部斷裂帶時(shí)發(fā)生漏失。XY17P22井先期采用套管射孔完井并進(jìn)行了8段壓裂，后下入抽油泵合采，初期能量充足、產(chǎn)量高，后期含水率上升，最終因含水率高而停產(chǎn)。

盡管XY17P22井位于地塹區(qū)，但累計(jì)產(chǎn)油量與鄰井差距大，因此要進(jìn)一步驗(yàn)證該井地塹區(qū)基質(zhì)、微裂縫發(fā)育段的含油性。圖4為XY17P22井油層段測(cè)井綜合解釋成果。

圖4 XY17P22井油層段測(cè)井綜合解釋成果Fig.4 Comprehensive logging interpretation of oil layers in Well XY17P22

從圖4可以看出，裂隙油層5層，累計(jì)視厚度8.5 m，裂隙含油層2層，累計(jì)視厚度1.8 m；油層7層，累計(jì)視厚度259.5 m；油水同層5層，累計(jì)視厚度131.6 m；干層1層，累計(jì)視厚度1.1 m。從圖4還可以看出，A靶點(diǎn)和B靶點(diǎn)出現(xiàn)明顯的周波跳躍現(xiàn)象，初步判定為主要出水段，需要通過(guò)智能分采技術(shù)進(jìn)一步確定A靶點(diǎn)、B靶點(diǎn)分別所處北部和南部斷層破碎帶的生產(chǎn)特征。同時(shí)，A靶點(diǎn)、B靶點(diǎn)之間的基質(zhì)和裂縫發(fā)育段也需要進(jìn)行分層開(kāi)采，以確定產(chǎn)層的含油性。

3.1 智能分采施工方案

依據(jù)XY17P22井鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)和分段壓裂工程設(shè)計(jì)資料，該井分4大層段進(jìn)行分層生產(chǎn)測(cè)試，設(shè)計(jì)測(cè)試位置如圖5所示。

圖5 XY17P22井智能分采測(cè)試位置Fig.5 Testing position of smart layering exploiting in Well XY17P22

4大層段分別為1 633.00～1 709.00，1 758.00～1 870.00，1 907.00～1 991.00和2 047.00～2 073.00 m井段，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)油帶分別為北部斷層破碎帶、微裂縫發(fā)育段、基質(zhì)發(fā)育段和南部斷層破碎帶，采用智能分采技術(shù)分別評(píng)價(jià)4大產(chǎn)油帶的產(chǎn)出特征，以便確定出水層段并關(guān)閉，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)該區(qū)塊儲(chǔ)層物性和剩余油分布的認(rèn)識(shí)。

通過(guò)地面壓力波指令控制井下智能開(kāi)關(guān)器，根據(jù)程序設(shè)定的時(shí)間依次執(zhí)行打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作，逐一進(jìn)行單層生產(chǎn)，以便通過(guò)地面計(jì)量確定單層的產(chǎn)出量，具體智能分采時(shí)序設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。首先合采7 d以排除積液，待產(chǎn)液量穩(wěn)定后再進(jìn)行分層開(kāi)采，進(jìn)行4段輪采后，根據(jù)分采結(jié)果進(jìn)行調(diào)層作業(yè)，關(guān)閉高含水層。

表1 XY17P22井智能分采時(shí)序設(shè)計(jì)結(jié)果

Table 1 Designed time sequence of smart layering exploiting in Well XY17P22

層位不同階段的時(shí)序狀態(tài)7d1)5d1)5d1)5d1)5d1)x1)第一段開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)第二段開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)關(guān)關(guān)第三段開(kāi)關(guān)關(guān)開(kāi)關(guān)關(guān)第四段開(kāi)關(guān)關(guān)關(guān)開(kāi)開(kāi)工作狀態(tài)下管柱單采單采單采單采調(diào)層后生產(chǎn)

注：1)為不同階段的開(kāi)采時(shí)間。

3.2 分采管柱力學(xué)計(jì)算

基于多封隔器組合管柱力學(xué)分析計(jì)算方法，對(duì)上頂力是否使封隔器發(fā)生移動(dòng)失效和管柱在自身重力、鼓脹效應(yīng)及溫度效應(yīng)作用下的變形進(jìn)行了校核計(jì)算[15]。XY17P22井先期以φ139.7 mm套管完井，后下入φ73.0 mm油管(內(nèi)徑62.0 mm)為主的智能分采管柱，井底壓力約30 MPa。根據(jù)胡克定律[13]計(jì)算重力作用下管柱的變形量，其計(jì)算公式為：

(8)

式中：ΔL1為重力作用下管柱的變形量，m；K為浮力系數(shù)；q為線(xiàn)質(zhì)量，kg/m；g為重力加速度，m/s2；L為管柱長(zhǎng)度，m；E為彈性模量，MPa；D為油管外徑，mm；d為油管內(nèi)徑，mm。

鋼質(zhì)管柱E=206 GPa，清水中取K=0.87，結(jié)合前述其他各參數(shù)值，由式(8)計(jì)算可得ΔL1=0.05 m。

壓力使管柱產(chǎn)生鼓脹效應(yīng)，鼓脹效應(yīng)使油管縮短變形量的計(jì)算公式為：

(9)

式中：ΔL2為鼓脹效應(yīng)下油管的變形量，m；μ為泊松比；p為油管內(nèi)部壓力，MPa。

鋼質(zhì)管柱μ=0.3，結(jié)合前述其他各參數(shù)值，由式(9)計(jì)算可得ΔL2=-0.66 m，表明油管縮短了0.66 m。

管柱由于溫度效應(yīng)發(fā)生伸長(zhǎng)變形量的計(jì)算公式為：

(10)

式中：ΔLt為溫度效應(yīng)下管柱的變形量，m；β為管柱材料的熱膨脹系數(shù)；Δt為工作溫差(工作溫度與初始溫度之差)，℃。

鋼質(zhì)管柱β=1.2×105，設(shè)初始溫度為40 ℃、工作溫度為130 ℃，結(jié)合前述其他各參數(shù)值，由式(10)計(jì)算可得ΔLt=3.14 m，表明管柱伸長(zhǎng)了3.14 m。

管柱總的變形量表示為：

(11)

將上述計(jì)算結(jié)果代入式(11)，計(jì)算可得ΔL=2.53 m。

根據(jù)管柱總位移，計(jì)算管柱在卡水過(guò)程中產(chǎn)生的載荷，其計(jì)算公式為：

(12)

式中：F為管柱在卡水過(guò)程中產(chǎn)生的載荷，kN。

由式(12)計(jì)算可得F=206.7 kN。

設(shè)計(jì)用封隔器可承受400 kN的載荷，大于管柱卡水過(guò)程中產(chǎn)生的載荷206.7 kN，因此智能分采管柱不會(huì)下移，是安全的。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)施工

XY17P22井于2016年7月中旬下入智能分采管柱進(jìn)行坐封丟手，上部下入φ44.0 mm抽油泵管柱，按φ44.0 mm×3.0 m×6次/min的工作制度和表1預(yù)設(shè)的時(shí)序進(jìn)行分段泵抽采油生產(chǎn)，2016年8月底完成智能找水生產(chǎn)過(guò)程，累計(jì)產(chǎn)液量1 530 m3，產(chǎn)油量30.5 t，含水率98.2%，然后起出抽油桿管柱和智能分采管柱，回放智能開(kāi)關(guān)器處采集的溫度、壓力數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖6)。

圖6 分采開(kāi)關(guān)器采集的溫度壓力曲線(xiàn)Fig.6 Temperature and pressure curve acquired by the layering exploiting switch

從圖6可以看出，4段底部產(chǎn)液溫度由43.47 ℃升至51.76 ℃，井底壓力由7.8 MPa升至10.9 MPa，每一層溫度、壓力變化趨勢(shì)是一致的，根據(jù)壓力變化的位置及對(duì)應(yīng)的時(shí)間，可以判斷開(kāi)關(guān)器順利操作，調(diào)層工藝成功。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

鄂南地區(qū)5口致密油藏低效水平井進(jìn)行了智能分采技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)情況見(jiàn)表2。

M, s1, s2 |= φ ∧ ψ ，當(dāng)且僅當(dāng)， 存在s3且M, s1, s3 |= φ ，M, s3, s2 |= ψ

表2 智能分采技術(shù)在鄂南5口井的試驗(yàn)概況

Table 2 Application situations for smart layering exploiting technology at 5 wells in Southern Ordos Basin

井號(hào)措施前措施后日產(chǎn)液/t日產(chǎn)油/t含水率，%日產(chǎn)液/t日產(chǎn)油/t含水率，%HH12P3243 60 399 051 726 388 0JH17P1935 50100 023 500100 0HH12P1946 31 796 345 6012 273 2HH37P337 50 697 633 502 393 0XY17P2229 32 591 431 800 897 5

根據(jù)產(chǎn)液情況、測(cè)井解釋曲線(xiàn)、壓裂施工參數(shù)、施工過(guò)程和開(kāi)關(guān)器處溫度壓力數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析，5口井的試驗(yàn)效果為：

1) 智能分采管柱調(diào)層工藝成功，封隔器坐封密封可靠，儀器開(kāi)關(guān)靈活。該技術(shù)可順利實(shí)現(xiàn)一趟管柱坐封、調(diào)層和測(cè)試工藝程序，能夠獲取關(guān)鍵施工和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，工藝成功率100%，并在提高產(chǎn)油量方面取得了一定效果。

2) 達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康?，評(píng)價(jià)了各層段的產(chǎn)液情況及貢獻(xiàn)率，基本找出了試驗(yàn)井高含水層段，并進(jìn)行了堵水分采生產(chǎn)；同時(shí)，評(píng)價(jià)了鄂爾多斯盆地北部斷層破碎帶和南部斷層破碎帶的含油性，分析了斷裂帶裂縫或裂隙是否存在油水分異情況，并對(duì)地塹區(qū)的微裂縫發(fā)育段和物性較好基質(zhì)段的產(chǎn)油能力進(jìn)行了分析判斷。

3) 評(píng)價(jià)了智能分層找堵水工藝技術(shù)在鄂南地區(qū)的適應(yīng)性，為致密油藏低效井治理提供了示范。

5 結(jié)論與建議

1) 研制了井下智能開(kāi)關(guān)器，形成了智能分采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一趟管柱完成找水、堵水、測(cè)試、生產(chǎn)等過(guò)程。

2) 建立了復(fù)雜小井眼智能分采管柱力學(xué)分析計(jì)算模型，提高了水平井分段完井管柱安全下入的可靠性。

3) 鄂爾多斯盆地南部油田5口致密油藏水平井智能分采技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，井下智能開(kāi)關(guān)器不僅具有很好的可靠性，而且可以獲取儲(chǔ)層關(guān)鍵數(shù)據(jù)、加深對(duì)油藏的動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)，為該區(qū)域低效井治理和措施優(yōu)化提供了依據(jù)。

4) 為了進(jìn)一步了解鄂爾多斯盆地南部油田剩余油分布規(guī)律，改善開(kāi)發(fā)效果，提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)成本，建議結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況完善和推廣應(yīng)用致密油藏智能分采技術(shù)。

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[編輯 令文學(xué)]

Research and Tests on Horizontal Well Smart Layering Exploiting Technology in Tight Oil Reservoirs in Southern Ordos Basin

HE Zuqing1,LIANG Chengchun2,PENG Hanxiu1,ZHU Ming1,HE Tong1

(1.SinopecResearchInstituteofPetroleumEngineering,Beijing，100101,China;2.SinopecNorthChinaOil&GasCompany,Zhengzhou,Henan，450006,China)

To deal with low production,low liquid and low efficiency which occur after large-scale horizontal well fracturing has been carried out to develop tight oil reservoirs in Southern Ordos Basin,and to further determine oil reservoir performance and improve the development,a number of feasible solutions and production recovery measures were determined and implemented by evaluating the potential of under-performing wells.Based on the principle of remote intelligent control,a high-performance downhole intelligent switch was developed.A smart layering exploiting technology with a low cost and a simple operation procedure was developed by applying intelligent microelectronic technology to production strings based on mechatronics,by means of a string mechanics effect calculation method used for multiple-packer combination,the deformation of smart layering exploiting string and the load in the process of water packing were calculated to avoid movement and failure of packers.This technique was tested at 5 wells.It was shown that this smart layering exploiting technology could acquire production data effectively,decrease water cut and increase production rate.Therefore it was advantageous due to its low construction cost and a convenient layer control.Further,it may be an effective technique of water production control and oil production stabilization in tight oil reservoir horizontal wells.

tight oil reservoir;deficient well;smart layering exploiting;smart switch;string mechanics;Ordos Basin

2016-09-07；改回日期：2017-05-12。

何祖清(1966—)，男，湖北潛江人，1989年畢業(yè)于湖北工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)，2007獲西南石油大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事完井工程技術(shù)研究工作。E-mail：hezq.sripe@sinopec.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題“高壓低滲油氣藏固井完井技術(shù)”(編號(hào)：2016ZX05021-005)和中國(guó)石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“鄂南致密油低效水平井小井眼找堵水技術(shù)研究”(編號(hào)：P15161)資助。

10.11911/syztjs.201703016

TE355.2

A

1001-0890(2017)03-0088-07