過(guò)油管橋塞堵水技術(shù)在魯邁拉油田的應(yīng)用

徐 浩，李 濛，王喻雄

(1.中國(guó)石油國(guó)際勘探開發(fā)有限公司，北京 100034；2.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028)

魯邁拉(Rumaila)油田位于伊拉克南部巴士拉省，是伊拉克規(guī)模最大、日產(chǎn)量世界第三的巨型油田[1-2]。Main Pay油藏是魯邁拉油田的主力油藏，自2009年開始，魯邁拉油田開始大規(guī)?；\統(tǒng)注水采油。由于籠統(tǒng)注水導(dǎo)致北Main Pay油藏部分油井出現(xiàn)水淹，2013年以后越來(lái)越多的自噴井在含水超過(guò)30%以后停噴，因此對(duì)這些停噴的油井進(jìn)行堵水作業(yè)就顯得十分必要了。通常，魯邁拉油田堵水作業(yè)的常規(guī)做法是采用修井機(jī)擠水泥再?gòu)?fù)射補(bǔ)孔的方法，但這種方法作業(yè)費(fèi)用高，作業(yè)周期長(zhǎng)，向地層擠水泥還會(huì)產(chǎn)生儲(chǔ)層傷害。由于魯邁拉油田修井機(jī)數(shù)量的限制，通常情況下從發(fā)現(xiàn)油井停噴到修井機(jī)開始堵水作業(yè)通常需要等待至少6個(gè)月以上的時(shí)間，在此期間油井停產(chǎn)造成的產(chǎn)量損失巨大。

目前，在國(guó)內(nèi)外油田的開發(fā)過(guò)程中，各種先進(jìn)的堵水工藝措施都有應(yīng)用，但還未見(jiàn)應(yīng)用PosiSet過(guò)油管橋塞進(jìn)行堵水作業(yè)的報(bào)道。過(guò)油管電纜橋塞作為一種油水井層位封隔裝置，具有工藝流程簡(jiǎn)單、坐封深度準(zhǔn)確、坐封可靠、作業(yè)成功率高、作業(yè)費(fèi)用低的特點(diǎn)，應(yīng)用過(guò)油管電纜橋塞進(jìn)行堵水作業(yè)是油田開發(fā)堵水工藝的重要手段之一[3-6]。2013年至今，魯邁拉油田大規(guī)模應(yīng)用了PosiSet過(guò)油管電纜橋塞堵水技術(shù)對(duì)底部射孔層段水淹的停噴油井進(jìn)行了堵水作業(yè)，取得了良好的效果。本文詳細(xì)介紹了PosiSet過(guò)油管橋塞在魯邁拉油田進(jìn)行堵水作業(yè)的技術(shù)原理、作業(yè)步驟及注意事項(xiàng)，為該技術(shù)在同類型井中的應(yīng)用提供了參考。

1 作業(yè)井井礦

R-XXX井是魯邁拉油田Main Pay油藏的一口生產(chǎn)井。該井于2011年11月30日采用2-1/8"射孔槍過(guò)油管射孔完井，初期日產(chǎn)油1643 t/d，不產(chǎn)水。該井人工井底為 3291 m，射孔層段為 3217～3222 m(L2 小 層)、3192～3211 m( F1小層)、3159～3180 m(D2小層)、3145.5～3154.5 m(AB2小層)，油藏壓力為 32.4 MPa，油藏溫度為 103 ℃。

進(jìn)入2016年以后，該井逐漸開始產(chǎn)水，2017年8月該井因含水較高而停噴，停噴時(shí)含水率約為30%。該井停噴前3個(gè)月的產(chǎn)液剖面測(cè)試(PLT)結(jié)果顯示該井的主要產(chǎn)水層位于3192～3211 m(F1小層)射孔段，主要產(chǎn)油層為F1小層之上的D2、AB2小層，最下部的L2小層供油能力較弱(表1)。

表1 PLT 測(cè)試解釋結(jié)果Table 1 PLT interpretation result

進(jìn)一步分析該井的裸眼測(cè)井資料可知，該井出水層F1小層與其上的D2小層之間隔夾層發(fā)育好，且該井的水泥固井質(zhì)量報(bào)告(CBL)顯示該井在射孔段的固井質(zhì)量較好。

由于該井停噴前產(chǎn)量較高，根據(jù)魯邁拉油田的實(shí)際生產(chǎn)情況及油田修井機(jī)數(shù)量的限制，如果采用安裝電潛泵的方式來(lái)恢復(fù)油井生產(chǎn)，則需要至少等待修井機(jī)6個(gè)月以上的時(shí)間才能開始作業(yè)，在此期間的產(chǎn)量損失巨大，而如果采用過(guò)油管橋塞技術(shù)進(jìn)行電纜堵水作業(yè)，則僅需2 d的時(shí)間即可完成作業(yè)，使油井恢復(fù)自噴生產(chǎn)，因而決定采用電纜作業(yè)的方式，將PosiSet橋塞設(shè)置在F1產(chǎn)水層之上的井深3190 m處，以封堵其下的F1、L2小層，恢復(fù)油井的自噴生產(chǎn)。

2 過(guò)油管電纜橋塞堵水技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 技術(shù)原理

斯倫貝謝公司的PosiSet橋塞通過(guò)與該公司的MPBT(Mechanical Plug-back Tool)工具連接，采用電纜作業(yè)的方式將橋塞過(guò)油管下放至預(yù)定位置，并坐封在套管內(nèi)壁上，以封堵坐封位置以下的流體流動(dòng)。其在套管壁的坐封狀態(tài)如圖1所示[7-9]。

圖1 PosiSet橋塞的坐封狀態(tài)Fig.1 PosiSet bridge plug setting status

PosiSet橋塞在套管壁的坐封效果相當(dāng)于鑄鐵橋塞，但不使用火工品，依靠MPBT坐封工具的電子馬達(dá)激發(fā)橡膠密封件，使其緊貼套管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)密封。PosiSet橋塞為可鉆式橋塞，可以坐封于套管、裸眼井段、射孔炮眼等任意位置，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性[10]。

PosiSet橋塞坐封以后，需要通過(guò)DBA灰筒(Dump Bailer Assembly)在橋塞之上倒水泥來(lái)形成機(jī)械屏障以封堵坐封位置以下的流體流動(dòng)(圖2)。作業(yè)時(shí)一般需3 m的水泥高度，即可產(chǎn)生足夠的機(jī)械強(qiáng)度。DBA灰筒是一種向井下預(yù)訂位置輸送少量流體的裝置，由單個(gè)或多個(gè)容器單管組成，作業(yè)時(shí)需根據(jù)水泥的用量來(lái)決定連接多少根單管。DBA灰筒的激發(fā)由電腦程序控制，通過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間，利用井筒內(nèi)的液柱壓力激發(fā)倒灰機(jī)構(gòu)。當(dāng)DBA灰筒下到井下預(yù)定深度以后，此時(shí)井內(nèi)的流體并不會(huì)進(jìn)入灰筒活塞腔體內(nèi)，而需到達(dá)預(yù)設(shè)的時(shí)間以后，在電腦程序的控制下井內(nèi)流體才能進(jìn)入灰筒活塞腔體，使流體壓力作用于活塞之上，進(jìn)而使關(guān)閉的滑套在活塞的作用下打開，使得水泥在重力的作用下從孔眼流出，聚集在PosiSet橋塞上，水泥經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的凝固后形成可靠的機(jī)械屏障。

圖2 Dump bailer assembly灰筒Fig.2 Dump bailer assembly

應(yīng)用PosiSet橋塞和DBA灰筒這種堵水方式作業(yè)費(fèi)用低廉，方便快捷，定位精準(zhǔn)，施工作業(yè)時(shí)僅僅需要一個(gè)吊車及一套電纜設(shè)備，即可在2 d內(nèi)快速完成堵水作業(yè)，既省去了動(dòng)員修井機(jī)的高額作業(yè)費(fèi)用，又能大幅節(jié)省采用修井機(jī)堵水作業(yè)的時(shí)間，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)便捷的堵水技術(shù)。

2.2 作業(yè)步驟

(1)安裝電纜作業(yè)設(shè)備并按標(biāo)準(zhǔn)試壓程序試壓。

(2)下入通井工具并連接伽馬套管接箍測(cè)井工具(GR-CCL)探井至人工井底，用以精確矯正井深，探得人工井底位于3291 m處。

(3)提出通井及伽馬套管接箍測(cè)井工具。

(4)將PosiSet橋塞連接MPBT工具下井。

(5)將橋塞坐封在井深3193 m處。

(6)提出MPBT工具。

(7)下入DBA灰筒至PosiSet橋塞頂部1 m處，倒入19 L的G級(jí)水泥，水泥凝固后的厚度約1 m。

(8)提出DBA灰筒。

(9)由于DBA灰筒每次最多能攜帶19 L的水泥，因此需要重復(fù)步驟(7)～(8)三次，以便在PosiSet橋塞頂部形成3 m厚的水泥機(jī)械屏障。

(10)等待12 h使水泥凝固。

(11)再次下入伽馬套管接箍測(cè)井工具探井至水泥頂部，探得水泥頂部位于井深3190 m處，確認(rèn)已經(jīng)成功建立3 m的水泥機(jī)械屏障。

(12)提出伽馬套管接箍測(cè)井工具，拆除設(shè)備。

(13)開井恢復(fù)油井自噴生產(chǎn)。如開井時(shí)油井不能恢復(fù)自噴生產(chǎn)，則需要采用連續(xù)油管氮舉誘噴油井復(fù)產(chǎn)。

2.3 作業(yè)注意事項(xiàng)

(1)下入PosiSet橋塞前需要先下入通井工具通井至人工井底，這可以避免后續(xù)下入橋塞時(shí)出現(xiàn)工具卡在油管內(nèi)的情況。

(2)PosiSet橋塞坐封以后，需要通過(guò)DBA灰筒在橋塞之上倒3 m的G級(jí)水泥來(lái)形成機(jī)械屏障以封堵坐封位置以下的流體流動(dòng)，作業(yè)時(shí)水泥的用量需要根據(jù)套管的尺寸來(lái)計(jì)算。由于DBA灰筒每次最多能攜帶19 L的G級(jí)水泥，因此需要根據(jù)計(jì)算出的總水泥用量來(lái)確定用DBA灰筒下井倒入水泥的次數(shù)。

(3)下入DBA灰筒倒水泥時(shí)需要將DBA灰筒停在PosiSet橋塞頂部1 m處，DBA灰筒不能與PosiSet橋塞頂部相接觸以免損壞工具。當(dāng)DBA灰筒激發(fā)開始倒水泥后，需要等待3 min以確保所有水泥都從灰筒內(nèi)流出。

(4)確定PosiSet橋塞的坐封深度時(shí)需要綜合考慮預(yù)設(shè)深度附近的水泥固井質(zhì)量報(bào)告及測(cè)井曲線。橋塞的坐封深度要求其附近的水泥固井質(zhì)量較好且坐封深度以下的水淹層與坐封深度以上的其他射孔層段間應(yīng)有發(fā)育良好的隔夾層。

當(dāng)坐封深度以下的水淹層與坐封深度以上的射孔層段間隔夾層發(fā)育較差時(shí)，在堵水作業(yè)后的較短時(shí)間內(nèi)水錐即可能從水淹層沿著儲(chǔ)層巖石突進(jìn)到坐封深度上部的射孔層段，最終導(dǎo)致堵水失敗。

當(dāng)坐封深度附近的水泥固井質(zhì)量較差時(shí)，堵水作業(yè)后水錐仍可能沿著套管壁外部的水泥膠結(jié)孔隙向上串流，最終水仍可能從坐封深度以上的射孔層段流入井筒，導(dǎo)致堵水失敗(圖3)。

圖3 固井質(zhì)量良好而堵水成功(左)、固井質(zhì)量較差而導(dǎo)致堵水失敗(右)Fig.3 Successful WSO with good cementing quality (left) and failed WSO with poor cementing quality (right)

(5)過(guò)油管電纜橋塞堵水技術(shù)對(duì)底部射孔層段水淹的油井堵水效果較好(圖4)。因橋塞會(huì)將坐封位置以下過(guò)多的產(chǎn)油層全部封堵導(dǎo)致油井產(chǎn)油指數(shù)大幅下降，因此該技術(shù)不適用于上部或中部射孔層段水淹的油井，此種類型的復(fù)雜情況井堵水作業(yè)仍需采用修井機(jī)或連續(xù)油管作業(yè)來(lái)完成。

圖4 PosiSet過(guò)油管電纜橋塞堵水示意Fig.4 Through tubing PosiSet plug WSO schematic diagram

3 應(yīng)用效果

R-XXX井堵水作業(yè)的施工周期為2 d，該井在作業(yè)前因高含水而停噴，堵水作業(yè)后成功開井復(fù)產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)到480 t/d。該井的作業(yè)實(shí)踐表明使用過(guò)油管橋塞技術(shù)進(jìn)行堵水作業(yè)方便快捷，是油田開發(fā)過(guò)程中一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)高效的作業(yè)措施。

2013年至今，魯邁拉油田大規(guī)模應(yīng)用了PosiSet過(guò)油管電纜橋塞堵水技術(shù)對(duì)底部射孔層段水淹的停噴油井進(jìn)行了堵水作業(yè)，累計(jì)作業(yè)300余井次，成功率達(dá)到90%(表2)，該技術(shù)的應(yīng)用使得魯邁拉油田停噴井得以大規(guī)模復(fù)產(chǎn)，有利地保證了油田日產(chǎn)量不斷創(chuàng)出歷史新高。

表2 作業(yè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 2 Operation result statistics

4 結(jié)論

(1)2013年至今，應(yīng)用PosiSet過(guò)油管電纜橋塞堵水技術(shù)對(duì)魯邁拉油田底部射孔層段水淹的停噴油井進(jìn)行了堵水作業(yè)，累計(jì)作業(yè)300余井次，成功率達(dá)到90%。

(2)PosiSet過(guò)油管電纜橋塞堵水技術(shù)對(duì)底部射孔層段水淹的油井堵水效果較好，但該技術(shù)不適用于上部或中部射孔層段水淹的油井，此種類型的復(fù)雜情況井堵水作業(yè)仍需采用修井機(jī)或連續(xù)油管作業(yè)來(lái)完成。

(3)確定PosiSet橋塞的坐封深度時(shí)需要綜合考慮預(yù)設(shè)深度附近的水泥固井質(zhì)量報(bào)告及測(cè)井曲線。橋塞的坐封深度要求其附近的水泥固井質(zhì)量較好且坐封深度以下的水淹層與坐封深度以上的其他射孔層段間應(yīng)有發(fā)育良好的隔夾層。