高含水水平井綜合控水技術(shù)現(xiàn)場試驗與應(yīng)用

李 熠，張 鵬，柒喜軍，劉建升，張寧利

（1.陜西延安石油天然氣有限公司，陜西榆林 718615；2.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

采油三廠水平井開發(fā)始于1996 年，歷經(jīng)探索開發(fā)、C6 規(guī)模開發(fā)、C8 規(guī)模開發(fā)、致密油開發(fā)四個階段，目前年產(chǎn)量9.7×104t?，F(xiàn)有水平井167 口，開井103 口，日產(chǎn)油量300.6 t，單井日產(chǎn)油1.8 t，含水55 %，其中超低滲、致密油油藏井?dāng)?shù)最多。由于天然裂縫、人工裂縫以及非均質(zhì)性等因素影響，容易造成部分層段注水突進(jìn)，導(dǎo)致水平井水淹。目前水淹關(guān)井81 口，其中關(guān)井56 口，在用25 口，平均含水87.9 %，單井日產(chǎn)油0.8 t，平均見水時間為2.2 年。隨著水平井?dāng)?shù)量的增加以及生產(chǎn)時間的延長，急需開展水平井找堵水工藝技術(shù)研究，并開展現(xiàn)場試驗[1-6]。

1 見水特征分析

水平井見水主要表現(xiàn)為：裂縫性見水、高滲帶見水、投產(chǎn)水淹三個方面。其中裂縫性見水33 口，占比37.1 %，動態(tài)特征為初期含水較高（40 %），注入水沿裂縫水竄，油井含水上升速度快，對應(yīng)關(guān)系相對明顯，目前關(guān)井比例達(dá)81 %。高滲帶見水22 口，占比24.7 %，動態(tài)特征為投產(chǎn)38 個月后，含水開始快速上升，含水上升率5.4 %。示蹤劑測試、動態(tài)驗證顯示，油水井對應(yīng)關(guān)系不明顯，水驅(qū)不均，呈多方向見水。投產(chǎn)水淹15口，占比16.9 %，主要分布在致密油油藏，原因裂縫發(fā)育錯綜復(fù)雜，井間生產(chǎn)干擾大，10 口水平井在壓裂改造期間，鄰井出現(xiàn)水淹。同時水平井靶點多，改造強度大溝通天然裂縫，導(dǎo)致水淹[7-11]。

2 控水工藝試驗

對驅(qū)替系統(tǒng)難以建立的致密油藏，試驗吞吐注水方式開發(fā)；對井網(wǎng)內(nèi)水平井，在判識來水方向、分段找水的基礎(chǔ)上，針對性開展機械堵水、化學(xué)堵水、注水井化學(xué)調(diào)剖等治理工藝，形成高含水水平井綜合控水技術(shù)體系（見圖1）。

2.1 來水方向判識

目前常用的來水方向判識方法主要有：動態(tài)驗證、干擾試井、示蹤劑測試、水驅(qū)前緣測試等方法。動態(tài)驗證主要原理是通過對應(yīng)井組注水井或周圍注水井實施動態(tài)調(diào)整或關(guān)停，錄取水平井含水變化情況，判斷來水方向。操作簡單，成本低，但數(shù)據(jù)錄取周期長。其他測試方法精度高，但測試、解釋費用昂貴。

圖1 水平井綜合治理技術(shù)思路示意圖

近年來，共對72 口井進(jìn)行測試，明確判別來水方向15 口井，形成了以動態(tài)驗證為主、示蹤劑測試為輔的綜合判識技術(shù)，為下步水平井堵水、注水井調(diào)剖提供了可靠的依據(jù)。

2.2 水平井找水

水平井找水分為機械找水、生產(chǎn)測試找水兩類技術(shù)。受制于低滲透油藏水平井流量低、測試精度低的影響，同時測試費用較高，因此生產(chǎn)測試找水技術(shù)應(yīng)用范圍較窄。采油三廠主要推廣使用了不動/拖動管柱機械找水技術(shù)。

2.2.1 不動管柱分段生產(chǎn)測試找水技術(shù) 由封隔器將水平井射孔段卡開，智能開關(guān)器在地面設(shè)定開關(guān)采集時間在井下定時開啟和關(guān)閉，地面抽油機連續(xù)生產(chǎn)，地下單層采油，求出各段產(chǎn)液量、含水、壓力及溫度等數(shù)據(jù)，為分段分析和評價提供依據(jù)（見圖2、圖3）。

圖2 不動管柱找水工藝管柱結(jié)構(gòu)圖

圖3 三段式分段找水原理圖

特點是找水準(zhǔn)確，周期長（6 d～8 d），但對射孔段大于5 段的適用性不強。

完成6 口井，明確出水層段16 段，單段找水時間6.3 d，找水成功率100 %，能準(zhǔn)確找到出水位置。

2.2.2 單封拖動管柱分段找水技術(shù) 采用單個封隔器卡層，多段抽汲（自流）生產(chǎn)測試，通過遞減法計算每段產(chǎn)液量及含水率，判斷主要出水層段。形成了“皮碗封隔器+智能開關(guān)器”和“Y211 封隔器+篩管”兩種拖動找水管柱（見圖4）。

現(xiàn)場應(yīng)用36 口井，測試291 段，平均單井找水周期7.6 d。其中拖動自流找水16 口，單井找水周期2.8 d；拖動抽汲找水20 口，單井找水周期12.3 d（見表1）。

表1 兩種不同找水工藝應(yīng)用效果表

圖4 單封拖動管柱找水工藝管柱結(jié)構(gòu)圖

2.3 水平井堵水

針對常規(guī)機械封堵管柱受井身結(jié)構(gòu)影響不適應(yīng)水平井封堵的難題，研究形成兩種水平井機械分段封堵工藝，完成試驗2 口井，累計增油209 t。

2.3.1 可撈式橋塞封堵趾部 針對水平井趾部單段、多段連續(xù)出水見水，中部及跟部產(chǎn)油的見水特點，設(shè)計采用機械橋塞封堵趾部見水層段，生產(chǎn)其上部層段，即可達(dá)到控水增油的目的。由生產(chǎn)管柱和卡封管柱兩部分組成，卡封管柱為可撈式橋塞（見圖5）。

2.3.2 Y441 封隔器封堵跟部 針對水平井跟部見水，趾部及中部產(chǎn)油的見水特點，設(shè)計采用單機械封隔器堵水管柱卡封上部見水層段，通過單流閥生產(chǎn)產(chǎn)油層段，即可達(dá)到控水增油的目的。堵水、生產(chǎn)一趟管柱，由Y441 封隔器、單流閥、篩管、母堵組成（見圖6）。

圖5 趾部堵水管柱圖

圖6 跟部堵水管柱圖

2.4 注水井化學(xué)調(diào)剖

以來水方向判識結(jié)果為依據(jù)，對明確來水方向的裂縫性水淹井進(jìn)行單點治理；對多方向見水的油藏嘗試區(qū)域調(diào)剖，最大限度延長繞流時間，擴大注入水波及體積，提高堵水效果。

對于單點治理，采用以封堵裂縫為主的30 %凍膠+70 %復(fù)合無機顆粒體系，注入排量2.5 m3/h～3.0 m3/h，平均堵劑用量2 100 m3～2 300 m3；對于區(qū)域調(diào)剖，堵劑體系為60 %弱凝膠+40 %體膨顆粒，排量1.5 m3/h～2.0 m3/h，平均堵劑用量2 200 m3～2 600 m3。

在裂縫性超低滲油藏完成單點治理注水井區(qū)域調(diào)剖8 口，措施成功率63 %，措施后水平井含水由92 %下降到81%，累計增油1 293 t。在特低滲透油藏完成區(qū)域調(diào)剖治理11 口，措施后含水由84.4%下降到80.4%，上升幅度得到有效控制，累增油389 t。對于已明確來水方向的井，水平井單點治理成功率相對較高（見表2）。

表2 注水井化學(xué)調(diào)剖治理效果統(tǒng)計表

3 結(jié)論與認(rèn)識

（1）出水機理、來水方向判識是水平井找水、堵水的基礎(chǔ)；目前多種找水工藝已具備成熟推廣條件，但受固井質(zhì)量、近井繞流等因素影響，機械堵水有效期相對較短，不能長遠(yuǎn)解決水平井見水問題。

（2）在明確來水方向的前提下，在注入端加大注水井調(diào)剖治理力度，明確合理堵劑用量，是高含水水平井的治理方向。

（3）如何降低測試費用和作業(yè)成本，優(yōu)化井下工具，實現(xiàn)水平井常規(guī)化作業(yè)，是下一步攻關(guān)的關(guān)鍵。

（4）水平井找堵水是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要油藏、采油、化學(xué)、工具等專業(yè)密切配合，才能保障措施成功率。