液流空化技術(shù)在渤海油田增產(chǎn)措施中的應(yīng)用

付校飛，王天慧，周日(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6/渤中作業(yè)公司，天津 300459)

0 引言

自1978年9月，休斯敦召開的射流技術(shù)會(huì)議正式提出在鉆井中采用空化射流和沖擊射流的可能性以來，“空化”這一物理現(xiàn)象被應(yīng)用到石油鉆井行業(yè)中。1981年沈忠厚等[1]首先提出，采用“空化”產(chǎn)生的能量進(jìn)行輔助破巖以提高鉆井作業(yè)時(shí)效，并初步建立自振空化模式噴嘴的設(shè)計(jì)理論。2006年李根生等[2-3]研究空化射流改善油層滲透率機(jī)理，證明了自振空化射流對解除油層和水層堵塞有明顯效果。2019年狄立輝[4]對液流空化的機(jī)理和空化工具設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，并結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)提出了使用液流空化技術(shù)改造煤層氣儲(chǔ)層以提高煤層氣產(chǎn)出能力的觀點(diǎn)。但是，到目前為止將液流空化技術(shù)應(yīng)用到海上油田增產(chǎn)措施方面的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)幾乎為零。通過在渤海油田J50H井的成功應(yīng)用，證明液流空化技術(shù)可以用于海上某些特殊油井的儲(chǔ)層改造，以達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。

1 液流空化技術(shù)的原理

液流空化技術(shù)是利用空化泡潰滅產(chǎn)生瞬時(shí)高能量和高熱量來貫通儲(chǔ)層孔隙，改善儲(chǔ)層滲透率的一種物理增產(chǎn)方法[3-4]。如圖1所示，通過地面壓裂泵以正循環(huán)的方式從油管內(nèi)腔泵入高速液體，流經(jīng)空化器的高速液流產(chǎn)生空化效應(yīng)。

圖1 液流空化儲(chǔ)層改造施工流程示意圖

空化器作為井下能量轉(zhuǎn)換工具，在高速液流流經(jīng)時(shí)，利用其本身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生節(jié)流形成負(fù)壓區(qū)，在流體經(jīng)過空化器后制造大量空化核；空化核爆裂產(chǎn)生巨大的能量激波并以液體為媒介進(jìn)行傳導(dǎo)，產(chǎn)生能量疊加，從而在儲(chǔ)層中引發(fā)多級(jí)空化，從而貫通孔喉、溝通和再造微裂縫實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層改造。

2 選井情況及低產(chǎn)原因分析

2.1 渤海油田J50H井簡要情況

J50H井于2019年10月5日投產(chǎn)，采用9-5/8"套管射孔＋5-1/2"優(yōu)質(zhì)篩管礫石充填防砂，生產(chǎn)層位NmⅡ1油組，油層厚度7.5 m，水平段長度392 m，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液僅有24.3 m3。生產(chǎn)至2019年10月11日，該井日產(chǎn)液量逐漸降至18 m3；2019年10月12日開始供液不足，間歇環(huán)空補(bǔ)水生產(chǎn)，10月22日關(guān)井進(jìn)行壓恢測試，壓力上升緩慢。11月4日起需要一直環(huán)空補(bǔ)水才能維持生產(chǎn)，對比同層位的相鄰井及同批次的調(diào)整井生產(chǎn)情況，該井液量異常低。

2.2 低產(chǎn)原因及分析

通過地質(zhì)油藏資料分析對比，J50H井生產(chǎn)層內(nèi)部存在隔夾層，將生產(chǎn)層分為3個(gè)小層(Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào))(見圖2)。Ⅰ號(hào)夾層在F5-I8P1井區(qū)分布穩(wěn)定，Ⅱ號(hào)夾層在J4H-I8P1井區(qū)分布穩(wěn)定，向F5井尖滅。Ⅰ號(hào)夾層厚度在J50H井位置逐漸變薄，厚度小于0.5 m；Ⅱ號(hào)夾層厚度在J50H井位置穩(wěn)定存在，厚度1 m左右。鉆井、錄井、測井資料顯示這兩夾層為泥質(zhì)含量較高的低滲物性夾層，對原油的流動(dòng)具有一定的遮擋作用。

J50H井水平段在油層頂部鉆進(jìn)，水平段可以分為3個(gè)部分：前三分之一、中間三分之一的前半段、后三分之一均處于Ⅰ號(hào)小層內(nèi)。J36H井水平段斜穿整個(gè)油層，穿透了三個(gè)小夾層(見圖3)。

從投產(chǎn)后產(chǎn)量情況看，穿過整個(gè)油層段的F5和J36H井獲得高產(chǎn)油流，而僅穿過油層上部的J50H井供液不足；根據(jù)測井資料顯示J50H井油層中下部砂巖較純，含油飽和度高，顯示為高電阻，因此本油層的主力產(chǎn)層為1號(hào)夾層以下的中下部油層段。而J50H井大部分井段在1號(hào)夾層的上部低產(chǎn)層中，夾層阻擋了主力層段的油流向井筒。

圖2 連井剖面圖

圖3 油藏地震剖面圖

綜上，分析認(rèn)為J50H井低產(chǎn)的主要原因?yàn)閮?chǔ)層內(nèi)存在物性小夾層的遮擋導(dǎo)致井眼和下部油層連通性不好，造成地層供液不足。需要對J50H井物性變化的小夾層進(jìn)行儲(chǔ)層改造，打通主力產(chǎn)層的遮擋，建立井筒與地層的滲流通道。

3 液流空化技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 施工過程

2020年6月27日該井實(shí)施液流空化儲(chǔ)層改造措施，具體施工過程如下：(1)起出井原井普通電泵合采管柱；(2)下入試壓管柱，對管柱整體試壓25 MPa，確定無漏點(diǎn)；(3)下入液流空化管柱，從下到上進(jìn)行空化施工BHAT：空化器+2-7/8”SNU油管1根+變扣 +2-7/8”EU倒角油管+定位裝置+3-1/2”EU油管；地面壓裂泵施工排量2.2～2.5 m3/min、壓力18～25 MPa，每個(gè)改造點(diǎn)施工時(shí)間為2 h；累計(jì)實(shí)施了35個(gè)點(diǎn)的液流空化作業(yè)；(4)重新下入普通電泵合采管柱，開井投產(chǎn)。

3.2 液流空化技術(shù)施工后增產(chǎn)效果

通過液流空化技術(shù)的施工以后，作業(yè)后地層供液的能力明顯得到改善；7月15日J(rèn)50H井重新開井生產(chǎn)，返排初期的日產(chǎn)液量為200～250 m3，含水穩(wěn)定后該井日產(chǎn)液量一直維持在80～90 m3之間，已連續(xù)生產(chǎn)超過150 d，措施效果較好。目前該井日產(chǎn)液87 m3，日產(chǎn)油18 m3，含水79.3%，

4 結(jié)論及建議

液流空化技術(shù)可以有效改善儲(chǔ)層物性，提高地層供液能力。

必須從油藏的角度將低產(chǎn)原因分析清楚，對于在近井地帶存在儲(chǔ)層污染和堵塞的情況推薦首選常規(guī)的酸化解堵技術(shù)；對于儲(chǔ)層深部由于物性差的小夾層遮擋造成地層連通性差常規(guī)酸化無法處理的情況，建議使用液流空化技術(shù)改造儲(chǔ)層以達(dá)到增產(chǎn)增注的效果。

由于液流空化需要大排量高泵壓施工，井下工具受力情況復(fù)雜；對于空化器及近端的工具需要使用特殊材質(zhì)，并連成一體防止受到“空蝕”及應(yīng)力破壞造成工具落井；工具以上使用部分撓性加重接頭以減輕工具震動(dòng)。

空化過程中可能將儲(chǔ)層內(nèi)大量的雜質(zhì)破壞并隨返液流排出，施工中需要做好防止卡管柱的措施。