渤海稠油油田高含水期低產(chǎn)低效井綜合治理技術(shù)

張俊廷 王公昌 王立壘 鄧景夫 陳存良 張國(guó)浩

中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院

渤海S油田是典型的水驅(qū)開(kāi)發(fā)稠油油田，該油田于1993年投產(chǎn)，至今開(kāi)發(fā)已經(jīng)近30年，油田從投產(chǎn)至今先后經(jīng)歷了一次加密調(diào)整、聚驅(qū)、調(diào)剖、注采結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施［1-5］，取得了較好的開(kāi)發(fā)效果，采出程度已達(dá)28.0%。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)，目前油田含水已達(dá)85%，油田進(jìn)入“雙高”開(kāi)發(fā)階段，油田近幾年也出現(xiàn)低產(chǎn)低效井增多問(wèn)題，影響了油田的開(kāi)發(fā)效果。針對(duì)低產(chǎn)低效井治理及對(duì)策，國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了大量研究，對(duì)低產(chǎn)低效井的成因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，主要受地質(zhì)因素、油藏因素、工藝因素、鉆完井因素和井下配套裝備等多方面的影響，導(dǎo)致了油井低產(chǎn)和低效，對(duì)于不同類型的低產(chǎn)低效井可采取相應(yīng)的治理技術(shù)：精細(xì)地質(zhì)油藏認(rèn)識(shí)開(kāi)展注采調(diào)整、優(yōu)化電泵舉升參數(shù)提高泵效、油井重新防砂、微生物吞吐、側(cè)鉆等技術(shù)［6-7］，均取得了較好的治理效果，同時(shí)鄧建明、馬英文等在現(xiàn)有治理技術(shù)研究基礎(chǔ)上，對(duì)低產(chǎn)低效井治理體系發(fā)展進(jìn)行了展望，提出了復(fù)雜儲(chǔ)層精細(xì)開(kāi)發(fā)、平臺(tái)空間資源利用、數(shù)字化油田建設(shè)等發(fā)展方向和應(yīng)用前景［8-9］。本文以渤海S油田為例，針對(duì)渤海S油田的地質(zhì)特征和開(kāi)發(fā)特征，對(duì)S油田低產(chǎn)低效井成因進(jìn)行系統(tǒng)分析，并實(shí)施分類治理，通過(guò)低產(chǎn)低效井側(cè)鉆、注采井網(wǎng)調(diào)控、潛力儲(chǔ)量評(píng)價(jià)等技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)低效井的治理和調(diào)整挖潛目的，改善了渤海S油田開(kāi)發(fā)效果，并形成了海上低產(chǎn)低效井治理關(guān)鍵技術(shù)，為渤海類似油田低產(chǎn)低效井的治理研究提供一定指導(dǎo)和借鑒。

1 渤海S油田低產(chǎn)低效井成因分析

目前針對(duì)渤海油田低產(chǎn)低效油井的界定主要采用兩種方法：一是單井日產(chǎn)油量低于10 m3視為低產(chǎn)低效井，二是單井采油強(qiáng)度在整個(gè)油氣田后10%的井和單井月產(chǎn)水量在整個(gè)油田后10%的井［10］。對(duì)于注水井而言，單井長(zhǎng)期達(dá)不到配注量的井視為低效注水井。低產(chǎn)低效井的成因受多種因素影響，本文針對(duì)S油田50多口低產(chǎn)低效井進(jìn)行系統(tǒng)梳理分析，總結(jié)出渤海S油田低產(chǎn)低效井成因主要可分為地質(zhì)油藏因素、鉆完井因素和井下配套工藝因素等方面。

1.1 地質(zhì)油藏因素

儲(chǔ)層非均質(zhì)性主要分為平面非均質(zhì)性、縱向非均質(zhì)性，其中縱向非均質(zhì)性細(xì)分為層間非均質(zhì)性和層內(nèi)非均質(zhì)性。在油田開(kāi)發(fā)初期，儲(chǔ)層非均質(zhì)性表現(xiàn)不強(qiáng)，油田開(kāi)發(fā)受到影響相對(duì)較小，隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，油田含水不斷上升，儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)油田開(kāi)發(fā)效果影響日益增大，易形成低產(chǎn)低效井。

儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性主要表現(xiàn)在儲(chǔ)層砂體橫向連續(xù)性差或平面滲透率級(jí)差大，導(dǎo)致油水井間受效性差，高含水期后油井能量不足，或注采井網(wǎng)受效不均，高含水期后易出現(xiàn)注水單向突進(jìn)，形成單向高滲透通道，油井水淹嚴(yán)重，導(dǎo)致低產(chǎn)低效。

縱向非均質(zhì)性主要表現(xiàn)為層間滲透率級(jí)差大或?qū)觾?nèi)滲透率級(jí)差大，由于層間滲透率級(jí)差大，砂體間儲(chǔ)量動(dòng)用程度不均，物性好砂體動(dòng)用程度高，高含水后易形成高滲通道，出現(xiàn)水竄，物性差砂體動(dòng)用程度低，高含水后層間壓力差異和含水差異同時(shí)增大，動(dòng)用難度加大，導(dǎo)致油井低產(chǎn)低效；由于儲(chǔ)層韻律性，層內(nèi)存在非均質(zhì)性，正韻律儲(chǔ)層表現(xiàn)為層內(nèi)頂部水淹，反韻律儲(chǔ)層表現(xiàn)為層內(nèi)底部水淹，高含水期后，易在儲(chǔ)層頂部或底部出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)滲流通道，油井含水上升快，產(chǎn)量遞減加大，形成低產(chǎn)低效井。

渤海S油田經(jīng)歷近30年開(kāi)發(fā)，通過(guò)加密調(diào)整不斷完善注采井網(wǎng)，但在油田斷層附近及油田邊部區(qū)域仍然存在井網(wǎng)不完善區(qū)域，由于注采井網(wǎng)不完善，高含水后注水能量無(wú)法得到有效補(bǔ)充，油井出現(xiàn)地層能量不足、流壓下降、液量下降情況，形成油井低產(chǎn)低效。

由于受沉積環(huán)境影響，儲(chǔ)層砂體橫向存在變化，從油田高部位到低部位油層數(shù)減少，同時(shí)局部區(qū)域存在砂體厚度變薄情況，在油田開(kāi)發(fā)后期，儲(chǔ)層薄、井控儲(chǔ)量低的區(qū)域出現(xiàn)井控區(qū)域采出程度高、剩余可采儲(chǔ)量小、區(qū)域供油能力降低情況，導(dǎo)致油井低產(chǎn)低效。

1.2 鉆完井因素

渤海S油田從1993年投入開(kāi)發(fā)，由于早期鉆完井防砂、鉆井液等技術(shù)不完全成熟，同時(shí)S油田儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，出現(xiàn)部分油井防砂篩管與地層配伍性差，油井開(kāi)發(fā)過(guò)程中易出現(xiàn)出砂情況，造成篩管堵塞，油井產(chǎn)量降低形成低產(chǎn)低效井；同時(shí)由于部分油井鉆井液與儲(chǔ)層配伍性差，早期鉆完井周期長(zhǎng)，鉆完井液長(zhǎng)期浸泡儲(chǔ)層，對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，近井區(qū)域儲(chǔ)層物性變差，油井供液受到影響，開(kāi)發(fā)過(guò)程中易形成低產(chǎn)低效井。在已統(tǒng)計(jì)的低產(chǎn)低效井中，由鉆完井因素影響井?dāng)?shù)合計(jì)19口，早期實(shí)施開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的低產(chǎn)低效井14口，占比近74%，而隨著鉆完井技術(shù)不斷完善，2005年之后實(shí)施開(kāi)發(fā)井產(chǎn)生低產(chǎn)低效情況較少，僅為5口。同時(shí)在油田開(kāi)發(fā)后期，由于注入水水質(zhì)與儲(chǔ)層配伍性差，也易造成儲(chǔ)層堵塞，形成低產(chǎn)低效井。

1.3 井筒及配套工藝因素

開(kāi)發(fā)過(guò)程中，泵的耐溫性、舉升能力將影響油井產(chǎn)量，S油田部分油井由于泵排量受限、泵效率低、耐溫差、易損壞等情況導(dǎo)致泵故障，出現(xiàn)低產(chǎn)低效。同時(shí)由于S油田目前開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，部分油水井出現(xiàn)管柱套損情況，表現(xiàn)為管柱變形、管柱受到腐蝕出現(xiàn)刺漏等情況，導(dǎo)致油井產(chǎn)量降低，而大修過(guò)程中，常出現(xiàn)修井周期長(zhǎng)、管柱腐蝕嚴(yán)重?zé)o法大修等情況，也嚴(yán)重影響油井生產(chǎn)效率。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，近幾年由于泵故障導(dǎo)致油井低產(chǎn)低效的井?dāng)?shù)為2口，管柱套損井?dāng)?shù)5口，其中由于泵故障導(dǎo)致油井低產(chǎn)低效主要集中在泵排量受限和泵效率低2個(gè)方面，而管柱套損主要表現(xiàn)為管柱出現(xiàn)變形和管柱刺漏，大修周期長(zhǎng)或無(wú)法大修，導(dǎo)致油井長(zhǎng)期關(guān)停，影響油田開(kāi)發(fā)效果。

通過(guò)對(duì)渤海S油田低產(chǎn)低效井成因進(jìn)行分析，對(duì)低產(chǎn)低效井進(jìn)行梳理分類，針對(duì)不同成因低產(chǎn)低效井開(kāi)展分類治理研究。

2 渤海S油田低產(chǎn)低效井綜合治理技術(shù)

針對(duì)S油田存在的低產(chǎn)低效井，基于低產(chǎn)低效成因進(jìn)行分類，實(shí)施分類治理，并根據(jù)低產(chǎn)低效井儲(chǔ)層發(fā)育差異性，進(jìn)行平面分區(qū)、縱向分層治理研究，開(kāi)展了高含水砂體水平井挖潛技術(shù)、高含水期水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)、薄層水平井挖潛技術(shù)、注采井網(wǎng)調(diào)控技術(shù)，同時(shí)在低產(chǎn)低效井治理中，堅(jiān)持治理與挖潛調(diào)整相結(jié)合理念，針對(duì)潛力不落實(shí)區(qū)域，利用低產(chǎn)低效井井槽實(shí)施評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果制定調(diào)整方案，既達(dá)到低產(chǎn)低效井治理目的，又實(shí)現(xiàn)增儲(chǔ)上產(chǎn)的目標(biāo)。

2.1 高含水砂體水平井挖潛及產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)

渤海S油田目前綜合含水率已達(dá)85%，儲(chǔ)層水淹規(guī)律復(fù)雜，剩余油分布不均，挖潛難度較大。根據(jù)S油田多年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，油田進(jìn)入高含水期后，對(duì)于厚層、高含水砂體仍然存在一定控油潛力，可利用水平井挖潛，開(kāi)發(fā)過(guò)程中利用大泵提液措施釋放潛力。但對(duì)于高含水期水平井產(chǎn)能認(rèn)識(shí)仍存在一定困難，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)水平井產(chǎn)能研究相對(duì)較多，國(guó)外Joshi［11］將水平井三維流場(chǎng)簡(jiǎn)化，運(yùn)用等值滲流阻力法確定產(chǎn)能，陳元千［12］在Joshi公式基礎(chǔ)上修正水平井產(chǎn)能等，這些方法大多主要研究水平井生產(chǎn)初期產(chǎn)能，未考慮含水對(duì)產(chǎn)能的影響，并且確定的產(chǎn)能均為恒定值，無(wú)法描述水平井產(chǎn)能隨時(shí)間及含水率變化的規(guī)律。

本文針對(duì)存在問(wèn)題，應(yīng)用等值滲流阻力法結(jié)合擬穩(wěn)態(tài)滲流原理，考慮油井投產(chǎn)后達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)的傳播時(shí)間和油井的控制半徑，確定水平井產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)水平井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，并結(jié)合油田相滲變化規(guī)律，引入不同含水飽和度下相對(duì)滲透率對(duì)水平井產(chǎn)能進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)了高含水期水平井產(chǎn)能確定，得到產(chǎn)能在不同含水階段、不同開(kāi)發(fā)時(shí)間下的變化規(guī)律。

2.1.1 高含水期水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)

本文在Joshi公式研究基礎(chǔ)上［11］，應(yīng)用等值滲流阻力法和保角變換原理，考慮水平井生產(chǎn)中會(huì)逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，引入擬穩(wěn)態(tài)時(shí)間對(duì)水平井產(chǎn)能公式進(jìn)行修正。

擬穩(wěn)態(tài)開(kāi)始時(shí)間為

則壓力傳播過(guò)程中，傳播的半徑即調(diào)查半徑ri為

式中，ri為傳播半徑，m；ts為擬穩(wěn)態(tài)時(shí)間，s；μ為黏度，Pa · s；φ為孔隙度，無(wú)量綱；Ct為綜合壓縮系數(shù)，Pa-1；k為滲透率，m2。

將擬穩(wěn)態(tài)時(shí)間和調(diào)查半徑引入到Joshi公式［11］中，得到水平井產(chǎn)能隨時(shí)間變化公式。

考慮不同含水情況下，油水相滲流能力差異，通過(guò)巖心水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)獲得油水相滲曲線，并引入相滲曲線規(guī)律對(duì)產(chǎn)能公式進(jìn)行修正，如圖1所示，隨著含水上升，油相相對(duì)滲透率逐步降低，水相相對(duì)滲透率逐漸增大，對(duì)于不同含水階段水平井產(chǎn)能表現(xiàn)為，隨著含水上升，在油井工作制度一定前提下，水平井產(chǎn)能逐漸降低，與相對(duì)滲透率隨含水飽和度變化規(guī)律一致，因此本文引入kro(Sw)參數(shù)對(duì)產(chǎn)能公式進(jìn)行修正。

圖1 渤海S油田相滲曲線Fig. 1 Relative permeability curve law of Oilfield S in the Bohai Sea

式中，Q為產(chǎn)油量，m3/d；h為油層厚度，m；pi為地層壓力，MPa；pwf為井底流壓，MPa；Bo為原油體積系數(shù)，無(wú)量綱；L為水平段長(zhǎng)度，m；S為表皮因數(shù)，無(wú)量綱；rw為井筒半徑，m；kro(Sw)為含水飽和度Sw條件下的油相滲透率，無(wú)量綱。

2.1.2 高含水期水平井挖潛技術(shù)

C28H2井位于S油田邊部，2011年投產(chǎn)，生產(chǎn)3小層，2015年經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)分析該井出砂，受防砂篩管影響形成低產(chǎn)低效井，2016年4月因出砂嚴(yán)重關(guān)停，出砂前日產(chǎn)油63 m3，含水率80%。

通過(guò)地質(zhì)油藏研究，分析認(rèn)為3小層存在較大潛力，可利用C28H2井在原井位附近同層位側(cè)鉆，挖潛高含水砂體剩余油。通過(guò)測(cè)井解釋分析，目前3小層已經(jīng)中水淹，但3小層砂體較厚，厚度為18.4 m，仍具有挖潛空間，利用C28H2井側(cè)鉆至3小層頂部，側(cè)鉆后井號(hào)為C28H3，鉆前利用公式(3)對(duì)側(cè)鉆井C28H3井產(chǎn)能進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)初期日產(chǎn)能可達(dá)160 m3，潛力較大。

C28H3井于2017年5月6日投產(chǎn)，初期計(jì)量日產(chǎn)油155 m3，如圖2所示，C28H3井截至目前生產(chǎn)規(guī)律與理論計(jì)算日產(chǎn)油擬合效果較好，日產(chǎn)油量變化規(guī)律與理論計(jì)算日產(chǎn)油變化規(guī)律相差不大，也進(jìn)一步驗(yàn)證了高含水期水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)公式的準(zhǔn)確性，同時(shí)該產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)也為高含水砂體水平井挖潛提供了技術(shù)支持。

圖2 C28H3井投產(chǎn)日產(chǎn)油與理論計(jì)算值擬合圖Fig. 2 Fitting of daily oil production and theoretical calculation result of Well C28H3 after commissioning

2.2 薄層水平井挖潛技術(shù)

S油田儲(chǔ)層較發(fā)育，平均厚度為55.0 m，但由于受沉積環(huán)境影響，S油田局部區(qū)域存在砂體厚度變薄情況，以E4-E24井區(qū)為例，該井區(qū)整體儲(chǔ)層厚度較薄，單井平均有效厚度17.6 m，進(jìn)入高含水期后，由于層間差異和井控儲(chǔ)量規(guī)模共同影響，油井生產(chǎn)效果逐漸變差，形成低產(chǎn)低效井。以E24井為例，E24井油層厚度16.6 m，含水上升后，該井產(chǎn)量逐年變差，自2016年之后，該井日產(chǎn)油量低于10 m3，長(zhǎng)期處于低產(chǎn)低效生產(chǎn)狀態(tài)。

通過(guò)對(duì)E4-E24井區(qū)域潛力分析，物性差薄層開(kāi)發(fā)過(guò)程中被其他層干擾，動(dòng)用程度相對(duì)較低，具有挖掘潛力，如4-2小層厚度4.0 m，滲透率800×10-3μm2，動(dòng)用程度較低，利用E24井井槽側(cè)鉆E4井4-2小層，挖潛剩余油。E24井治理后于2017年7月投產(chǎn)，治理后初期日產(chǎn)油可達(dá)120 m3，初期含水40%，目前日產(chǎn)油25 m3，含水82%，治理后生產(chǎn)效果較好。

2.3 注采井網(wǎng)調(diào)控技術(shù)

S油田采用行列注采井網(wǎng)開(kāi)發(fā)，油田中心區(qū)域注采連通關(guān)系較好的油井均為多向受限井，但在S油田斷層附近及油田邊部存在注采井網(wǎng)不完善區(qū)域，油井存在單側(cè)注水受效的情況，油田進(jìn)入高含水期后隨著油井提液提升，逐漸出現(xiàn)注水能量不足情況，導(dǎo)致油井低產(chǎn)低效。

以E16井為例，E16井靠近斷層附近，主要受斷層南側(cè)的E17井、E48井、E49井3口注水井影響，斷層北側(cè)注水井E15井和E20井受斷層遮擋，與E16井無(wú)法形成有效注采連通關(guān)系。E16井從2018年1月以來(lái)產(chǎn)量逐漸降低，至2018年8月之前處于低產(chǎn)低效生產(chǎn)狀態(tài)，日產(chǎn)油僅6 m3，通過(guò)對(duì)E16井區(qū)注采關(guān)系分析及單層采出狀況分析，2018年8月開(kāi)始對(duì)E17井、E48井、E49井實(shí)施分層注水和強(qiáng)化注水，實(shí)施后，E16井增油效果顯著，平均日增油13 m3，目前E16井日產(chǎn)油20 m3，含水70%，治理后生產(chǎn)效果較好，措施前后生產(chǎn)曲線如圖3所示。

圖3 E16井治理前后生產(chǎn)曲線對(duì)比Fig. 3 Comparison of production curve before and after the treatment of Well E16

2.4 低產(chǎn)低效井治理與潛力儲(chǔ)量評(píng)價(jià)技術(shù)

S油田經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)，通過(guò)精細(xì)地質(zhì)油藏研究和開(kāi)發(fā)規(guī)律認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)在油田邊部仍然存在較大潛力，亟需通過(guò)評(píng)價(jià)井進(jìn)一步落實(shí)儲(chǔ)量探明程度。2019年通過(guò)低產(chǎn)低效井治理與潛力儲(chǔ)量評(píng)價(jià)相結(jié)合，利用出砂關(guān)停井H20井評(píng)價(jià)油田邊部潛力儲(chǔ)量區(qū)域。評(píng)價(jià)井H20P1井于2019年6月實(shí)施后，油田新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量300×104m3，同時(shí)為了快速見(jiàn)產(chǎn)，將評(píng)價(jià)井優(yōu)化到潛力區(qū)域?qū)嵤┓种Ь?019年6月25日見(jiàn)產(chǎn)，投產(chǎn)后生產(chǎn)效果較好，目前日產(chǎn)油75 m3，含水率0%。H20井的調(diào)整思路既實(shí)現(xiàn)了油田儲(chǔ)量的增加，又實(shí)現(xiàn)了油田產(chǎn)量的提高，達(dá)到了潛力評(píng)價(jià)與低產(chǎn)低效井治理有效結(jié)合的目的。

3 渤海S油田低產(chǎn)低效井綜合治理效果分析

通過(guò)對(duì)渤海S油田低產(chǎn)低效井成因系統(tǒng)分析、綜合治理技術(shù)研究及治理效果分析，2017—2019年S油田共提出51口低產(chǎn)低效井綜合治理方案，其中地質(zhì)油藏因素導(dǎo)致低產(chǎn)低效井25口，鉆完井因素導(dǎo)致低產(chǎn)低效井19口，井筒及配套工藝因素導(dǎo)致低產(chǎn)低效井7口。截至目前，S油田已經(jīng)治理低產(chǎn)低效井33口，其中地質(zhì)油藏因素導(dǎo)致低產(chǎn)低效井治理16口，鉆完井因素導(dǎo)致低產(chǎn)低效井治理13口，井筒及配套工藝因素導(dǎo)致低產(chǎn)低效井治理4口。治理后日增油可達(dá)1 150 m3，如圖4所示，預(yù)測(cè)累增油可達(dá)240×104m3，治理效果顯著。針對(duì)未治理的低產(chǎn)低效井，后續(xù)將繼續(xù)治理18口，預(yù)測(cè)日增油760 m3。

圖4 渤海S油田已治理低產(chǎn)低效井井?dāng)?shù)及生產(chǎn)曲線Fig. 4 Number and production curve of treated stripped and deficient wells in S Oilfield

4 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)渤海S油田低產(chǎn)低效井分析，總結(jié)出形成低產(chǎn)低效井的三大主要因素分別為：地質(zhì)油藏因素、鉆完井因素和井筒及配套工藝因素，同時(shí)對(duì)主要影響因素進(jìn)一步細(xì)化，明確了導(dǎo)致低產(chǎn)低效井的直接因素。

(2)基于低產(chǎn)低效井成因分析，制定了“平面分區(qū)、縱向分層、分類研究、治理與挖潛調(diào)整同步”的低產(chǎn)低效井治理策略，并形成了高含水砂體水平井挖潛、高含水期水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)、薄層水平井挖潛、注采井網(wǎng)調(diào)控和低產(chǎn)低效井治理與潛力儲(chǔ)量評(píng)價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)，指導(dǎo)了S油田的低產(chǎn)低效井治理研究工作，2017—2019年共指導(dǎo)渤海S油田51口低產(chǎn)低效井治理研究，截至目前已經(jīng)治理低產(chǎn)低效井33口，實(shí)現(xiàn)日增油1 150 m3，預(yù)測(cè)累增油可達(dá)240×104m3，治理效果顯著。

(3)低產(chǎn)低效井綜合治理技術(shù)的研究和應(yīng)用對(duì)海上稠油油田高含水期低產(chǎn)低效井治理具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。