海上油田特高含水期油井大幅提液研究

張忠哲，張強，潘彬，王輝，李文軍

海上油田特高含水期油井大幅提液研究

張忠哲，張強，潘彬，王輝，李文軍

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

渤海C油田為典型的海上強邊底水油藏，開發(fā)方式為單砂體水平井天然水驅開發(fā)，具有水體能量充足、含水上升極快的特點。針對油田這一特征，通過開展大幅提液增油可行性研究，分析了特高含水期油井提液機理，充分論證了油井地下產液能力，與現(xiàn)場井筒、地面實際情況相結合確定油井提液幅度。在此基礎上，選擇C油田A33井進行特高含水期油井大幅提液試驗，在渤海油田范圍內首次成功下入3 000 m3·d-1超大排量電泵，取得了良好的提液增油效果，對同類型油井大幅提液增油工作具有較好的借鑒意義。

海上油田； 強邊底水油藏； 特高含水； 大泵提液； 現(xiàn)場應用

渤海C油田地理位置位于渤海西部海域，是典型的海上強邊底水油藏，開發(fā)方式為單砂體水平井天然水驅開發(fā)。由于具有低幅強邊底水的地質油藏特征，油井在生產過程中含水上升速度極快，通常投產半年含水即突破80%。目前，渤海C油田已進入特高含水階段，含水高于95%的油井數(shù)量占總油井數(shù)的九成以上，油井提液已成為油田改善開發(fā)效果、實現(xiàn)穩(wěn)產的重要手段。

1 油井提液的主要機理

C油田底水能量充足，長期以來保持天然水驅模式開發(fā)。通常油井投入生產后很快進入高含水階段，絕大多數(shù)油井的產量也都來自高含水或特高含水階段。根據(jù)滲流力學裘比公式，油井的產液量是由儲層物性、流體性質以及生產壓差3個關鍵因素決定的。因此，對于含水上升速度受生產壓差影響很小的海上特高含水期油井，增大生產壓差可以獲得更高的產油量[1-3]。

滲流力學裘比公式：

式中：—油井產量，10-3m3·s-1；

—滲透率，D；

—油層厚度，m；

e—地層壓力，MPa；

wf—井底壓力，MPa；

—流體黏度，mPa·s；

e—供油半徑，m；

w—井筒半徑，m。

2 油井大幅提液潛力分析

C油田儲層厚度大，非均質性較強，邊底水活躍。經(jīng)過多年的天然能量開發(fā)，主力砂體地層壓力無明顯變化（如圖1所示），油藏天然能量充足，具備油井提液基礎。但是，該油田儲層埋深較淺，碎屑巖儲層較為疏松，需考慮油井提液后地層出砂、地下原油脫氣等風險。目前，渤海區(qū)域其他油田暫無排量大于2 000 m3·d-1的油井提液經(jīng)驗作為借鑒，需要從油田本身入手，重點從地層、井筒、地面配套設備等多個方面的限制因素綜合考慮，確定油井最大產液能力[4]。

圖1 主力砂體地層壓力變化情況

2.1 地層產液能力分析

目前，常用的水平井產能公式多數(shù)針對短水平井提出，如果油井水平段長度與泄油區(qū)域尺寸相當，則可定義為長水平井。李傳亮等采用等效滲流阻力法，推導了長水平井產能計算公式[4-7]：

式中：—油井產量（地下），10-3m3·s-1；

—滲透率，D；

—油層厚度，m；

e—地層壓力，MPa；

wf—井底壓力，MPa；

—流體黏度，mPa·s；

e—供油半徑，m；

w—井筒半徑，m；

—水平段長度，m。

此外，C油田主力油層采用礫石充填方式防砂，理論出砂臨界壓差約7.0 MPa。PVT分析結果表明，儲層飽和壓力相對較高，地飽壓差僅為2.7～3.0 MPa，溶解氣油比約12～17 m3·m-3。油田長期開發(fā)經(jīng)驗表明，該油田油井在生產壓差大于3 MPa后，通常出現(xiàn)氣油比升高情況，脫氣后原油黏度增大將導致提液增油效果不明顯[8]。

2.2 電泵與地面設備能力分析

C油田油井井口配備變頻設備，但因地面變頻器為油田早期ODP方案實施期間購置安裝，平臺現(xiàn)有變頻器的最大容量為520 kV·A，后期進一步更換更大容量變頻器難度較大。因此，為保證潛油電泵正常運轉，提液選取潛油電泵的實際功率應小于變頻器的額定容量，即：

式中：—潛油電泵實際功率，W；

—潛油電泵額定功率，W；

—潛油電泵泵效，一般在80%以內；

cos—功率因數(shù)；

N—變壓器容量，W；

—電機額定電壓，V；

?—電纜壓降損失，V；

—電機額定電流，A。

此外，所選潛油電泵的額定電壓應小于變頻器的最大副邊電壓值的90%，潛油電泵的額定電流應小于變頻器該檔位的最大副邊電流值。

3 應用實例

在油井提液機理研究與合理提液幅度分析的基礎上，綜合考慮構造部位較高、油層厚度大、儲層非均質性較強、處于邊水位置具有充足的提液物質基礎的油井進行提液[9]，如表1所示。

表1 C油田單井最大產液能力表

以A33井為例，該井為C油田的一口水平井，通過核算電泵機組尺寸、井斜、泵掛深度、地面變頻器容量等多方面限制因素，最終選取并更換排量3 000 m3·d-1、揚程600 m大泵機組進行提液先導性試驗。措施作業(yè)結束后，頻率由30 Hz緩慢提至 60 Hz。提液期間，該井生產壓差由0.25 MPa逐漸放大至1.74 MPa，日產液由初期的621 m3大幅度提升至2 759 m3，日產油由初期的22 m3增加至122 m3，單井含水略有下降。整個提液過程中，現(xiàn)場化驗監(jiān)測未見出砂，油井氣油比未見明顯升高，提液增油效果明顯，如圖2所示。

4 結 論

1）海上強邊底水油藏油井含水上升迅速，產量遞減快，但天然水體能量充足，油藏壓力保持穩(wěn)定，需適時放大油井生產壓差，通過提高產液量實現(xiàn)穩(wěn)產、上產。

2）渤海C油田儲層厚度大、滲透率高、特高含水期生產壓差小，具備大幅提液物質基礎。在考慮實際地質、油藏、流體特征等問題的同時，需要分析機采井電泵功率、地面配套設備等因素對提液幅度的影響。

圖2 A33井生產曲線

3）以渤海C油田A33井為例，該井現(xiàn)場試驗表明，渤海C油田特高含水期油井大幅提液措施增油效果明顯。該油井3 000 m3·d-1超大排量電泵在渤海油田的首次現(xiàn)場應用，也為渤海油田其他油井大幅提液工作提供了借鑒。

［1］ 蔣維軍，溫哲華，姜晶，等.埕北油田高含水后期穩(wěn)產技術研究與實踐[J].鉆采工藝，2013，36（4）：64-66.

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［4］ 李傳亮.油藏工程原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

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［6］ 汪益寧，李洪，曹淑慧，等.各向異性底水油藏長水平井產能公式[J].油氣地質與采收率，2016，23（4）：108-111.

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［8］ 李穎川.采油工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［9］ 葛麗珍，李廷禮，李波，等.海上邊底水稠油油藏大泵提液增產挖潛礦場試驗研究[J].中國海上油氣，2008（3）：173-177.

Research on Large Magnitude of Enhanced Liquid for Ultra-High Water Cut Oil-wells in Offshore Oilfields

（CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co., Ltd., Tianjin 300452, China）

Bohai C Oilfield is a typical offshore oil reservoir with strong edge and bottom water. The development method is single sand body horizontal well natural water flooding development, which has the characteristics of sufficient water body energy and extremely rapid water cut. According to the characteristics of the oilfield, a feasibility study on large magnitude of enhanced liquid was carried out to increase the oil yield. By analyzing the mechanism of enhanced liquid for oil-wells with ultra-high water cut, the underground fluid production capacity of oil wells was fully demonstrated. The magnitude of enhanced liquid for oil-wells was determined by combining with the wellbore condition and the actual situation on the ground. Based on this study, well A33 in C oilfield was selected to make field test, which had resulted in good effects of production increasing by the successfully installation of a 3000m3·d-1super-displacement ESP for the first time in the Bohai Oilfield. The paper could provide reference and guidance for similar big-pump enhanced liquid work.

Offshore oilfield; Reservoir with active edge-bottom water; Big-pump enhanced liquid; Ultra-high water cut; Field application

2021-05-12

張忠哲（1900-），男，工程師，碩士，遼寧省盤錦市人，2015年畢業(yè)于中國地質大學（北京），研究方向：油藏動態(tài)研究。

TE53

A

1004-0935（2021）11-1685-03