基于多段井模型的海上油田新型控水技術可行性研究

王敉邦,王中華,楊勝來,陳秋月 ,路　強

(1.中海油能源發展工程技術分公司, 天津塘沽，300457； 2.中國石油大學(北京)石油工程學院)

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基于多段井模型的海上油田新型控水技術可行性研究

王敉邦1,2,王中華1,楊勝來2,陳秋月1,路強1

(1.中海油能源發展工程技術分公司, 天津塘沽，300457； 2.中國石油大學(北京)石油工程學院)

新型控裝置(AICD)具有對水相的智能識別和抑制功能。通過建立海上某高滲底水砂巖油田多段井模型,對AICD技術進行了數值模擬研究。研究表明，采用AICD技術能抑制底水錐進速度、擴大底水波及面積、降低油井含水率和提高油井產量；在油田綜合含水達到80%前實施AICD技術增油效果最好，而在目標油田綜合含水92%的情況下進行AICD完井仍能有效增加油井產量。AICD技術為海上油田控水技術的發展提供了新的思路。

控水技術；多段井模型；應用效果；完井時機

儲層非均質及井筒摩損是造成底水砂巖油藏水平井開發中底水脊進快，油井見水早、含水上升迅速等問題的重要原因[1-2]。在傳統控水裝置(ICD)基礎上，國內外石油公司研發出對不利流體(水或氣)具有智能識別和抑制功能的新型控水裝置(AICD)[3-4]。

采用油藏數值模擬方法預測和分析AICD技術應用效果，具有速度快、精度高、費用低的優勢。由于傳統網格劃分方法無法精確描述環空、AICD裝置以及油管三者間的耦合，因此本文對多段井進行模擬[5]。

1　 AICD技術機理及數模表征方法

1.1AICD技術機理

以浮動圓盤型AICD裝置為例[6](圖1)，高黏流體(如原油)從入口流過時，由于摩擦損失增大，動壓變化量減小，作用于圓盤上方的力增大，圓盤打開程度大；低黏流體(如水)流過時，由于速度快、摩擦阻力小，根據伯努利原理，作用在圓盤上方的壓力減小，圓盤背面壓力迫使圓盤向入口端運動，使流動面積減小，阻礙低黏流體的進一步流入。

1.2AICD技術數模表征方法

多段井模型是用一系列連續的具有一定長度和寬度的一維流動網格描述復雜的井筒條件[7]。AICD多段井模型中，AICD段較短并與油管段垂直，油管段不與油層相連[8]，流體只有經AICD裝置才能進入井筒。不同流體流經AICD段產生的阻力大小受流體屬性和流動速率影響。

封隔器位置與數量影響環空內流體流動方向并決定AICD技術應用效果。封隔器一般布置在高滲區和低滲區之間，以防止水錐在高滲層突破后沿環空流動造成低滲區水平段關閉[9]。在實際施工和數值模擬中，封隔器設計決定AICD技術運用效果。在北海Peregrino底水稠油砂巖油田浮動圓盤型AICD實際應用中,在相同產水量情況下日產油提高142.4%[10]。

圖1　浮動圓盤型AICD裝置工作原理

2　 AICD技術數值模擬研究

2.1模型建立

國內陸上僅陸梁油田進行過AICD試驗性施工，施工后日增油幅度達136.8%，油井含水下降8%，效果較好。在南海還未有應用先例情況下，以南海東部某高滲砂巖底水油藏為例，建立機理模型對AICD技術的應用效果和可行性進行分析。

(1)所建機理模型面積為0.96 km2，油藏厚度100 m，包含一個水層和一個油層，油層厚度95 m，水層和油層之間無夾層遮擋，油藏物性屬于中孔高滲砂巖油藏。

(2)油藏中部有一水平井，水平段長900 m，距跟部約90 m處有長約300 m、寬200 m的高滲區域，是底水錐進的主要通道。

(3)為解決油井過早見水、油井含水上升較快的問題以及“跟趾效應”的影響，采用AICD技術進行改造。在高滲區和低滲區之間安裝封隔器，在高滲區安裝10個AICD裝置，1節/30 m，每節3孔；左邊低滲區3個，1節/25 m，每節1孔；右端低滲區6個，1節/50 m，每節2孔。

(4)模型具體參數見表1。同時用Eclipse數值模擬軟件建立并生成AICD多段井模型，如圖2。

表1　模型參數

圖2　AICD多段井模型

2.2AICD技術效果預測分析

為研究AICD技術在控水壓錐中的作用，對以下3種情況進行模擬：①無安裝AICD裝置；②生產初始安裝AICD裝置；③生產1年后安裝AICD裝置，并從底水波及面積、累計產油量、累計產水量和油井含水率變化等四個方面對應用效果進行評價。

無AICD裝置情況下(圖3 a和b)，底水沿高滲區迅速突破入井；對比第二年末和第一年末水體波及情況，波及區面積增長較小，右端低滲區富集大量剩余油。AICD技術改造后，水體波及體積明顯擴大，右端低滲區波及體積增加(圖3 c和d)。同時，AICD安裝時間越早，右端低滲地帶波及區面積越大，采出程度也就越大。

從3種情況下累計產油量和產水量的變化(圖4)看，相比于無AICD情況下，初始采用AICD完井則實現累產油增加7.4×104m3，產水減少7.7×104m3；情況③下實現累產油增加4.6×104m3，產水減少4.6×104m3。從油井含水率變化曲線可以看出(圖5)，改造后油井含水率上升趨勢減緩；第一年末進行AICD改造后，油井含水率從83%迅速降低至64.5%然后緩慢上升，AICD技術對底水侵入的抑制作用明顯。

圖3　不同情況不同時間下水體波及情況

本模型中設計的AICD裝置安裝頻率約為1節/30m，低于國外1節/10～12m的安裝頻率，表明AICD裝置在該油田應用效果還有較大的提升空間。而AICD裝置在國外高滲底水砂巖油藏Troll的實踐中，13井BY2H分支AICD改造后比BY1H分支累計產量提高約20%[10]。

2.3AICD完井時機影響

圖4　不同情況下累計產量變化曲線

采用AICD完井時機對油田產量和采出程度影響很大。圖6中，隨油井含水率上升，累計產油量呈下降趨勢。但在油井含水率達80%前進行AICD完井對10年內累計產量影響較小，而當含水率突破80%后累計產量變化顯著，但累計產油量仍大于未采用AICD技術的情況(109×104m3)。因此在含水率達到80%前采用AICD技術增油效果最好。

圖5　不同情況下含水率變化曲線

圖6　AICD完井時機對產量的影響

2.4AICD技術應用可行性評價

AICD技術能有效增加油井產量，提高油藏采收率。目前油田綜合含水92%，雖大于80%，但累計產油量下降幅度偏小，且優于未進行AICD改造的情況。在采用側鉆或MPC技術等增產措施的同時,選擇AICD完井，控水增油效果會更好。因此，AICD技術在該油田具有較好的可行性和較大的發展空間。

3　結論

(1)數值模擬研究證明，AICD技術能抑制底水沿高滲通道的快速侵入,降低油井含水率,提高水體波及面積、原油產量和采出程度。

(2)AICD完井時機對油井產量具有重要影響，在含水率達80%之前安裝AICD裝置對累計產油量影響幅度較小，但累計產量均大于未采用AICD技術的情況。

(3)在目標油田綜合含水92%的情況下，AICD技術仍具有較好的可行性和發展空間，值得推廣。

[1]杜丙國.控水防砂技術在邊底水稠油油藏的研究與應用[J].科學技術與工程,2014,(34)14:160-168.

[2]Vidar M, Haavard A, Bjornar W, et al. The autonomous RCP valve-new technology for inflow control in horizontal wells[C].SPE 14573,2013.

[3]Crow S L,Coronado M P,Mody R K.Means for passive inflow control upon gas breakthrough[C].SPE 102208,2006.

[4]王敉邦.國外AICD技術應用與啟示[J].中外能源，2016，21(4):40-44.

[5]李威,姜漢橋,李杰，等.基于多段井模型的非均質儲層水平井分段動用政策研究[J].科學技術與工程,2013,(33)13:9935-9939.

[6]朱橙， 陳蔚鴻， 徐國雄，等. AICD 智能控水裝置實驗研究[J].設計與研究，2015，42(6):19-22.

[7]Holmes J A,Barkve T,Lund O.Application of a multisegment well model to simulate flow in advanced wells[C].SPE 50646,1998.

[8]King P,Ghosh B.Optimisation of smart well completion design in the presence of uncertainty[R].SPE 166008,2013.

[9]Least B, Greci S,Konopczynski M，et al. Inflow control devices improve production in heavy oil wells[R].SPE 167414,2013.

[10]Eltaher E M K,Sefat M H,Muradov K, et al.Performance of autonomous inflow control completion in heavy oil reservoirs[C].IPTC,Kuala Lumpur,17977,2014.

編輯：李金華

1673-8217(2016)05-0117-03

2016-05-13

王敉邦，在讀碩士生，1991年生，現從事油藏工程和油藏數值模擬方面研究。

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