渤海油田水平井穩油控水完井技術及應用

王曉波，王允海，郭小明，鄧永剛

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

底水油藏在海上油田廣泛存在，水平井作為海上油田開發應用越來越多，渤海某油田綜合調整項目80%為水平井，水平井高效開發效果逐漸成為海上油田開發的主流技術。對已開發水平井動態分析，發現大部分水平井存在以下情況：（1）底水突破后含水上升較快，產液結構不斷惡化，提液增產難度越來越大；（2）平臺污水處理系統面臨的考驗也日益加劇，節能減排的壓力日漸增大；（3）伴隨含水上升和油田產出液溫度的升高，設備的腐蝕會更加嚴重，電潛泵生產周期將顯著變短，作業費用進一步增加。水平井水淹問題嚴重地限制了油田采收率的提高，對原油處理設備和環保要求構成嚴峻挑戰，解決水平井水淹問題已迫在眉睫，急需要一種經濟有效的穩油控水技術[1]。

1 背景介紹

渤海某油田整體是在潛山披覆構造背景上形成的復合式油氣藏，受構造、斷層、巖性的多重制約，油水系統復雜，油藏類型多樣，變化大；油田發育有：巖性油藏、構造巖性油藏、構造層狀巖性油藏、巖性構造油藏，以底水油藏、邊水油藏為主。油田總的開采特征：（1）初期沒有無水采油期，含水上升快采出程度低；（2）通過綜合治理，油田含水上升率降低，遞減減緩，壓降速度減緩，油田進入穩產階段。

水平井開發主要是通過擴大油層泄油面積來提高油井產量、油田開發經濟效益的一項開發技術，對老區剩余油的開采有極其重要的作用。但是水平井開發，尤其是長井段的水平井，對于均質、單一油層，由于井筒摩阻和上下壓差所形成的黏性力和重力不均影響[2]，水平段兩端產液強度高，中間產液強度低，導致水平井各段的采油率不平衡，隨著開采時間的推移，水平井的漏斗效應越來越明顯，在水平段始端壓力梯度最大處形成水脊，造成底水錐進；同時，對于非均質、多油層油藏，由于層間矛盾突出，更加會加劇邊底水的錐進，造成水平井過早的進入高含水期，無法充分發揮水平井的產液優勢。

分析造成其出水的主要原因有：

（1）儲層非均質性造成的局部邊水錐進。

（2）水平井井筒軌跡與油水界面距離不同，造成的局部易先見水。

（3）跟部、趾部壓力差造成水平井跟部易先見水。

（4）水平段含油飽度不均一，造成的局部易先見水。

（5）原油黏度較大（28 mPa·s～260 mPa·s），油水黏度比過大造成的油水流動能力差異較大和見水較快。

2 三種控水技術的應用

2.1 變密度篩管控水技術

變密度篩管的控水結構由不同孔密分布+過濾件組合而成（見圖1），可以根據地層條件，調配過濾件密度分布，改變流通面積，平衡儲層非均質性，合理控制各段流量，達到控制水錐突進的目的[3]。

圖1 變密度篩管

變密度篩管控水的主要機理：

（1）流體由環空流轉變為滲流/徑向流，產生較大壓降；

（2）通過變孔密度，產生不同附加壓降實現控水；

（3）少量積砂條件下，需要通過膨脹封隔器把不同滲透性油層進行有效分隔，建立獨立的壓力倉；

（4）全積砂，相當于設置了多個封隔器。

油田開發初期使用變密度篩管進行控水，防砂管柱組合為（以 H20H井為例）：φ177.8 mm 雙向洗井閥（內置密封筒）+φ177.8 mm 優質星孔篩管7 根（防砂精度120 μm，110 孔/英尺）+φ177.8 mm 優質星孔篩管 9 根（防砂精度 120 μm，99 孔/英尺）+φ177.8 mm 優質星孔篩管 9 根（防砂精度 120 μm，88 孔/英尺）+φ177.8 mm優質星孔篩管 11 根（防砂精度 120 μm，77 孔/英尺）+φ177.8 mm 盲管 1 根+φ177.8 mm 盲管短節+中科金佳防漏失閥+φ177.8 mm 盲管短節，從上至下過流面積逐漸加大，從而有效控制地層產液剖面，保持不同地層壓力下油水界面緩慢同步向前運移，最大程度防止邊底水錐進。對該油田H1H1井的生產情況統計（見圖2）。

應用變密度篩管控水技術后，雖然投產后見水較快，但可以控制含水穩定在一個區間內，成功的實現了穩油控水的目的。

2.2 中心管控水工藝

中心管控水技術是將油管下到水平井篩管中間，通過中心管的下入深度來調節水平段生產壓差的技術，可以降低跟端的大壓差，平緩整個剖面的流入量，從而降低了底水錐進速度，提高底水波及效率，使油藏沿水平段的滲流更加均勻，從而達到控錐的效果。帶中心油管的特殊完井管柱結構（見圖3），使用中心管控水管柱后，地層流體的流動狀態示意（見圖4）。

該油田G18H井應用中心管控水技術，其生產管柱組合為：φ73 mmEU 帶孔圓堵+防漏失閥開關工具+φ73 mmEUE J55 6.5# 倒角帶孔油管短節2根+φ73 mmEUE J55 6.5# 倒角油管 15 根+φ73 mmEUE J55 6.5#倒角油管短節1 根+φ152.4 mm 定位密封，控制中心管長度為水平段長度的0.4 倍[4]。該井投產后半年內產液及含水曲線（見圖5），生產初期含水能夠穩定在較低水平，產液提高后，含水亦隨之升高，但可以保持穩定。

圖2 H1H1井產液量與含水率變化曲線

圖3 中心管控水工藝完井管柱示意圖

圖4 中心管控水地層流體流動形態

圖5 G18H井投產后產液量及含水率變化曲線

2.3 ICD 控水技術

目前主要有兩種類型的ICD 控水，一種是螺線孔型ICD，另一種是孔板型ICD，其控水原理基本相同，主要通過以下兩種方式實現控水[5]：

（1）增加附加壓差，限制高滲段產量，均衡流入剖面，通過減少總產液實現控水；

（2）增加高含水段阻力，通過阻止高含水飽和段產水實現控水。

D45H井采用孔板型ICD 篩管控水，入井防砂管柱：φ139.7 mm 裸眼循環閥+φ139.7 mm 盲管短節+裸眼循環密封筒+φ139.7 mm 篩管短節（9 孔）+φ139.7 mm 盲管2 根+φ139.7 mm 篩管（9 孔）1 根+φ139.7 mm 篩管（5孔）7 根+φ139.7 mm 篩管（9 孔）1 根+外封隔器 1+φ139.7 mm 篩管（9 孔）2 根+φ139.7 mm 篩管（5 孔）1根+φ139.7 mm 盲管 2 根+φ139.7 mm 篩管（5 孔）1根+φ139.7 mm 篩管（9 孔）4 根+外封隔器 2+φ139.7 mm 篩管（9 孔）1 根+φ139.7 mm 篩管（3 孔）3 根+φ139.7 mm篩管（1 孔）4 根+φ139.7 mm 盲管 2 根+頂部封隔器。該井投產后生產曲線（見圖6），大幅增加油井的低含水采油期。

3 結論

（1）變密度篩管控水對于常規防砂完井條件下，水平井跟端生產壓差較大，容易導致底水從跟端突破，為實現均衡供液，跟端部位變密度篩管節流作用較強。

圖6 D45H井投產后產液量和含水率變化曲線

（2）中心管控水對均質性較好的水平段更適用，可以大幅降低水平段跟部和趾部之間生產壓差的差值，減緩底水錐進的速度。對于非均質性的油藏，可以考慮中心管+變密度篩管組合使用的方式控水。

（3）在非均質油藏中，高滲帶與水平井長度比例越小、高滲帶與低滲帶滲透率極差越大，ICD 的控水增油效果越明顯。同時ICD 完井方式，可能會導致薄層底水驅油田早期原油產量下降，但有利于提高薄層底水油田的最終采油率。

（4）目前仍沒有一個確切而完善的手段來準確衡量各種控水措施的適應性，也無法準確提出油田的全壽命的控水措施。在油田前期開發設計中，不僅要考慮穩油控水技術問題，還應考慮整個油田的開發策略及方向，建議結合諸多因素，最終確定合理且經濟的控水措施方案。