渤海稠油油田高含水期低產低效井綜合治理技術

張俊廷 王公昌 王立壘 鄧景夫 陳存良 張國浩

中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院

渤海S油田是典型的水驅開發稠油油田，該油田于1993年投產，至今開發已經近30年，油田從投產至今先后經歷了一次加密調整、聚驅、調剖、注采結構調整等措施［1-5］，取得了較好的開發效果，采出程度已達28.0%。經過多年的開發，目前油田含水已達85%，油田進入“雙高”開發階段，油田近幾年也出現低產低效井增多問題，影響了油田的開發效果。針對低產低效井治理及對策，國內學者進行了大量研究，對低產低效井的成因進行了系統分析，主要受地質因素、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，導致了油井低產和低效，對于不同類型的低產低效井可采取相應的治理技術：精細地質油藏認識開展注采調整、優化電泵舉升參數提高泵效、油井重新防砂、微生物吞吐、側鉆等技術［6-7］，均取得了較好的治理效果，同時鄧建明、馬英文等在現有治理技術研究基礎上，對低產低效井治理體系發展進行了展望，提出了復雜儲層精細開發、平臺空間資源利用、數字化油田建設等發展方向和應用前景［8-9］。本文以渤海S油田為例，針對渤海S油田的地質特征和開發特征，對S油田低產低效井成因進行系統分析，并實施分類治理，通過低產低效井側鉆、注采井網調控、潛力儲量評價等技術研究，實現了低產低效井的治理和調整挖潛目的，改善了渤海S油田開發效果，并形成了海上低產低效井治理關鍵技術，為渤海類似油田低產低效井的治理研究提供一定指導和借鑒。

1 渤海S油田低產低效井成因分析

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

1.1 地質油藏因素

儲層非均質性主要分為平面非均質性、縱向非均質性，其中縱向非均質性細分為層間非均質性和層內非均質性。在油田開發初期，儲層非均質性表現不強，油田開發受到影響相對較小，隨著開發時間延長，油田含水不斷上升，儲層非均質性對油田開發效果影響日益增大，易形成低產低效井。

儲層平面非均質性主要表現在儲層砂體橫向連續性差或平面滲透率級差大，導致油水井間受效性差，高含水期后油井能量不足，或注采井網受效不均，高含水期后易出現注水單向突進，形成單向高滲透通道，油井水淹嚴重，導致低產低效。

縱向非均質性主要表現為層間滲透率級差大或層內滲透率級差大，由于層間滲透率級差大，砂體間儲量動用程度不均，物性好砂體動用程度高，高含水后易形成高滲通道，出現水竄，物性差砂體動用程度低，高含水后層間壓力差異和含水差異同時增大，動用難度加大，導致油井低產低效；由于儲層韻律性，層內存在非均質性，正韻律儲層表現為層內頂部水淹，反韻律儲層表現為層內底部水淹，高含水期后，易在儲層頂部或底部出現優勢滲流通道，油井含水上升快，產量遞減加大，形成低產低效井。

渤海S油田經歷近30年開發，通過加密調整不斷完善注采井網，但在油田斷層附近及油田邊部區域仍然存在井網不完善區域，由于注采井網不完善，高含水后注水能量無法得到有效補充，油井出現地層能量不足、流壓下降、液量下降情況，形成油井低產低效。

由于受沉積環境影響，儲層砂體橫向存在變化，從油田高部位到低部位油層數減少，同時局部區域存在砂體厚度變薄情況，在油田開發后期，儲層薄、井控儲量低的區域出現井控區域采出程度高、剩余可采儲量小、區域供油能力降低情況，導致油井低產低效。

1.2 鉆完井因素

渤海S油田從1993年投入開發，由于早期鉆完井防砂、鉆井液等技術不完全成熟，同時S油田儲層膠結疏松，出現部分油井防砂篩管與地層配伍性差，油井開發過程中易出現出砂情況，造成篩管堵塞，油井產量降低形成低產低效井；同時由于部分油井鉆井液與儲層配伍性差，早期鉆完井周期長，鉆完井液長期浸泡儲層，對儲層造成傷害，近井區域儲層物性變差，油井供液受到影響，開發過程中易形成低產低效井。在已統計的低產低效井中，由鉆完井因素影響井數合計19口，早期實施開發產生的低產低效井14口，占比近74%，而隨著鉆完井技術不斷完善，2005年之后實施開發井產生低產低效情況較少，僅為5口。同時在油田開發后期，由于注入水水質與儲層配伍性差，也易造成儲層堵塞，形成低產低效井。

1.3 井筒及配套工藝因素

開發過程中，泵的耐溫性、舉升能力將影響油井產量，S油田部分油井由于泵排量受限、泵效率低、耐溫差、易損壞等情況導致泵故障，出現低產低效。同時由于S油田目前開發時間長，部分油水井出現管柱套損情況，表現為管柱變形、管柱受到腐蝕出現刺漏等情況，導致油井產量降低，而大修過程中，常出現修井周期長、管柱腐蝕嚴重無法大修等情況，也嚴重影響油井生產效率。通過統計，近幾年由于泵故障導致油井低產低效的井數為2口，管柱套損井數5口，其中由于泵故障導致油井低產低效主要集中在泵排量受限和泵效率低2個方面，而管柱套損主要表現為管柱出現變形和管柱刺漏，大修周期長或無法大修，導致油井長期關停，影響油田開發效果。

通過對渤海S油田低產低效井成因進行分析，對低產低效井進行梳理分類，針對不同成因低產低效井開展分類治理研究。

2 渤海S油田低產低效井綜合治理技術

針對S油田存在的低產低效井，基于低產低效成因進行分類，實施分類治理，并根據低產低效井儲層發育差異性，進行平面分區、縱向分層治理研究，開展了高含水砂體水平井挖潛技術、高含水期水平井產能評價、薄層水平井挖潛技術、注采井網調控技術，同時在低產低效井治理中，堅持治理與挖潛調整相結合理念，針對潛力不落實區域，利用低產低效井井槽實施評價，并根據評價結果制定調整方案，既達到低產低效井治理目的，又實現增儲上產的目標。

2.1 高含水砂體水平井挖潛及產能評價技術

渤海S油田目前綜合含水率已達85%，儲層水淹規律復雜，剩余油分布不均，挖潛難度較大。根據S油田多年開發經驗，油田進入高含水期后，對于厚層、高含水砂體仍然存在一定控油潛力，可利用水平井挖潛，開發過程中利用大泵提液措施釋放潛力。但對于高含水期水平井產能認識仍存在一定困難，目前國內外針對水平井產能研究相對較多，國外Joshi［11］將水平井三維流場簡化，運用等值滲流阻力法確定產能，陳元千［12］在Joshi公式基礎上修正水平井產能等，這些方法大多主要研究水平井生產初期產能，未考慮含水對產能的影響，并且確定的產能均為恒定值，無法描述水平井產能隨時間及含水率變化的規律。

本文針對存在問題，應用等值滲流阻力法結合擬穩態滲流原理，考慮油井投產后達到擬穩態的傳播時間和油井的控制半徑，確定水平井產能，實現水平井動態預測，并結合油田相滲變化規律，引入不同含水飽和度下相對滲透率對水平井產能進行修正，實現了高含水期水平井產能確定，得到產能在不同含水階段、不同開發時間下的變化規律。

2.1.1 高含水期水平井產能評價

本文在Joshi公式研究基礎上［11］，應用等值滲流阻力法和保角變換原理，考慮水平井生產中會逐步達到穩定狀態，引入擬穩態時間對水平井產能公式進行修正。

擬穩態開始時間為

則壓力傳播過程中，傳播的半徑即調查半徑ri為

式中，ri為傳播半徑，m；ts為擬穩態時間，s；μ為黏度，Pa · s；φ為孔隙度，無量綱；Ct為綜合壓縮系數，Pa-1；k為滲透率，m2。

將擬穩態時間和調查半徑引入到Joshi公式［11］中，得到水平井產能隨時間變化公式。

考慮不同含水情況下，油水相滲流能力差異，通過巖心水驅油實驗獲得油水相滲曲線，并引入相滲曲線規律對產能公式進行修正，如圖1所示，隨著含水上升，油相相對滲透率逐步降低，水相相對滲透率逐漸增大，對于不同含水階段水平井產能表現為，隨著含水上升，在油井工作制度一定前提下，水平井產能逐漸降低，與相對滲透率隨含水飽和度變化規律一致，因此本文引入kro(Sw)參數對產能公式進行修正。

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，無量綱；L為水平段長度，m；S為表皮因數，無量綱；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，無量綱。

2.1.2 高含水期水平井挖潛技術

C28H2井位于S油田邊部，2011年投產，生產3小層，2015年經現場化驗分析該井出砂，受防砂篩管影響形成低產低效井，2016年4月因出砂嚴重關停，出砂前日產油63 m3，含水率80%。

通過地質油藏研究，分析認為3小層存在較大潛力，可利用C28H2井在原井位附近同層位側鉆，挖潛高含水砂體剩余油。通過測井解釋分析，目前3小層已經中水淹，但3小層砂體較厚，厚度為18.4 m，仍具有挖潛空間，利用C28H2井側鉆至3小層頂部，側鉆后井號為C28H3，鉆前利用公式(3)對側鉆井C28H3井產能進行分析，預測初期日產能可達160 m3，潛力較大。

C28H3井于2017年5月6日投產，初期計量日產油155 m3，如圖2所示，C28H3井截至目前生產規律與理論計算日產油擬合效果較好，日產油量變化規律與理論計算日產油變化規律相差不大，也進一步驗證了高含水期水平井產能評價公式的準確性，同時該產能評價技術也為高含水砂體水平井挖潛提供了技術支持。

圖2 C28H3井投產日產油與理論計算值擬合圖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

S油田儲層較發育，平均厚度為55.0 m，但由于受沉積環境影響，S油田局部區域存在砂體厚度變薄情況，以E4-E24井區為例，該井區整體儲層厚度較薄，單井平均有效厚度17.6 m，進入高含水期后，由于層間差異和井控儲量規模共同影響，油井生產效果逐漸變差，形成低產低效井。以E24井為例，E24井油層厚度16.6 m，含水上升后，該井產量逐年變差，自2016年之后，該井日產油量低于10 m3，長期處于低產低效生產狀態。

通過對E4-E24井區域潛力分析，物性差薄層開發過程中被其他層干擾，動用程度相對較低，具有挖掘潛力，如4-2小層厚度4.0 m，滲透率800×10-3μm2，動用程度較低，利用E24井井槽側鉆E4井4-2小層，挖潛剩余油。E24井治理后于2017年7月投產，治理后初期日產油可達120 m3，初期含水40%，目前日產油25 m3，含水82%，治理后生產效果較好。

2.3 注采井網調控技術

S油田采用行列注采井網開發，油田中心區域注采連通關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不完善區域，油井存在單側注水受效的情況，油田進入高含水期后隨著油井提液提升，逐漸出現注水能量不足情況，導致油井低產低效。

以E16井為例，E16井靠近斷層附近，主要受斷層南側的E17井、E48井、E49井3口注水井影響，斷層北側注水井E15井和E20井受斷層遮擋，與E16井無法形成有效注采連通關系。E16井從2018年1月以來產量逐漸降低，至2018年8月之前處于低產低效生產狀態，日產油僅6 m3，通過對E16井區注采關系分析及單層采出狀況分析，2018年8月開始對E17井、E48井、E49井實施分層注水和強化注水，實施后，E16井增油效果顯著，平均日增油13 m3，目前E16井日產油20 m3，含水70%，治理后生產效果較好，措施前后生產曲線如圖3所示。

圖3 E16井治理前后生產曲線對比Fig. 3 Comparison of production curve before and after the treatment of Well E16

2.4 低產低效井治理與潛力儲量評價技術

S油田經過多年的開發，通過精細地質油藏研究和開發規律認識，發現在油田邊部仍然存在較大潛力，亟需通過評價井進一步落實儲量探明程度。2019年通過低產低效井治理與潛力儲量評價相結合，利用出砂關停井H20井評價油田邊部潛力儲量區域。評價井H20P1井于2019年6月實施后，油田新增探明地質儲量300×104m3，同時為了快速見產，將評價井優化到潛力區域實施分支井，于2019年6月25日見產，投產后生產效果較好，目前日產油75 m3，含水率0%。H20井的調整思路既實現了油田儲量的增加，又實現了油田產量的提高，達到了潛力評價與低產低效井治理有效結合的目的。

3 渤海S油田低產低效井綜合治理效果分析

通過對渤海S油田低產低效井成因系統分析、綜合治理技術研究及治理效果分析，2017—2019年S油田共提出51口低產低效井綜合治理方案，其中地質油藏因素導致低產低效井25口，鉆完井因素導致低產低效井19口，井筒及配套工藝因素導致低產低效井7口。截至目前，S油田已經治理低產低效井33口，其中地質油藏因素導致低產低效井治理16口，鉆完井因素導致低產低效井治理13口，井筒及配套工藝因素導致低產低效井治理4口。治理后日增油可達1 150 m3，如圖4所示，預測累增油可達240×104m3，治理效果顯著。針對未治理的低產低效井，后續將繼續治理18口，預測日增油760 m3。

圖4 渤海S油田已治理低產低效井井數及生產曲線Fig. 4 Number and production curve of treated stripped and deficient wells in S Oilfield

4 結論

(1)通過對渤海S油田低產低效井分析，總結出形成低產低效井的三大主要因素分別為：地質油藏因素、鉆完井因素和井筒及配套工藝因素，同時對主要影響因素進一步細化，明確了導致低產低效井的直接因素。

(2)基于低產低效井成因分析，制定了“平面分區、縱向分層、分類研究、治理與挖潛調整同步”的低產低效井治理策略，并形成了高含水砂體水平井挖潛、高含水期水平井產能評價、薄層水平井挖潛、注采井網調控和低產低效井治理與潛力儲量評價等關鍵技術，指導了S油田的低產低效井治理研究工作，2017—2019年共指導渤海S油田51口低產低效井治理研究，截至目前已經治理低產低效井33口，實現日增油1 150 m3，預測累增油可達240×104m3，治理效果顯著。

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