王敉邦,王中華,楊勝來,陳秋月 ,路　強(qiáng)

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

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基于多段井模型的海上油田新型控水技術(shù)可行性研究

王敉邦1,2,王中華1,楊勝來2,陳秋月1,路強(qiáng)1

(1.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)分公司, 天津塘沽，300457； 2.中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)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(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。研究表明，采用AICD技術(shù)能抑制底水錐進(jìn)速度、擴(kuò)大底水波及面積、降低油井含水率和提高油井產(chǎn)量；在油田綜合含水達(dá)到80%前實(shí)施AICD技術(shù)增油效果最好，而在目標(biāo)油田綜合含水92%的情況下進(jìn)行AICD完井仍能有效增加油井產(chǎn)量。AICD技術(shù)為海上油田控水技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。

控水技術(shù)；多段井模型；應(yīng)用效果；完井時(shí)機(jī)

儲層非均質(zhì)及井筒摩損是造成底水砂巖油藏水平井開發(fā)中底水脊進(jìn)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(tǒng)控水裝置(ICD)基礎(chǔ)上，國內(nèi)外石油公司研發(fā)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?cái)?shù)值模擬方法預(yù)測和分析AICD技術(shù)應(yīng)用效果，具有速度快、精度高、費(fèi)用低的優(yōu)勢。由于傳統(tǒng)網(wǎng)格劃分方法無法精確描述環(huán)空、AICD裝置以及油管三者間的耦合，因此本文對多段井進(jìn)行模擬[5]。

1　 AICD技術(shù)機(jī)理及數(shù)模表征方法

1.1AICD技術(shù)機(jī)理

以浮動(dòng)圓盤型AICD裝置為例[6](圖1)，高黏流體(如原油)從入口流過時(shí)，由于摩擦損失增大，動(dòng)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(shí)，由于速度快、摩擦阻力小，根據(jù)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(yùn)動(dòng)，使流動(dòng)面積減小，阻礙低黏流體的進(jìn)一步流入。

1.2AICD技術(shù)數(shù)模表征方法

多段井模型是用一系列連續(xù)的具有一定長度和寬度的一維流動(dòng)網(wǎng)格描述復(fù)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(jīng)AICD裝置才能進(jìn)入井筒。不同流體流經(jīng)AICD段產(chǎn)生的阻力大小受流體屬性和流動(dòng)速率影響。

封隔器位置與數(shù)量影響環(huán)空內(nèi)流體流動(dòng)方向并決定AICD技術(shù)應(yīng)用效果。封隔器一般布置在高滲區(qū)和低滲區(qū)之間，以防止水錐在高滲層突破后沿環(huán)空流動(dòng)造成低滲區(qū)水平段關(guān)閉[9]。在實(shí)際施工和數(shù)值模擬中，封隔器設(shè)計(jì)決定AICD技術(shù)運(yùn)用效果。在北海Peregrino底水稠油砂巖油田浮動(dòng)圓盤型AICD實(shí)際應(yīng)用中,在相同產(chǎn)水量情況下日產(chǎn)油提高142.4%[10]。

圖1　浮動(dòng)圓盤型AICD裝置工作原理

2　 AICD技術(shù)數(shù)值模擬研究

2.1模型建立

國內(nèi)陸上僅陸梁油田進(jìn)行過AICD試驗(yàn)性施工，施工后日增油幅度達(dá)136.8%，油井含水下降8%，效果較好。在南海還未有應(yīng)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(jī)理模型對AICD技術(shù)的應(yīng)用效果和可行性進(jìn)行分析。

(1)所建機(jī)理模型面積為0.96 km2，油藏厚度100 m，包含一個(gè)水層和一個(gè)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(qū)域，是底水錐進(jìn)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(yīng)”的影響，采用AICD技術(shù)進(jìn)行改造。在高滲區(qū)和低滲區(qū)之間安裝封隔器，在高滲區(qū)安裝10個(gè)AICD裝置，1節(jié)/30 m，每節(jié)3孔；左邊低滲區(qū)3個(gè)，1節(jié)/25 m，每節(jié)1孔；右端低滲區(qū)6個(gè)，1節(jié)/50 m，每節(jié)2孔。

(4)模型具體參數(shù)見表1。同時(shí)用Eclipse數(shù)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(shù)

圖2　AICD多段井模型

2.2AICD技術(shù)效果預(yù)測分析

為研究AICD技術(shù)在控水壓錐中的作用，對以下3種情況進(jìn)行模擬：①無安裝AICD裝置；②生產(chǎn)初始安裝AICD裝置；③生產(chǎn)1年后安裝AICD裝置，并從底水波及面積、累計(jì)產(chǎn)油量、累計(jì)產(chǎn)水量和油井含水率變化等四個(gè)方面對應(yīng)用效果進(jìn)行評價(jià)。

無AICD裝置情況下(圖3 a和b)，底水沿高滲區(qū)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(qū)面積增長較小，右端低滲區(qū)富集大量剩余油。AICD技術(shù)改造后，水體波及體積明顯擴(kuò)大，右端低滲區(qū)波及體積增加(圖3 c和d)。同時(shí)，AICD安裝時(shí)間越早，右端低滲地帶波及區(qū)面積越大，采出程度也就越大。

從3種情況下累計(jì)產(chǎn)油量和產(chǎn)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(shí)現(xiàn)累產(chǎn)油增加7.4×104m3，產(chǎn)水減少7.7×104m3；情況③下實(shí)現(xiàn)累產(chǎn)油增加4.6×104m3，產(chǎn)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(jìn)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(shù)對底水侵入的抑制作用明顯。

圖3　不同情況不同時(shí)間下水體波及情況

本模型中設(shè)計(jì)的AICD裝置安裝頻率約為1節(jié)/30m，低于國外1節(jié)/10～12m的安裝頻率，表明AICD裝置在該油田應(yīng)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(shí)踐中，13井BY2H分支AICD改造后比BY1H分支累計(jì)產(chǎn)量提高約20%[10]。

2.3AICD完井時(shí)機(jī)影響

圖4　不同情況下累計(jì)產(chǎn)量變化曲線

采用AICD完井時(shí)機(jī)對油田產(chǎn)量和采出程度影響很大。圖6中，隨油井含水率上升，累計(jì)產(chǎn)油量呈下降趨勢。但在油井含水率達(dá)80%前進(jìn)行AICD完井對10年內(nèi)累計(jì)產(chǎn)量影響較小，而當(dāng)含水率突破80%后累計(jì)產(chǎn)量變化顯著，但累計(jì)產(chǎn)油量仍大于未采用AICD技術(shù)的情況(109×104m3)。因此在含水率達(dá)到80%前采用AICD技術(shù)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(shí)機(jī)對產(chǎn)量的影響

2.4AICD技術(shù)應(yīng)用可行性評價(jià)

AICD技術(shù)能有效增加油井產(chǎn)量，提高油藏采收率。目前油田綜合含水92%，雖大于80%，但累計(jì)產(chǎn)油量下降幅度偏小，且優(yōu)于未進(jìn)行AICD改造的情況。在采用側(cè)鉆或MPC技術(shù)等增產(chǎn)措施的同時(shí),選擇AICD完井，控水增油效果會(huì)更好。因此，AICD技術(shù)在該油田具有較好的可行性和較大的發(fā)展空間。

3　結(jié)論

(1)數(shù)值模擬研究證明，AICD技術(shù)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(chǎn)量和采出程度。

(2)AICD完井時(shí)機(jī)對油井產(chǎn)量具有重要影響，在含水率達(dá)80%之前安裝AICD裝置對累計(jì)產(chǎn)油量影響幅度較小，但累計(jì)產(chǎn)量均大于未采用AICD技術(shù)的情況。

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

[1]杜丙國.控水防砂技術(shù)在邊底水稠油油藏的研究與應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)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(shù)應(yīng)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(zhì)儲層水平井分段動(dòng)用政策研究[J].科學(xué)技術(shù)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(shí)驗(yàn)研究[J].設(shè)計(jì)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(xiàn)從事油藏工程和油藏?cái)?shù)值模擬方面研究。

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