陳愛國(guó)，趙少偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300452）

油氣工程

復(fù)雜壓力體系稠油油藏高效開發(fā)鉆完井新技術(shù)及應(yīng)用

陳愛國(guó)，趙少偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300452）

綏中36-1油田I期及旅大5-2油田調(diào)整項(xiàng)目是國(guó)家科技重大專項(xiàng)依托工程，針對(duì)油田儲(chǔ)層壓力衰竭嚴(yán)重的特點(diǎn)，鉆完井方面以油藏為核心，創(chuàng)新性執(zhí)行ODP，制定出一套針對(duì)在生產(chǎn)油氣田衰竭油藏儲(chǔ)層保護(hù)的鉆完井技術(shù)，如改進(jìn)型小陽(yáng)離子體系、新型固井防漏、防竄水泥漿技術(shù)、“量體裁衣”式防砂完井工藝、適合疏松砂巖衰竭油藏的簡(jiǎn)易PRD射孔液技術(shù)和超完善射孔技術(shù)等，這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，在綏中36-1油田I期調(diào)整項(xiàng)目中起到了很好的效果，單井產(chǎn)能均超過ODP配產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著渤海油田的逐步開發(fā)，越來越多的油田步入了開發(fā)中后期（如QHD32-6、JZ9-3等油田），本項(xiàng)技術(shù)將成為此類油田高效開發(fā)的“金鑰匙”。

渤海油田；復(fù)雜壓力體系；油氣層保護(hù)；鉆完井技術(shù)；綏中36-1油田

1　技術(shù)背景

綏中36-1油田發(fā)現(xiàn)于1987年，是在渤海海域發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)石油儲(chǔ)量超過億立方米的大型稠油油田，于1993年投產(chǎn)。從投產(chǎn)至今經(jīng)過十多年的開采，油田現(xiàn)在處于儲(chǔ)層能量不足產(chǎn)量遞減、含水上升階段，為解決該油田開發(fā)存在的矛盾，提高油田的采油速度及采收率，公司提出綏中36-1油田Ⅰ期綜合調(diào)整任務(wù)，決定通過井網(wǎng)加密提高采收率［1-4］。

油田已投產(chǎn)多年，隨著開采的進(jìn)行，地層壓力不斷下降，目前儲(chǔ)層壓力系數(shù)已經(jīng)下降至0.8左右，而且不同井區(qū)儲(chǔ)層壓力系數(shù)不同，儲(chǔ)層壓力普遍下降2 MPa～4 MPa。所以，綏中36-1油田Ⅰ期調(diào)整面臨的主要問題有：

（1）儲(chǔ)層壓力下降較多，儲(chǔ)層壓力低；各小層壓力系數(shù)存在差異，層間矛盾比較突出；不同井區(qū)注水量不均，壓力系數(shù)不同導(dǎo)致儲(chǔ)層保護(hù)困難。

（2）儲(chǔ)層壓力系數(shù)低，儲(chǔ)層連通性好，滲透率高，井下漏失風(fēng)險(xiǎn)高。

（3）叢式井井間加密，防碰風(fēng)險(xiǎn)高（見圖1）。

針對(duì)綏中36-1油田儲(chǔ)層壓力衰竭嚴(yán)重的特點(diǎn)，為了做好儲(chǔ)層保護(hù)，最大限度的降低對(duì)儲(chǔ)層的污染，鉆完井方面以國(guó)家科技重大專項(xiàng)示范工程為依托進(jìn)行了科研攻關(guān)，制定出一套針對(duì)在生產(chǎn)油氣田衰竭油藏儲(chǔ)層保護(hù)的鉆完井技術(shù)，通過這些技術(shù)的使用，對(duì)綏中36-1油田衰竭油藏的儲(chǔ)層保護(hù)起到了很好的效果［5］，單井產(chǎn)能均大幅超過了ODP配產(chǎn)，提高了作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)油田的高效開發(fā)。

2　衰竭油藏儲(chǔ)層保護(hù)鉆完井關(guān)鍵技術(shù)

在諸如綏中36-1地區(qū)一類的稠油油田，隨著開采作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，儲(chǔ)層能量逐步下降，逐漸發(fā)展成為衰竭油田。不僅如此，這類稠油油田雖然地層疏松，巖石的孔隙度和滲透率相對(duì)較高，但是，其與高孔隙度相應(yīng)的是其地層膠結(jié)較差，巖石強(qiáng)度低，地層疏松，給原油開采增加了難度，給鉆完井作業(yè)中的儲(chǔ)層保護(hù)提出了更高的要求。在渤海和遼河等環(huán)渤海灣地區(qū)，存在大量的這類稠油油藏，渤海灣地區(qū)這類稠油也是解決我國(guó)能源緊張的重要來源之一。針對(duì)這一難題，天津分公司對(duì)此進(jìn)行了科研攻關(guān)，并形成了一套針對(duì)衰竭油層儲(chǔ)層保護(hù)的鉆完井技術(shù)［6-8］，目前已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)使用了很多技術(shù)，并獲得了突破性成功。其主要技術(shù)內(nèi)容綜合起來可歸納為以下幾點(diǎn)：

圖1　綏中36-1油田各小層壓力統(tǒng)計(jì)圖

2.1研制出改進(jìn)型小陽(yáng)離子體系，提高鉆井液承壓能力

由于綏中36-1油田儲(chǔ)層壓力下降2 MPa～4 MPa，部分儲(chǔ)層的壓力系數(shù)已經(jīng)降低至0.7～0.8，且壓力分布狀況復(fù)雜，層間矛盾突出，給鉆井液體系的選擇帶來了很大的調(diào)整，常規(guī)的鉆井液泥餅承壓能力只有3 MPa左右，如果采用普通的鉆井液，井下漏失風(fēng)險(xiǎn)非常大，污染儲(chǔ)層的現(xiàn)象非常突出。

針對(duì)衰竭油田的特點(diǎn)，研制出改進(jìn)型小陽(yáng)離子型鉆井液體系。該鉆井液體系主要是通過在常規(guī)的陽(yáng)離子體系中加入LPF及ZP等成膜封堵以及超低滲透材料，顯著提高其承壓封堵能力，實(shí)驗(yàn)顯示泥餅最高承壓能力達(dá)到了7 MPa（見圖2），從而降低了井下漏失的風(fēng)險(xiǎn)，滿足了衰竭油氣藏儲(chǔ)層保護(hù)需要。該型鉆井液體系的基本性能（見表1）。

表1　改進(jìn)型小陽(yáng)離子鉆井液體系基本性能

圖2　改進(jìn)型小陽(yáng)離子承壓能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1中可以看出，改進(jìn)后的小陽(yáng)離子體系具有良好的流變性和失水造壁性，能夠較好地滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的需要。

綜上所述，該型鉆井液體系顯著地提高了地層承壓能力，降低了鉆井液濾液向地層的侵入，具備良好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，所鉆29口井鉆井期間均未發(fā)生漏失，且從完井返排效果看，儲(chǔ)層保護(hù)效果良好，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益以及應(yīng)用前景。

2.2新型固井防漏、防竄水泥漿技術(shù)

固井防漏水泥漿技術(shù)主要是通過向水泥漿中加入纖維堵漏材料P-CF1，從而在易漏層形成“架橋”，防止水泥漿進(jìn)入地層。纖維封堵漏失通道作用原理主要包括以下幾個(gè)過程。

2.2.1“架橋”作用當(dāng)橋接堵漏材料通過漏失通道時(shí)，首先在其凹凸不平的表面及狹窄部位（喉道）產(chǎn)生掛阻“架橋”，形成橋堵的基本“骨架”。利用不同長(zhǎng)度尺寸的纖維進(jìn)行組合來形成橋堵骨架，可以封堵較大開度的漏失通道，增加形成橋堵的機(jī)會(huì)。

2.2.2充填和嵌入作用架橋作用后，形成了漏失通道的基本骨架，這時(shí)，水泥漿中較細(xì)的顆粒材料對(duì)基本骨架中的微小孔道和地層中原有的小孔道進(jìn)行逐步充填和嵌入，壓差的作用下慢慢壓實(shí)，形成堵塞隔墻，從而達(dá)到消除井漏、提高液柱承壓能力的目的。

2.2.3滲濾與拉筋作用水泥漿在壓差的作用下失水形成濾餅，并被擠入漏失通道，而纖維狀材料被夾在濾餅中，起到強(qiáng)有力的拉筋作用。這種含有拉筋的濾餅與基本骨架和充填嵌入材料共同在漏失通道中形成塞狀封堵墊層，大大增強(qiáng)了堵塞效果、大大提高液柱承壓能力（見圖3）。

固井防竄水泥漿技術(shù)主要是通過向水泥漿中加入氮?dú)馀蛎泟￢FO-1，經(jīng)過一段時(shí)間后，VFO-1會(huì)自動(dòng)分解產(chǎn)生氮?dú)?，形成微泡，從而補(bǔ)償水泥漿因?yàn)槭a(chǎn)生的失重現(xiàn)象，防止地層流體的進(jìn)入，起到防竄的效果（見圖4）。

圖3　纖維堵漏機(jī)理

圖4　氮?dú)馀蛎泟┓栏Z機(jī)理

為了做好綏中36-1油田衰竭油藏在固井期間的儲(chǔ)層保護(hù)，鉆完井方面不僅采用了新型固井防漏、防竄水泥漿技術(shù)的應(yīng)用，為了保證固井質(zhì)量，還增加了固井期間注水井停注等措施，這些技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于綏中36-1油田衰竭油藏在固井期間的儲(chǔ)層保護(hù)起到了良好的效果，所鉆井中無一井在固井期間發(fā)生井下漏失，檢查的固井質(zhì)量合格率100%，固井質(zhì)量全部為“優(yōu)”。

2.3“量體裁衣”式防砂完井方式

由于綏中36-1油田是儲(chǔ)層稠油疏松砂巖［9］，在生產(chǎn)過程中易出砂，參考綏中36-1油田老井及先導(dǎo)試驗(yàn)井的作業(yè)和生產(chǎn)情況，以及渤海稠油油藏開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，綏中36-1油田定向生產(chǎn)井主要采用礫石充填防砂方式；個(gè)別井位、層位粒度中值較大，非均質(zhì)系數(shù)和分選系數(shù)也較低，會(huì)考慮采用優(yōu)質(zhì)篩管簡(jiǎn)易防砂。為防止油井在生產(chǎn)過程中出砂影響生產(chǎn)，鉆完井方面在ODP的基礎(chǔ)上，根據(jù)各井各層位的具體情況以及油藏的防砂分層要求采用“量體裁衣”式完井方式，不同井型采用不同防砂方式，同一區(qū)塊不同部位的井采用不同防砂精度，同一口井不同小層采用不同防砂精度（見表2）。

2.4適合疏松砂巖衰竭油藏的簡(jiǎn)易PRD射孔液技術(shù)

衰竭油藏高速水礫石充填，必然導(dǎo)致完井液的大量漏失，從而引起成本上升，返排時(shí)間過長(zhǎng)以及油氣層損害等系列問題［10，11］。

采用PRD無固相弱凝膠替入射孔段，利用凝膠快速成膠的特點(diǎn)來封堵射孔井段，降低完井液的漏失，在礫石充填防砂之前，帶壓擠入破膠液段塞，采用快速破膠技術(shù)（30 min內(nèi)破膠），解除射孔段凝膠封堵液，再將破膠殘液循環(huán)返出，進(jìn)行礫石充填防砂及后續(xù)作業(yè)的。通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，采用簡(jiǎn)易PRD射孔液后漏失量明顯減少（見圖5）。

表2　不同小層的粒度中值

圖5　采用PRD射孔液后的漏失量對(duì)比圖

綏中36-1油田一期調(diào)整10口先導(dǎo)試驗(yàn)井完井時(shí)漏失量大，平均單井漏失量為510 m3。SZ36-1L、SZ36-1J、LD5-2B等多個(gè)平臺(tái)推廣使用簡(jiǎn)易PRD射孔液。采用簡(jiǎn)易PRD射孔液代替常規(guī)隱形酸射孔液后，平均單井漏失量為250 m3，大大減少完井液漏失量，節(jié)省工程費(fèi)用。使用簡(jiǎn)易PRD射孔液的油井，油井返排、投產(chǎn)產(chǎn)量均較理想。

此外，采用簡(jiǎn)易PRD射孔液代替常規(guī)隱形酸射孔液，大大減少疏松砂巖衰竭油藏射孔作業(yè)易出砂卡槍風(fēng)險(xiǎn)，大大減少防砂作業(yè)易出砂造成井下防砂服務(wù)工具砂卡風(fēng)險(xiǎn)。SZ36-1L、SZ36-1J、LD5-2B等3個(gè)平臺(tái)已完成套管井作業(yè)18口，射孔作業(yè)成功率為100%，防砂成功率為95%。相比10口先導(dǎo)試驗(yàn)井，均有較大進(jìn)步。

2.5適合疏松砂巖衰竭油藏的超完善射孔技術(shù)

綏中36-1油田為壓力衰竭油藏、油層物性較差油田，在儲(chǔ)層內(nèi)部極易形成地層堵塞，通過計(jì)算，實(shí)際射孔穿深為600 mm～700 mm，一般能穿過污染帶，但不利于出現(xiàn)壓裂效果。為了增加儲(chǔ)層的泄油面積，應(yīng)采用高孔密的射孔方式。為了減小射孔槍與套管之間的空隙和高孔密布孔需要，選用大槍型。因此采用大槍型-深穿透（滿足穿深情況下考慮加大孔徑）-高孔密-低相位的射孔方式，178槍、692B-178R-5彈、40孔/米、45°相位角的射孔方式（見表3）。

2.6油層防污染閥的應(yīng)用

在下入生產(chǎn)管柱期間，為了防止溢流的發(fā)生，要不斷地向井筒內(nèi)灌入完井液，漏失入儲(chǔ)層內(nèi)的完井液不但會(huì)污染儲(chǔ)層，同時(shí)也增加了完井成本。為了降低在下生產(chǎn)管柱期間完井液對(duì)儲(chǔ)層的污染，研制了油層防污染閥（見圖6）。閥板式油層保護(hù)閥隨普通防砂管柱一同下入，連接在頂部封隔器下部延伸筒與盲管之間，在連接下入防砂管柱時(shí)，將閥板打開，下入中心服務(wù)工具管柱。正常防砂作業(yè)期間，閥板一直處于打開狀態(tài)，不影響正常的防砂作業(yè)。當(dāng)防砂作業(yè)完畢之后，中心服務(wù)工具管柱上提，閥板在自重和扭簧的雙重作業(yè)下自動(dòng)關(guān)閉，于是將閥板式油層保護(hù)閥以上的空間與其下的地層隔離開，再進(jìn)行其他作業(yè)時(shí)，就能夠阻止作業(yè)液流入地層中，從而起到了油層保護(hù)的作用。

表3　SZ36-1-L9井射孔數(shù)據(jù)表

圖6　油層防污染閥

圖7　實(shí)際產(chǎn)液量與配產(chǎn)量對(duì)比

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

綏中36-1油田一期調(diào)整項(xiàng)目是中海油第一次在老油田的基礎(chǔ)上大規(guī)模調(diào)整，通過上述技術(shù)的綜合應(yīng)用，對(duì)綏中36-1油田衰竭油藏的儲(chǔ)層保護(hù)起到了很好的效果，完井時(shí)單井漏失約300 m3，降低了40%，衰竭油藏的儲(chǔ)層保護(hù)鉆完井技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)起到了重要的作用，單井產(chǎn)能提高了50%，作業(yè)效率提高了20%。

技術(shù)的綜合應(yīng)用對(duì)于SZ36-1及LD5-2油田的綜合調(diào)整開發(fā)起到了顯著的作用，油藏保護(hù)效果顯著，單井產(chǎn)能均大幅度提高，實(shí)現(xiàn)了配產(chǎn)的1.2～1.9倍，并且作業(yè)效率得到了有效提升。

隨著渤海油田的逐步開發(fā)，越來越多的油田步入了開發(fā)中后期（如QHD32-6、JZ9-3等油田），本項(xiàng)技術(shù)將成為此類油田高效開發(fā)的“金鑰匙”（見圖7）。

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TE257.1

A

1673-5285（2016）10-0010-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.10.003

2016-08-04

國(guó)家科技重大專項(xiàng)-海上稠油油田高效開發(fā)示范工程，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05057。

陳愛國(guó)，男（1989-），學(xué)士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ笫豌@完井技術(shù)研究與管理，郵箱：chenag@cnooc.com.cn。