趙 旭， 龍 武， 姚志良， 龐 偉

(1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101；3.中國(guó)石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

?鉆井完井?

水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)

趙 旭1，2， 龍 武3， 姚志良1，2， 龐 偉1，2

(1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101；3.中國(guó)石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

針對(duì)常規(guī)水平井調(diào)流控水篩管完井存在封隔器封隔長(zhǎng)度短、封隔段數(shù)有限和深井封隔器下入困難等技術(shù)難點(diǎn)，開(kāi)展了水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)研究。在分析水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)原理及技術(shù)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析對(duì)比不同類型調(diào)流控水篩管的優(yōu)缺點(diǎn)，選用節(jié)流嘴式調(diào)流控水篩管或流道式調(diào)流控水篩管；根據(jù)水平井礫石充填調(diào)流控水完井的要求，優(yōu)選聚合物低密度礫石作為充填礫石，并通過(guò)試驗(yàn)評(píng)價(jià)了礫石充填層的封隔效果，結(jié)果表明，礫石充填層可以阻止進(jìn)入井筒內(nèi)流體的橫向流動(dòng)，起到封隔器的作用；給出了礫石充填工藝，形成了水平井礫石充填調(diào)流控水完井技術(shù)。該技術(shù)在塔河油田A水平井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，與試驗(yàn)前相比，該井產(chǎn)油量提高了411.8%，含水率降低了13.5百分點(diǎn)。研究結(jié)果表明，水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)可以提高調(diào)流控水篩管的調(diào)控精度，起到穩(wěn)油控水作用，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

水平井；篩管完井；礫石充填；調(diào)流控水；塔河油田

水平井調(diào)流控水篩管完井技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的，在國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的應(yīng)用，并取得了很好的應(yīng)用效果[1-7]。常規(guī)水平井調(diào)流控水篩管完井需要使用封隔器將水平段分段，以實(shí)現(xiàn)降低高滲段產(chǎn)液量、提高低滲段產(chǎn)液量和均衡水平井入流剖面的目的[8]。但采用封隔器對(duì)水平段進(jìn)行分段時(shí)，存在分段數(shù)量有限、有效封隔部位較短、深井難以下入足夠多的封隔器等問(wèn)題，限制了水平井調(diào)流控水的調(diào)控精度。另外，深層水平井在進(jìn)行二次控水完井時(shí)，如采用封隔器與調(diào)流控水篩管配合的完井工藝，由于前期完井的影響，很難滿足控水要求。為此，筆者進(jìn)行了水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)研究，優(yōu)選了調(diào)流控水篩管和充填礫石，評(píng)價(jià)了礫石充填層的封隔性能，并在塔河油田A水平井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，礫石充填層能起到封隔器的作用，可以代替常規(guī)封隔器對(duì)水平段進(jìn)行分段，水平井利用礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)進(jìn)行完井，可以實(shí)現(xiàn)控水穩(wěn)油的目的。

1 礫石充填調(diào)流控水篩管完井原理及技術(shù)難點(diǎn)

1.1 技術(shù)原理

水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)是以自適應(yīng)調(diào)流控水篩管為核心，調(diào)流控水篩管與井壁間的環(huán)空充填礫石顆粒，用礫石充填層代替封隔器對(duì)水平段進(jìn)行封隔分段。水平井礫石充填調(diào)流控水完井是在水平段內(nèi)布設(shè)調(diào)流控水篩管，篩管的上端連接充填轉(zhuǎn)換器及充填封隔器；進(jìn)行礫石充填調(diào)流控水完井時(shí)，攜砂液攜帶充填礫石由井口注入，經(jīng)過(guò)上部的輸入管柱進(jìn)入完井段，充填轉(zhuǎn)換器將攜砂液引入水平段調(diào)流控水篩管與井壁間的環(huán)空，攜砂液經(jīng)過(guò)篩管過(guò)濾將攜帶的礫石堆積在環(huán)空中，液體進(jìn)入篩管內(nèi)筒，再次經(jīng)過(guò)充填轉(zhuǎn)換器進(jìn)入套管環(huán)空后返至地面(見(jiàn)圖1)，水平段環(huán)空充滿礫石后結(jié)束。生產(chǎn)過(guò)程中，地層流體沿徑向流入調(diào)流控水篩管的距離短、接觸面積大、流動(dòng)阻力?。挥捎谒骄{(diào)流控水篩管控流單元間的距離相對(duì)較長(zhǎng)、環(huán)空橫截面積小，流體沿軸向流動(dòng)阻力大，控流單元間的流動(dòng)受到抑制。調(diào)流控水篩管可直接對(duì)所處位置的地層起到阻水穩(wěn)油的作用，實(shí)現(xiàn)水平段入流剖面的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，調(diào)流控水精度得到大幅度提高。

圖1 水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井管柱示意Fig.1 Pipe-string for completion techniques involving gravel-packing inflow-control screens in horizontal wells

水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：1)由于是用礫石充填層代替封隔器對(duì)水平段進(jìn)行封隔分段，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水平段無(wú)限級(jí)封隔；2)整個(gè)水平段布設(shè)了調(diào)流控水篩管，無(wú)需找水，水平段任意位置出水都可以自動(dòng)控水，對(duì)新增出水點(diǎn)不需進(jìn)行重復(fù)堵水；3)調(diào)流控水管柱無(wú)活動(dòng)部件，屬于機(jī)械控水，可靠性高。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

1) 調(diào)流控水篩管、上部充填封隔器和充填轉(zhuǎn)換器要同時(shí)入井并坐封，這對(duì)通井、刮管及完井管柱選擇提出了較高的要求。

2) 調(diào)流控水篩管的節(jié)流特性決定了無(wú)法采用高壓大排量攜帶礫石進(jìn)行充填，因而需在小排量下保證水平段環(huán)空礫石的充填效果，這對(duì)礫石優(yōu)選、充填方法選擇及充填完井相關(guān)參數(shù)的優(yōu)選提出了較高要求。

3) 進(jìn)行礫石充填時(shí)，調(diào)流控水篩管完井管柱有被砂埋堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。另外，上部輸入管柱與充填封隔器的連接部位發(fā)生泄露的風(fēng)險(xiǎn)較高，這對(duì)輸入管柱的選擇、充填工藝、水平段完井管柱的外徑形狀提出了特別的要求。

4) 調(diào)流控水篩管是水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)控水穩(wěn)油的核心，要求其既能滿足前期充填礫石的需要，又能滿足后期控液的需要，對(duì)篩管參數(shù)的選擇提出了較高要求。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 調(diào)流控水篩管的優(yōu)選

傳統(tǒng)調(diào)流控水篩管按照控水節(jié)流方式可分為螺旋通道式、節(jié)流嘴式和混合通道式等3種類型[9-10]。螺旋通道式調(diào)流控水篩管內(nèi)設(shè)有螺旋通道或彎曲通道，流體流過(guò)螺旋通道或彎曲通道時(shí)，通過(guò)摩擦作用產(chǎn)生流動(dòng)阻力，進(jìn)而產(chǎn)生附加壓降。其優(yōu)點(diǎn)是過(guò)流面積大、通道內(nèi)流速低；缺點(diǎn)是由于油水黏度差異較大，在底水突破后，易形成水流優(yōu)勢(shì)通道。節(jié)流嘴式調(diào)流控水篩管采用若干結(jié)構(gòu)尺寸預(yù)先設(shè)置好的噴嘴，通過(guò)節(jié)流作用產(chǎn)生附加壓降。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，入井之前可以根據(jù)井下情況通過(guò)調(diào)整噴嘴數(shù)量控制壓降；缺點(diǎn)是易受高速流體攜帶顆粒沖蝕且易發(fā)生堵塞?；旌贤ǖ朗秸{(diào)流控水篩管采用分散式逐步節(jié)流的原理，布置了一系列帶有流動(dòng)槽的隔板，流體流過(guò)由隔板形成的各個(gè)連續(xù)腔室時(shí)產(chǎn)生壓降。其優(yōu)點(diǎn)是流體通過(guò)流動(dòng)槽時(shí)，流動(dòng)面積相對(duì)較大，降低了沖蝕和堵塞的可能性；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。以上3種調(diào)流控水篩管均屬于被動(dòng)控水裝置，其尺寸在完井之前或在完井時(shí)設(shè)置好，一旦投入生產(chǎn)后，不能再進(jìn)行調(diào)節(jié)。

近年來(lái)，人們研制了具有主動(dòng)調(diào)流控水功能的調(diào)流控水篩管，能夠根據(jù)產(chǎn)液情況自動(dòng)調(diào)整附加阻力，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)流控水。主動(dòng)調(diào)流控水篩管有浮動(dòng)盤式和流道式2類。浮動(dòng)盤式調(diào)流控水篩管采用預(yù)先設(shè)置的活動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，通過(guò)活動(dòng)盤的上浮和下沉實(shí)現(xiàn)對(duì)流體入流通道的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)控制油水入流的目的。其優(yōu)點(diǎn)是控水針對(duì)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是核心控制部件浮動(dòng)盤的可靠性低。流道式調(diào)流控水篩管利用油水旋流運(yùn)動(dòng)勢(shì)能差異原理[11]，通過(guò)預(yù)設(shè)圓弧和分支流道對(duì)流入流體進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，具有流動(dòng)面積相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井要求調(diào)流控水篩管的可靠性要高，由于要在篩管外充填礫石，要求調(diào)流控水篩管具有自適應(yīng)能力。綜合考慮水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井的要求及各種類型調(diào)流控水篩管的特點(diǎn)，可選用節(jié)流嘴式調(diào)流控水篩管或流道式調(diào)流控水篩管。

2.2 完井參數(shù)的優(yōu)化

調(diào)流控水篩管完井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)井的井眼軌跡、井徑、地層滲透率和含油飽和度等參數(shù)，利用專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件，對(duì)水平井段合理劃分流動(dòng)單元，優(yōu)化設(shè)計(jì)每段篩管的節(jié)流性能，使各水平井段具有基本相同的生產(chǎn)能力，達(dá)到均衡產(chǎn)液的目的，以最大限度地提高油井產(chǎn)量，控制底水脊進(jìn)。對(duì)于由邊水和底水局部突進(jìn)引起的油井見(jiàn)水，調(diào)流控水篩管也能自動(dòng)控制出水量，使油井正常生產(chǎn)[12-13]。

設(shè)供油區(qū)內(nèi)平均油藏壓力為pr，將裸眼水平井段分為n段，第i段的井底流動(dòng)阻力為：

Δpwfi=Δpsi+Δpci+Δpfi

(1)

則第i段的有效生產(chǎn)壓差pi為：

pi=pr-(Δpsi+Δpci+Δpfi)

(2)

式中：Δpwfi為第i段的井底流動(dòng)阻力，MPa；Δpsi為第i段管外砂環(huán)中的滲流阻力，與所處地層的流量成正比，無(wú)砂環(huán)時(shí)Δpsi=0，有砂環(huán)時(shí)利用達(dá)西公式計(jì)算，MPa；Δpci為第i段調(diào)流控水篩管的流動(dòng)附加阻力，與調(diào)流控水篩管的性能及完井參數(shù)有關(guān)，其計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[14]，MPa；Δpfi為第1段至第i段篩管內(nèi)的流動(dòng)阻力，可根據(jù)管流流動(dòng)阻力公式求出，MPa；pi為第i段的有效生產(chǎn)壓差，MPa；pr為地層供油區(qū)內(nèi)平均油藏壓力，MPa。

要控制各段的產(chǎn)液量，就應(yīng)控制各段的有效生產(chǎn)壓差pi，也就是控制各段的井底流動(dòng)阻力Δpwfi。如果不考慮各分段Δpsi的差異，即可根據(jù)各段儲(chǔ)層的物性、流體特性及篩管的管內(nèi)流動(dòng)阻力優(yōu)化各段調(diào)流控水篩管的完井參數(shù)，以調(diào)節(jié)各段的生產(chǎn)壓差剖面和產(chǎn)液剖面，實(shí)現(xiàn)控水穩(wěn)油的目的。

2.3 充填礫石的優(yōu)選

在礫石充填過(guò)程中，由于調(diào)流控水篩管具有節(jié)流特性，需采用小排量穩(wěn)定攜砂充填技術(shù)進(jìn)行充填，因此礫石的密度要低。礫石充填后長(zhǎng)期處于高溫、高壓和高礦化度地層水環(huán)境下，這就要求礫石耐高溫、耐高壓擠壓和在高礦化度條件下的穩(wěn)定性好。通過(guò)對(duì)10多種應(yīng)用于鋼鐵、防砂、化工等多個(gè)行業(yè)的礫石在高溫、高壓和高礦化度條件下的穩(wěn)定性試驗(yàn)，優(yōu)選出了聚合物低密度礫石作為充填礫石，其性能參數(shù)為：密度1.00～1.05 g/cm3，粒徑0.2～0.4 mm，耐溫大于200 ℃，耐壓大于60 MPa，耐礦化度為18×104mg/L，破碎率不大于0.5%，酸溶解度不大于2.5%。

2.4 礫石充填層封隔性能評(píng)價(jià)

礫石充填層具有良好的封隔性能是實(shí)現(xiàn)水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井的關(guān)鍵，為此，進(jìn)行了以油、水為介質(zhì)的徑向和軸向的阻力測(cè)試試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)礫石充填層的封隔性能。礫石填充層封隔性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置如圖3所示。試驗(yàn)時(shí)將長(zhǎng)10 m的φ114.0 mm篩管插入到該裝置的φ190.5 mm模擬井筒內(nèi)，環(huán)空填滿礫石顆粒。

圖2 礫石充填層封隔性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置Fig.2 Testing devices for packing performances of the gravel-packing layers

分別從徑向和軸向試驗(yàn)裝置的流體入口泵入流體，對(duì)比流體通過(guò)礫石顆粒的徑向流動(dòng)能力和軸向流動(dòng)能力。試驗(yàn)結(jié)果為：

1) 黏度60 mPa·s的輕質(zhì)油分別從φ190.5 mm模擬井筒外的徑向和軸向流體入口注入環(huán)空，在壓差為4 MPa條件下測(cè)得輕質(zhì)油沿徑向通過(guò)礫石充填層的流量約為19 m3/d，沿軸向通過(guò)礫石充填層的流量約為0.06 m3/d，徑向流動(dòng)能力是軸向流動(dòng)能力的317倍。

2) 黏度為1 mPa·s的地層水分別從φ190.5 mm模擬井筒外的徑向和軸向流體入口注入環(huán)空，在壓差為2 MPa條件下測(cè)得地層水沿徑向通過(guò)礫石充填層的流量約為660.9 m3/d，沿軸向通過(guò)礫石充填層的流量約為1.9 m3/d，徑向流動(dòng)能力是軸向流動(dòng)能力的347倍。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，流體徑向通過(guò)礫石充填層的流動(dòng)能力是軸向通過(guò)礫石充填層的300余倍。這表明礫石充填層能夠在保證流體徑向流入井筒內(nèi)的前提下，阻止流體在環(huán)空內(nèi)的軸向流動(dòng)，起到了封隔器的作用。

2.5 礫石充填工藝

完井管柱下至設(shè)計(jì)位置后，投球加壓坐封充填封隔器，以密度為1.01～1.05 kg/L的清水為攜砂液攜帶礫石由輸入管柱注入，經(jīng)充填轉(zhuǎn)換器輸送至調(diào)流控水篩管與井壁間的環(huán)形空間，清水將礫石攜帶到位后，由于調(diào)流控水篩管具有過(guò)濾作用，礫石滯留在水平段環(huán)空內(nèi)形成封隔層，清水通過(guò)篩管進(jìn)入調(diào)流控水完井管柱內(nèi)部，再次經(jīng)過(guò)充填轉(zhuǎn)換器流至充填封隔器上部的輸入管柱與套管內(nèi)壁之間的套管環(huán)空，最后經(jīng)過(guò)套管環(huán)空進(jìn)入井口外的循環(huán)罐，完成一次充填循環(huán);不斷重復(fù)上述充填循環(huán)，直至水平段環(huán)空充填滿礫石為止[15-17]。泵注程序?yàn)樗骄[石充填調(diào)流控水篩管完井的核心，分為2個(gè)階段：第一階段是泵注排量不變，將礫石攜帶至井底；第二階段是泵注壓力不變，隨著由趾端至跟端逐漸填滿礫石，泵注排量逐漸降低。

在礫石充填過(guò)程中，由于調(diào)流控水篩管具有節(jié)流功能，也就增加了泵注清水流過(guò)每根篩管的阻力，迫使泵注清水將礫石攜帶至水平段趾端，提高礫石充填效果。另外，超低密度礫石顆粒充填后所形成的連續(xù)封隔層是由礫石顆粒緊密堆積而成的，顆粒之間不粘連，是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，如果后期作業(yè)需要取出調(diào)流控水篩管，可以通過(guò)反循環(huán)沖砂的方法將礫石沖出后，即可將控水管串從井筒中取出。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

塔河油田A水平井完鉆井深4 970.00 m，地層壓力47.29 MPa，油層厚度9.00 m，地層溫度107.6 ℃，地層滲透率390.3 mD，孔隙度21.1%，原油密度0.84 kg/L，原油黏度1.995 mPa·s，水平段長(zhǎng)約300.00 m。該井前期采用射孔完井，投產(chǎn)6年后，由于發(fā)生底水脊進(jìn)，含水率高達(dá)到94.7%，日產(chǎn)油只有1.7 t。為控制底水脊進(jìn)，調(diào)整水平井入流剖面，該井采用水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)進(jìn)行二次完井，利用水平井調(diào)流控水篩管的阻水穩(wěn)油特性達(dá)到控水穩(wěn)油、提高油井采收率的目的。根據(jù)該井水平段井眼軌跡、井徑及儲(chǔ)層的滲透率、孔隙度、吸液能力，確定了該井的調(diào)流控水完井參數(shù)、充填方式及礫石用量。該井調(diào)流控水篩管完井管柱自下而上為φ101.6 mm絲堵+φ101.6 mm調(diào)流控水篩管×340.30 m+φ148.0 mm充填滑套總程+φ148.0 mm頂部封隔器總成+φ148.0 mm坐封工具。完井管柱下至設(shè)計(jì)位置后，坐封頂部封隔器，加壓丟手后，開(kāi)始進(jìn)行小排量礫石充填。該井順利完成礫石充填調(diào)流控水篩管完井施工，然后下入生產(chǎn)管柱進(jìn)行求產(chǎn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 A水平井采用礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)前后的產(chǎn)能

Table 1 Productivities before and after the application of completion techniques involving gravel-packing inflow-control screens in horizontal Well A

時(shí)間節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)壓差/MPa產(chǎn)油量/(t·d-1)產(chǎn)水量/(t·d-1)產(chǎn)液量/(t·d-1)含水率，% 調(diào)流控水完井前2017390410947 調(diào)流控水完井后3287377464812 理論分析結(jié)果?3227624725963

注：* 為未采用水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)，只是提高生產(chǎn)壓差的理論計(jì)算結(jié)果。

從表1可以看出：A水平井采用礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)后，總產(chǎn)液量變化不大，產(chǎn)油量由1.7 t/d提高到8.7 t/d，提高了411.8%，含水率由94.7%降至81.2%，降低了13.5百分點(diǎn)；與只提高生產(chǎn)壓差相比，產(chǎn)油量由2.7 t/d提高到8.7 t/d，提高了222.2%，含水率由96.3%降至81.2%，降低了15.1百分點(diǎn)。由此可以看出，礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)能夠提高水平井產(chǎn)油量、降低含水率，起到穩(wěn)油控水作用，實(shí)現(xiàn)無(wú)限級(jí)控水增油完井。

4 結(jié)論與建議

1) 水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)可用于新井完井以及老井的二次完井，完井管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，在后期可以起出。

2) 采用超低密度礫石充填層對(duì)水平井段進(jìn)行封隔分段可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水平段的無(wú)限級(jí)封隔，達(dá)到無(wú)限制控水；采用調(diào)流控水篩管對(duì)地層出水進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，可以對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)控水，具有更高的控水增油效率。

3) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)可以提高水平井產(chǎn)油量，降低含水率，實(shí)現(xiàn)水平井控水穩(wěn)油生產(chǎn)的目的。

4) 建議進(jìn)一步深入開(kāi)展水平井調(diào)流控水篩管完井條件下的礫石充填工藝研究，完善礫石充填的效果，增強(qiáng)礫石充填層的封隔能力，提高水平井礫石充填調(diào)流控水篩管完井技術(shù)的控水增油效果。

[1] TOR E,ALPAY E,GORDON G,等.向井流動(dòng)控制裝置：改善流動(dòng)剖面[J].油田新技術(shù)，2009，21(4)：30-37. TOR E，ALPAY E，GORDON G，et al.The well flow control device-to improve flow profile[J].Oilfield Review，2009,21(4):30-37.

[2] 徐鑫.水平井控流篩管完井技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(3)：71-75. XU Xin.Development and application of flow control screen completion for horizontal wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(3):71-75.

[3] 趙勇，楊海波，何蘇榮.勝利低滲油田水平井篩管分段控流完井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40(3)：18-22. ZHAO Yong,YANG Haibo,HE Surong.Well completion technique with screen pipe controlling flow by segments in horizontal well of low permeability resevoirs in Shengli Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2012,40(3):18-22.

[4] 張國(guó)文，錢杰，劉鳳，等.水平井控水完井管柱研究與應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2013，41(3)：89-91. ZHANG Guowen,QIAN Jie,LIU Feng,et al.Research and application of the water control completion string for horizontal wells[J].China Petroleum Machinery,2013,41(3):89-91.

[5] 熊友明，劉理明，張林，等.我國(guó)水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40(1)：1-6. XIONG Youming,LIU Liming,ZHANG Lin,et al.Present status and development comments on horizontal well completion techniques in China[J].Petroleum Drilling Techniques,2012,40(1):1-6.

[6] OUYANG Liangbiao.Pratical consideration of an inflow-control device application for reducing water production[R].SPE 124154,2009.

[7] AL ARFI S A,MOHAMED O Y,KESHKA A A,et al.Inflow control device an innovative completion solution from “extended wellbore to extended well life cycle”[R].SPE 119599,2009.

[8] 王金忠，肖國(guó)華，陳雷，等.水平井管內(nèi)分段調(diào)流控水技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2011，39(1)：60-61，84. WANG Jinzhong,XIAO Guohua,CHEN Lei,et al.Research and application of the staged flow-regulating and water-control technology with screen or tubing in horizontal holes[J].China Petroleum Machinery,2011,39(1):60-61,84.

[9] 李良川，肖國(guó)華，王金忠，等.冀東油田水平井分段控水配套技術(shù)[J].斷塊油氣田，2010，17(6)：655-658. LI Liangchuan,XIAO Guohua,WANG Jinzhong,et al.Sectionalized water control matching technology of horizontal well in Jidong Oifield[J].Fault-Block Oil & Gas Field,2010,17(6):655-658.

[10] 強(qiáng)曉光，姜增所，宋穎智.調(diào)流控水篩管在冀東油田水平井的應(yīng)用研究[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40(4)：77-79. QIANG Xiaoguang,JIANG Zengsuo,SONG Yingzhi.Research and application of water control screenpipe in Jidong Oilfield horizontal well[J].Oil Field Equipment,2011,40(4):77-79.

[11] 趙崇鎮(zhèn).水平井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置研制與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2016，44(3)：95-100. ZHAO Chongzhen.Development and application of an autonomous inflow control device in horizontal wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2016,44(3)：95-100.

[12] 劉均榮，于偉強(qiáng).ICD/ICV井下流量控制技術(shù)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2013，42(3)：1-6. LIU Junrong,YU Weiqiang.Downhole inflow control technology with ICD/ICV[J].Oil Field Equipment,2013,42(3):1-6.

[13] 王慶，劉慧卿，張紅玲，等.油藏耦合水平井調(diào)流控水篩管優(yōu)選模型[J].石油學(xué)報(bào)，2011，32(2)：346-349. WANG Qing,LIU Huiqing,ZHANG Hongling,et al.An optimization model of completion strings with inner-located nozzle in horizontal wells coupled with reservoirs[J].Acta Petrolei Sinica,2011,32(2):346-349.

[14] 趙旭，姚志良，劉歡樂(lè).水平井調(diào)流控水篩管完井設(shè)計(jì)方法研究[J].石油鉆采工藝，2013，35(1)：23-27. ZHAO Xu,YAO Zhiliang,LIU Huanle.Technical research on well completion design with inflow control device (ICD) in horizontal wells[J].Oil Drilling & Production Technology,2013,35(1):23-27.

[15] 王超，張軍杰，劉廣燕.水平井分段控水完井試油技術(shù)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32(6)：446-449. WANG Chao,ZHANG Junjie,LIU Guangyan.The horizontal well section control water completion oil test technology[J].Journal of Oil and Gas Technology,2010,32(6):446-449.

[16] 鄭永哲，楊士明，于學(xué)良，等.大港灘海趙東區(qū)塊水平井裸眼礫石充填防砂完井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2009，37(4)：88-92. ZHENG Yongzhe,YANG Shiming,YU Xueliang,et al.Horizontal well open hole gravel packing sand control completion technique used in Zhaodong Block,Dagang Offshore[J].Petroleum Drilling Techniques,2009,37(4):88-92.

[17] 王登慶.水平井礫石充填防砂工藝技術(shù)研究[D].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，2008. Wang Dengqing.Research on gravel packing sand control for horizontal well[D].Dongying:China University of Petroleum(Huadong),School of Petroleum Engineering，2008.

[編輯 劉文臣]

Completion Techniques Involving Gravel-Packing Inflow-Control
Screens in Horizontal Wells

ZHAO Xu1,2,LONG Wu3,YAO Zhiliang1,2,PANG Wei1,2

(1.SinopecResearchInstituteofPetroleumEngineering,Beijing，100101，China；2.StateKeyLaboratoryofShaleOilandGasEnrichmentMechanismsandEffectiveDevelopment,Beijing，100101，China；3.EngineeringandTechnologyResearchInstitute,SinopecNorthwestOilfieldCompany,Urumqi,Xinjiang,830011，China)

Conventional completion techniques involving inflow-control screen in horizontal wells are characterized by short packing intervals,limited packing intervals,difficulties in the installation of packers in deep wells and other technical challenges.Under such circumstances,research has been conducted to develop completion techniques involving gravel-packing inflow-control screens in horizontal wells.Based on studies related to technical principles and technical challenges in completion techniques involving gravel-packing inflow-control screens in horizontal wells,the advantages and drawbacks of screens of various types were reviewed.Subsequently,screens with choke nozzles or those with flowing channels were deployed.In consideration of requirements for completion involving grave-packing inflow-control screens in horizontal wells，polymer gravels with lower densities were used as packing gravels.Tests were conducted to assess the packing performances of gravels.Relevant results showed the gravel-packing layers could effectively eliminate horizontal flow of fluids in the borehole.Consequently,the layers might serve as packers.By highlighting gravel-packing techniques,completion techniques involving gravel-packing inflow-control screens in horizontal wells were developed.Field applications were performed in the horizontal Well A in the Tahe Oilfield.Compared with those before application,the the well productivity was enhanced by 411.8%,where as the water-cut was reduced by 13.5percent.Research results showed the completion techniques involving gravel-packing inflow-control screens in horizontal wells could effectively enhance the accuracy of the screen to stabilize oil production and to minimize the water cut. Such innovative technologies may be deployed more extensively to enhance production performances.

horizontal well;screen pipe completion;gravel packing;water flow control;Tahe Oilfield

2016-05-11；改回日期：2017-04-25。

趙旭(1981—)，男，遼寧撫順人，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，2009年獲中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣井工程專業(yè)博士學(xué)位，高級(jí)工程師，主要從事井筒內(nèi)復(fù)雜流動(dòng)與控制、現(xiàn)代完井工程方面的研究。E-mail：zhaoxu46@163.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”課題六“海相碳酸鹽巖油氣井井筒關(guān)鍵技術(shù)(二期)”(編號(hào)：2011ZX05005-006-004)資助。

10.11911/syztjs.201704011

TE257+.3

A

1001-0890(2017)04-0065-06