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(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300452)①

水平井開采是提高采收率的有效技術(shù)手段之一，在不同類型油氣藏(氣頂、底水、稠油、裂縫等)被廣泛應(yīng)用。由于自身儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)或開采過程生產(chǎn)壓差不均衡等問題，水平井在開發(fā)過程中暴露出的問題也日益突出，特別是底水油藏水平井，存在底水上升快、產(chǎn)量遞減快，且找水控水困難等問題，嚴(yán)重影響了水平井產(chǎn)能發(fā)揮和開采綜合效益[1-3]。針對(duì)目前大量水平井高含水的現(xiàn)狀，切實(shí)加強(qiáng)底水油藏控水增油、提高水平井開采效果及油田整體開發(fā)效益具有重要意義。目前，水平井普遍采用管外無封隔器的割縫篩管完井方式，國內(nèi)該類完井方式占70%，國外則達(dá)到90%[4-6]。針對(duì)此完井方式，水平井的控/堵水成為水平井治理的重點(diǎn)及難點(diǎn)，已成為影響水平井穩(wěn)產(chǎn)的重要技術(shù)瓶頸。

結(jié)合裸眼篩管完井水平井控水堵水工藝現(xiàn)狀，研究出一種適用于該完井方式的根部控水堵水管柱工藝。利用一趟管柱，實(shí)現(xiàn)ACP管外化學(xué)環(huán)空封堵分段，化學(xué)堵劑定點(diǎn)封堵及中心管控水的組合治水方式，既能避免單一的堵水措施有效期短、風(fēng)險(xiǎn)大等問題，又能實(shí)現(xiàn)一趟管柱情況下完成堵水、控水工藝的組合，有效減少現(xiàn)場(chǎng)施工中起下管柱的次數(shù)，極大地節(jié)約施工時(shí)效，減少施工成本，具有良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

1 堵、控水新工藝原理分析

針對(duì)水平井根部控水技術(shù)，研究出一套適合于目標(biāo)井儲(chǔ)層條件清楚，能夠確定出水層位的水平井堵、控水新工藝。此工藝將水平井化學(xué)堵水與機(jī)械控水工藝相結(jié)合，集成ACP環(huán)空化學(xué)封隔、定點(diǎn)化學(xué)封堵、中心管控水三種工藝技術(shù)，是一種綜合有效的堵、控水新工藝。

1.1 ACP環(huán)空化學(xué)封隔技術(shù)

割縫襯管完井是水平井最為常見的完井方式，一般在襯管與井筒壁面環(huán)空中沒有隔擋，不存在有效封隔，因此給水平井堵、控水的有效實(shí)施提出了巨大的挑戰(zhàn)。在對(duì)出水層位明確的條件下，本文工藝設(shè)計(jì)中，考慮利用ACP材料在環(huán)空形成化學(xué)封隔進(jìn)行有效封堵，為后續(xù)堵水作業(yè)提供條件。主要利用ACP材料的特殊性能(靜止后粘度可快速升高，防止“重力坍落”；具備高強(qiáng)度特性)，借助油管和封隔器，在割縫套管與井壁之間的環(huán)空適當(dāng)位置放置能夠形成化學(xué)封隔層的可固化液，形成不滲透的高強(qiáng)度段塞[7-8]，達(dá)到隔離環(huán)空區(qū)域的目的，如圖1所示。本文研究對(duì)象為水平井根部出水，只需要一個(gè)ACP與管內(nèi)封隔器配合即可。

圖1 ACP管外環(huán)空化學(xué)封隔技術(shù)原理

1.2 定點(diǎn)化學(xué)封堵技術(shù)

在ACP管外化學(xué)封隔的基礎(chǔ)上，配合管內(nèi)封隔器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)出水部位的有效封隔，可針對(duì)性地對(duì)出水部位進(jìn)行定位、定點(diǎn)注入化學(xué)封堵劑，克服堵劑籠統(tǒng)注入的局限及風(fēng)險(xiǎn)，提高施工效果[9]。針對(duì)水平井根部出水，選用ACP環(huán)空化學(xué)封隔+定點(diǎn)化學(xué)封堵的堵水技術(shù)，如圖2所示，堵水的同時(shí)可有效地保護(hù)產(chǎn)層，不影響水平井其他部分的產(chǎn)能釋放，此圖為此工藝的簡單示意圖。為達(dá)到理想的堵水效果，必須通過大量研究評(píng)價(jià)篩選出適合目標(biāo)井的化學(xué)堵劑，暫堵劑的性能直接影響堵塞水效果。

圖2 定點(diǎn)化學(xué)封堵技術(shù)原理

1.3 中心管控水技術(shù)

中心管控水工藝是在常規(guī)水平井完井(篩管、襯管或射孔完井)基礎(chǔ)上，向井眼中再掛上一根小于井眼直徑的油管(或者盲管與預(yù)孔管的組合管柱)，并用封隔器封堵跟端處小直徑油管和井眼之間的環(huán)空(如圖3所示)，從而改變井筒內(nèi)流體流動(dòng)方向，降低產(chǎn)水量較大井段的壓差，改善水平井流入剖面，如圖4所示，可達(dá)到延緩水脊上升和增油降水的目的[10-12]。本文研究過程中，考慮到目標(biāo)水平井已經(jīng)進(jìn)入高含水期，含水率達(dá)90%左右，單獨(dú)進(jìn)行定點(diǎn)化學(xué)封堵時(shí)，存在ACP封隔不住、化學(xué)封堵強(qiáng)度及有效期差的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致堵水效果差，為此綜合考慮將堵劑定點(diǎn)注入根部目標(biāo)層段，此后向水平段下入中心管，形成化學(xué)堵水與中心管柱聯(lián)作的新工藝。

在中心管柱設(shè)計(jì)過程中，必須根據(jù)目標(biāo)井的結(jié)構(gòu)、鉆遇情況、巖石和流體性質(zhì)以及生產(chǎn)特征等情況，預(yù)測(cè)不同中心管結(jié)構(gòu)、中心管長度、中心管管徑對(duì)產(chǎn)液剖面及其均勻度的影響，推薦適合目標(biāo)井最優(yōu)的中心管實(shí)施方案。

圖3 中心管示意(跟端)

圖4 加入中心管前后的流入及壓力剖面

2 工藝管柱簡介

要實(shí)現(xiàn)ACP環(huán)空化學(xué)封隔、定點(diǎn)化學(xué)封堵、中心管控水3種工藝技術(shù)的集成，形成高效、省時(shí)的堵、控水新工藝，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，必須改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)工藝管柱，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成化學(xué)堵水、機(jī)械控水聯(lián)作。為此，根據(jù)目標(biāo)井實(shí)際問題，研制出一種新管柱，能夠有效實(shí)現(xiàn)裸眼篩管完井方式下水平井根部堵水控水一體化工藝的要求。本文所介紹工藝管柱屬于個(gè)例，實(shí)際使用中可根據(jù)單井情況，靈活調(diào)整中心管結(jié)構(gòu)或下入其他配套井下工具以到達(dá)最優(yōu)的控水需求。

2.1 管柱結(jié)構(gòu)

本文所述的裸眼篩管完井水平井根部控水堵水工藝管柱結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1—丟手；2—定位密封；3—K344型液壓膨脹封隔器；4—定壓注入閥；5—K344型液壓膨脹封隔器；6—單流閥；7—引鞋；8—油管短節(jié)。

2.2 工作原理及方法

1) ACP環(huán)空化學(xué)封隔。

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)(如圖6)，選擇根部出水層段下方的合適位置(一般選取隔夾層或差油層)，調(diào)整定位密封以下油管短節(jié)長度，確保定位密封插入頂部封隔器后2個(gè)K344型膨脹封隔器的位置分別位于隔夾層或差油層的上下方。井口一定壓力泵注ACP段塞，使2個(gè)K344型膨脹封隔器坐封。當(dāng)壓力超過定壓注入閥設(shè)定的開啟壓力時(shí)，ACP段塞通過定壓注入閥注入至目的層段。完成注入后，井口停泵泄壓，使2個(gè)K344型膨脹封隔器膠筒回收、解封，關(guān)閉定壓注入閥。

2) 化學(xué)堵劑定點(diǎn)封堵。

上提管柱至圖6中根部出水層段，井口一定壓力泵注化學(xué)堵劑，使2個(gè)K344型膨脹封隔器坐封。當(dāng)壓力超過定壓注入閥設(shè)定的開啟壓力時(shí)，堵劑通過定壓注入閥注入至目的層段，井口停泵泄壓，使2個(gè)K344型膨脹封隔器的膠筒回收、解封，關(guān)閉定壓注入閥。

3) 中心管控水。

下放管柱，使定位密封插入頂部封隔器。丟手并生產(chǎn)時(shí)，保留圖6中的生產(chǎn)層段，原擠注管柱充當(dāng)根部控水中心管。

1—丟手；2—定位密封；3—K344型液壓膨脹封隔器；4—定壓注入閥；5—K344型液壓膨脹封隔器；6—單流閥；7—引鞋；8—油管短節(jié)。

按照上述操作方法，3種工藝的組合實(shí)施，首先可以實(shí)現(xiàn)一趟管柱，完成ACP管外化學(xué)環(huán)空封堵分段，化學(xué)堵劑定點(diǎn)封堵及中心管控水的組合治水方式，避免了常規(guī)施工中的多次起下管柱，極大地節(jié)約施工時(shí)效，減少施工成本。此外，化學(xué)堵水與中心管柱控水相結(jié)合，能夠有效確保措施效果，控制根部水錐，不僅對(duì)出水層位進(jìn)行了封堵，也改變了井筒內(nèi)流體流動(dòng)的滲流方式及壓力分布，可有效改善流入剖面，起到雙重保險(xiǎn)的作用。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

目標(biāo)區(qū)塊以巖性構(gòu)造復(fù)合油藏為主，主要發(fā)育3種油藏類型：構(gòu)造塊狀油藏、構(gòu)造層狀油藏和巖性油藏，其整體受構(gòu)造控制，高部位油層發(fā)育，低部位油層薄。

目標(biāo)井A 2004-07投產(chǎn)，采用水平井進(jìn)行開發(fā)，?177.8 mm優(yōu)質(zhì)篩管完井。截止2012-01，綜合含水已經(jīng)為91.8%，而采出程度僅10.1%，如果沒有適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施，勢(shì)必過早關(guān)井。通過油藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)及測(cè)試分析，確定該井根部為主要出水層段，在2012—2014年，嘗試過多次堵水控水作業(yè)，選用化學(xué)暫堵劑均為CESP材料凝膠體系。但是，多次嘗試后出現(xiàn)暫堵效果差、堵水困難、堵水成功率低的現(xiàn)象，化學(xué)堵水的成功率只有20%左右。采用中心管控水，使含水率下降約5%，成功率在60%左右，但有效期只有幾個(gè)月。在多次堵控水作業(yè)嘗試后，2014年采用復(fù)合堵控水工藝，作業(yè)后含水量降低20%以上，目前仍在有效期范圍內(nèi)，有效期超過8個(gè)月。因此，此工藝相對(duì)常規(guī)堵、控水工藝具有成功率高、有效期長且操作簡單方便，具有良好的現(xiàn)場(chǎng)推廣價(jià)值。

4 結(jié)論

1) 目前，部分水平井暴露出高含水的問題，含水率高達(dá)90%以上，嚴(yán)重影響油田的開發(fā)效果，而常規(guī)化學(xué)堵水方法成功率低，中心管柱控水能力有限且有效期短，必須研制出高效、可行的堵控水新工藝。

2) 本文介紹了一種集成ACP環(huán)空化學(xué)封隔、定點(diǎn)化學(xué)封堵、中心管控水三種工藝技術(shù)于一體的化學(xué)堵水、機(jī)械控水聯(lián)作新工藝，此組合新工藝的實(shí)施能有效提高對(duì)裸眼篩管完井水平井根部出水治理效果。

3) 為實(shí)現(xiàn)化學(xué)堵水、機(jī)械控水聯(lián)作新工藝的有效實(shí)施，針對(duì)目標(biāo)井對(duì)工藝管柱進(jìn)行改進(jìn)，形成了由丟手、定位密封、K344型液壓膨脹封隔器、定壓注入閥、單流閥、引鞋、油管短節(jié)構(gòu)成的新管柱結(jié)構(gòu)。此工藝管柱能夠?qū)崿F(xiàn)一趟管柱完成ACP化學(xué)分段、化學(xué)堵劑定點(diǎn)擠注及中心管控水3種工藝組合，節(jié)約施工時(shí)效，減少施工成本。

4) 此堵控水新技術(shù)具有實(shí)施成功率高、控水有效期長，且工藝管柱結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)場(chǎng)操作方便等優(yōu)點(diǎn)，具備很好的現(xiàn)場(chǎng)推廣價(jià)值。

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[1] 張瑞霞, 王繼飛, 董社霞, 等. 水平井控水完井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 鉆采工藝, 2012, 35(4): 35-37.

[2] Henriksen K H，Augustine J，Wood E． Integration of new open hole zonal isolation technology contributes to improved reserve recovery and revision in industry best practice[R]．SPE 97614，2005．

[3] 周忠亞, 陳愛平. 用常規(guī)工具在水平井中進(jìn)行分離擠堵的嘗試[J]. 石油機(jī)械, 2002, 30(5): 46-47.

[4] 魏發(fā)林, 劉玉章, 李宜坤, 等. 割縫襯管水平井堵水技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 石油鉆采工藝, 2007, 29(1): 40-43.

[5] 張勇, 駱向杰, 黃新業(yè), 等. 擠注封堵管柱在塔河油田水平井的應(yīng)用[J]. 石油鉆采工藝, 2009, 31(1): 105-107.

[6] MAKKIA, REDHA H, SALEH A, et al. Rigless water shut-off experience in Offshore Saud i Arabia[R]. SPE 81443, 2003.

[7] 劉暉, 李海濤, 山金城, 等. 底水油藏水平井控水完井優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 鉆采工藝, 2013, 36(5): 37-40.

[8] 周趙川, 陳立群, 高尚, 等. CESP 水平井環(huán)空化學(xué)封堵工藝在渤海油田的應(yīng)用[J]. 斷塊油氣田, 2013 (3): 400-402.

[9] 顏明, 田藝, 宋立志, 等. 海上油田篩管完井水平井分段控水技術(shù)研究與先導(dǎo)試驗(yàn)[J]. 中國海上油氣, 2013, 25(5): 57-60.

[10] Arangath R, Mkpasi E E. Water shut-off treatments in open hole horizontal wells completed with slotted liners[C]//SPE/ICoTA Coiled Tubing Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 2002.

[11] Uddin S, Dolan J D, Chona R A, et al. Lessons Learned from the First Openhole Horizontal Well Water Shutoff Job Using Two New Polymer Systems-A Case History from Wafra Ratawi Field, Kuwait[C]//Middle East Oil Show. Society of Petroleum Engineers, 2003.

[12] 張舒琴,李海濤,韓歧清,等.中心管采油設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,2010,32(2): 62-64.