張譯 張慶華 徐立前(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067)

0 引言

南海東部油田主要以水平井開發(fā)為主，水平井雖然具有大產(chǎn)液量，低生產(chǎn)壓差的優(yōu)勢，但是隨著油田開發(fā)的不斷深入，由于地層非均質(zhì)性強，油水黏度比大以及底水錐進、邊水侵入等因素，水平井出現(xiàn)了含水上升快，產(chǎn)油量遞減大等問題，穩(wěn)油控水形勢非常嚴峻。為解決油田進入特高含水期提產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)難題，在調(diào)研國內(nèi)外水平井控水、堵水技術和經(jīng)驗的基礎上，創(chuàng)新設計了水平井二次分段改造工藝方案，可以通過在原水平段篩管(或打孔管)外精確定點擠注管外化學封隔器對在產(chǎn)井水平段進行管外分隔二次完井，配合中心管串封堵水平出水井段部分，充分釋放高含油井段產(chǎn)能，達到降低產(chǎn)液及含水率，充分動用井筒剩余油儲量的目的。X油田是南海東部首個自營開發(fā)的海相砂巖油田，以底水油藏為主，具有儲層面積大、油層薄、避水高度小，儲層滲透率高的特點，主要以水平井方式開發(fā)。投產(chǎn)10年，X油田已進入特高含水開發(fā)期。結合X油田油藏特點，本油田設計了1口在產(chǎn)水平井進行二次分段，實施定向堵水的措施井。經(jīng)分析研究地質(zhì)資料、測井資料和開展配伍性實驗，油井水平產(chǎn)層段非均質(zhì)性較強、投產(chǎn)后有含水突升情況、測井結果顯示水平段中部為主要出液段、趾端剩余油飽和度較高，油層溫度適宜，管外化學封隔器(ACP)材料與地層流體配伍性良好，為實現(xiàn)水平井二次分段改造定向堵水提供了絕佳條件。

1 技術原理

水平井管外分隔控堵水就是結合水平井井段間非均質(zhì)性，采用ACP技術，向管外環(huán)空注入化學物質(zhì)，使其在局部環(huán)空形成高強度不滲透的固體阻流環(huán)，即管外化學封隔器，再配合管內(nèi)機械封隔器，對水平段進行分隔式二次完井，將高含水產(chǎn)液段封隔，充分釋放高含油飽和度井段產(chǎn)能，達到控水增油的增產(chǎn)措施目的。為實現(xiàn)水平井管外分隔控堵水增產(chǎn)措施，本油田篩選了一口投產(chǎn)10年的水平井，在調(diào)研國內(nèi)水平井控水、堵水技術和經(jīng)驗的基礎上，設計了一套適合水平井的管外分隔控堵水方案，并從ACP材料的選擇及適應性評價，地面到井筒整個ACP注入的施工工藝技術關鍵點，水平分段智能完井中心管柱設計等方面著手，提出了方案設計和作業(yè)實施要點。

2 水平井管外分隔控堵水措施工藝設計要點

2.1 ACP優(yōu)選

水平段封隔的關鍵在于材料對水平環(huán)空的完全充填。為此，需要材料在油藏條件下具備“剪切變稀，靜止瞬間增稠”的高觸變特性，并能在可控的時間內(nèi)，由觸變流體形成高強固體。

2.1.1 ACP材料優(yōu)選

具有良好觸變性，滿足水平井作業(yè)需求；固化后軸向壓差大(0.8MPa/m)；不受井液礦化度影響，有效期長。

2.1.2 配伍性實驗評價

ACP材料與海水、井液配伍性好；ACP材料與暫堵劑、破膠劑等工作液配伍性好。

2.1.3 過篩管能力評價

以目標井相同防砂精度篩管進行ACP材料通過能力評價，磨阻增加約10%。

2.1.4 固化時間評價

ACP材料固化對溫度極其敏感，考慮動管柱作業(yè)受工作液影響可能造成井底溫度波動，通過調(diào)整ACP材料性能，確保在低于油層正常溫度10℃時ACP可凝固，處于正常油層溫度時凝固時間不低于5h，確保施工安全。

2.2 地層化學暫堵工藝設計

X油田是海相砂巖油田，地層滲透率高，根據(jù)以往相同油層生產(chǎn)井的作業(yè)井史經(jīng)驗，井筒漏失大于60m3/h。為排除井筒漏失影響，保證ACP精準擠注至目的井段，首先需對水平段進行化學暫堵，待ACP作業(yè)結束后再進行地層解堵。本井選用UltraFLO暫堵液體系，UltraFLO暫堵劑體系有配套解堵劑，在X油田有良好的應用實踐，并經(jīng)過試驗確認與本次涉及的各工作液配伍性良好。UltraFLO配方：海水+燒堿2kg/m3+純堿1kg/m3+PFSTARFLO 25kg/m3+PF-VIS-B 8kg/m3。

2.3 ACP擠注服務管柱設計

2.3.1 管柱結構

管外化學封隔器(ACP)擠注服務管柱主要由：圓頭盲堵+打孔管+單向閥+K344膨脹式封隔器(2個)+打孔短節(jié)+定壓閥+K344膨脹式封隔器(2個)+捕球器等組成，如圖1所示。

2.3.2 工作原理

如圖1所示，2、3兩個K344封隔器可以實現(xiàn)水平井管外化學封隔器材料定位放置，另兩個K344封隔器1、4可以有效防止ACP材料管外繞流。下面以建立一個ACP為例說明工作原理。

圖1 管外化學封隔器(ACP)擠注作業(yè)服務管柱圖

(1)下鉆至盲管段，鉆桿內(nèi)正打生產(chǎn)水，試驗K344封隔器是否工作正常，如果可以起壓，且泵壓快速上漲，確認K344封隔器狀態(tài)良好；(2)繼續(xù)下鉆至設計位置，試擠測地層吸收量后，正循環(huán)依次泵入清洗液、隔離液、ACP化學膠塞、隔離液，投入固井橡膠球，繼續(xù)泵入頂替液，碰壓后停泵，起鉆；(3)候凝：ACP固化對溫度極其敏感，ACP固化時間過短會帶來“灌香腸”的作業(yè)風險，考慮到工藝安全，設置地層溫度下ACP固化時間大于5h；(4)驗封：下ACP注入管柱，使2、3兩個K344封隔器位置位于ACP兩端，通過前后移動和正打壓檢驗ACP的位置和長度，壓力3.0MPa起壓為合格。

2.4 注入泵服系統(tǒng)設計

2.4.1 根據(jù)井筒實際優(yōu)化鉆具組合設計

優(yōu)化鉆具組合，減少頂替量，由常規(guī)的5-1/2″鉆桿+3-1/2″鉆桿復合鉆具改為全井筒3-1/2″鉆桿，所需頂替量由24m3減少為8m3，作業(yè)時間大大縮短，擠注ACP作業(yè)更安全，頂替量把控更精準。

2.4.2 引用特殊隔離球，ACP注入更精準

自制捕球器，引入固井用橡膠球，橡膠球具有良好的伸縮性，可有效減少高黏度ACP在鉆桿內(nèi)的掛壁影響，并且隔離ACP與頂替液，避免混漿影響ACP材料化學性能，橡膠球進入捕球器后進行碰壓，防止出現(xiàn)過頂替。

2.4.3 優(yōu)化地面泵服系統(tǒng)

整個化學封隔器ACP注入過程涉及4種工作液，且為保證作業(yè)安全，作業(yè)時效要求很高。為了滿足安全作業(yè)需求和完成措施工藝關鍵點，優(yōu)化設計地面泵服系統(tǒng)如圖2，下面以一個ACP擠注流程為例說明工作原理。

(1)打開5、6號閥，其余閥門關閉，泥漿泵大排量泵入清洗液沖洗目標井段；(2)打開1、2、4號閥，其余閥門關閉，固井泵分別泵入隔離液、ACP和隔離液；(3)打開1、3號和TIW閥，其余閥門關閉，注入頂替液，頂替橡膠球至前段隔離液，待橡膠球入捕球器碰壓，停泵完成整個注入流程。整個注入工程只需要進行簡單的閥門倒換即可完成各種工作液的有序注入，安全快捷，并完全滿足工藝實施關鍵點的各項要求。

圖2 地面泵服流程

3 現(xiàn)場應用

A井為一口水平井，采用168mm優(yōu)質(zhì)篩管裸眼完井，最大井斜89.7°。為高滲砂巖儲層，水平段非均質(zhì)性較強、油層溫度80℃。根據(jù)測試結果，需對水平段進行管外分隔分段控制產(chǎn)液剖面，封堵中部高含水井段，單采趾端，釋放趾端高含油井段產(chǎn)能，后期根據(jù)生產(chǎn)情況再實現(xiàn)根指合采。ACP擠注位置數(shù)據(jù)見表1。

表1 A井ACP擠注位置數(shù)據(jù)表

3.1 主要施工步驟

(1)Ф244.5mm套管刮管、試壓；(2)Ф168mm篩管通井、地層化學暫堵；(3)下ACP擠注服務管柱，擠注ACP1、ACP2；(4)Ф168mm篩管刮管、洗井；(5)下ACP擠注服務管柱進行驗封；(6)下入水平分段智能完井中心管柱；(7)下生產(chǎn)管柱，啟泵投產(chǎn)。

3.2 應用效果

A井措施后投產(chǎn)含水由97%左右下降至92.5%，測試日產(chǎn)油由原來的63m3增加到120m3，增油量將近翻倍。在增油的同時，該井減少外排水640m3/d，既減少了化學藥劑的使用，也為平臺其他生產(chǎn)井提液增產(chǎn)創(chuàng)造了空間。

4 結語

水平井二次分段改造工藝設計準確把握了管外化學封隔器選型、施工服務管串設計、地面泵服流程設計和水平分段智能完井中心管柱設計等關鍵點，可以安全、簡單、低成本的實現(xiàn)水平井定向堵水的目的，為類似定向控、堵水措施井作業(yè)設計提供了可借鑒經(jīng)驗。

本井通過實施水平井二次分段改造進行定向堵水，取得了較好的控水增油效果，下步應繼續(xù)跟蹤措施后生產(chǎn)效果，總結分析海相砂巖水平井產(chǎn)液規(guī)律，可在類似油井推廣應用。