水平井控水完井技术现状与发展趋势

近年来,水平井技术逐步大量应用,但水平井产量递减快,底水上升快,找水、堵水困难等问题也成为影响水平井长期稳产的关键问题。如何最大程度地保证水平段的各个部分能够均衡生产,实现控水已成为水平井开发中极其重要的课题之一。针对该问题,介绍了当前国内外现有的多种水平井控水完井技术,如分段变密度筛管控水完井、中心管控水完井、ICD控水完井、DWS控水完井、倾斜井筒控水完井等。智能化控水完井将成为水平井控水完井技术的发展趋势。     

基于有序聚类的水平井AICD控水完井分段方法

目前水平井分段完井时主要依靠现场经验进行分段,尚未形成完善的分段方法,制约了控水完井技术的应用。为此,基于有序聚类方法,结合水平井筒流入剖面,以延长无水采油期和提高累计产油量为目标,建立了水平井AICD控水完井分段方法。模拟分析某非均质底水油藏发现:在水平井配产2 000 m3/d的情况下,与均匀分段和按测井渗透率分布非均匀分段2种AICD完井方案相比,该分段方法对应的无水采油期分别为延长了0.86 d和缩短了1.76 d,累计产油量分别提高了0.20×104 m3和0.11×104 m3;与射孔完井相比,无水采油期延长了17.88 d,累计产油量提高了4.48×104 m3。渤海油田某底水油藏现场试验结果表明,该分段方法能够解决水平井底水锥进问题,提高累计产油量。该分段方法进一步丰富了水平井控水完井分段理论,为水平井AICD控水完井技术的推广应用提供了支撑。      

Ahdeb油田水平井控水完井及一体化耦合模型

Ahdeb油田上部主力层系采用水平井注采井网开发，前期取得了较好开发效果，但开发过程中部分井组稳产与高含水矛盾日益突出，亟需开展水平井调流控水研究。针对Ahdeb油田这类边水或注入水在高渗层或断层裂缝带突窜引起的水平井见水，基于不同钻遇储层特征，形成了水平井控水完井分类治理方案，并建立了一套同时适用于盲筛分段组合、中心管和ICD控水完井工艺的井筒-油藏一体化耦合数值模型。该模型重点考虑了水平井筒受多种作用力下的变质量流动过程，提高了单井的模拟和实际含水率匹配度。研究表明：对于根部见水的水平井，ICD完井及中心管完井均有较好控水效果，含水率从49.8%分别下降至37.8%和35.0%。完井控水装置的限流范围应略大于出水井段，才能有效控制含水率。调流控水装置下入时机应选择在水平井见水前，能够最大程度降低整个生产过程中的含水率，从而提高单井累产油量。     

水平井控水完井管柱的研究与应用

冀东油田早期多采用常规复合绕丝筛管完井方式对水平井进行开发,该完井方式单一,没有采取有效的水平井分段措施,笼统采油,最终导致水平井段过早水淹或报废。为此,研究了水平井控水完井管柱。该完井管柱采用调流控水筛管进行油层防砂,先期控水,保证各段出水均匀,能够延缓底水的锥进,延长水平井的采油寿命;利用遇油自膨胀封隔器对水平井段进行有效分隔,完井工艺简单,方便后期的分段作业;套管阀有效解决了防砂管与裸眼井壁间环空的洗井问题,保证了油层的解堵和顺利生产。冀东油田2口井的应用情况表明,用调流控水筛管防砂完井的井产油量明显高于用复合绕丝筛管完井的井,起到了很好的控水作用。     

水平井管内分段调流控水技术研究与应用

为了降低水平井含水质量分数,延长水平井生产寿命,研究了水平井管内分段调流控水技术。该技术可根据储层物性、生产动态或找水结果等资料确定每段下入调流控水筛管或油管,分别配置不同大小的油嘴,通过调节每段调流控水筛管的油嘴大小来控制每段的产液量,达到均衡产液的目的。水平井管内分段调流控水技术在L102-P2井的现场试验结果表明,下入调流控水筛管二次完井后,该井产液量由180 m3/d下降至130 m3/d,含水质量分数由99%下降为96%,日产油量上升并稳定在2.7 t左右,动液面由450 m下降至1450 m;日产气量由0增加至5 896m3,平均日产气达到3000 m3。     

渤海油田水平井稳油控水完井技术及应用

渤海某油田属于边底水油藏,由于长期注水、注聚造成层间矛盾突出,水平井边底水锥进,过早进入高含水期,无法充分发挥水平井的产液优势。针对该油田前期设计中底水迅速突进的问题,本文主要介绍了变密度筛管、中心管、ICD三种稳油控水技术的基本结构、控水原理及其在油田的应用效果,并通过先期投产的几口井进行了对比,验证了其控水效果良好,对于后续的推广起到了很好的促进作用。     

调流控水筛管在冀东油田水平井的应用研究

水平井是一种通过增加泄油面积来提高油井产量的开发手段,水平段轴向产液不均匀会造成水平井含水上升速度过快,影响油井的有效开发。开发研制了一种新型调流控水筛管,可通过设置不同直径的喷嘴使水平井各段均衡产液,局部见水后限制产水段的产液量,并对调流控水筛管的控水效果进行了现场应用。     

水平井砾石充填调流控水筛管完井技术

针对常规水平井调流控水筛管完井存在封隔器封隔长度短、封隔段数有限和深井封隔器下入困难等技术难点,开展了水平井砾石充填调流控水筛管完井技术研究。在分析水平井砾石充填调流控水筛管完井技术原理及技术难点的基础上,分析对比不同类型调流控水筛管的优缺点,选用节流嘴式调流控水筛管或流道式调流控水筛管;根据水平井砾石充填调流控水完井的要求,优选聚合物低密度砾石作为充填砾石,并通过试验评价了砾石充填层的封隔效果,结果表明,砾石充填层可以阻止进入井筒内流体的横向流动,起到封隔器的作用;给出了砾石充填工艺,形成了水平井砾石充填调流控水完井技术。该技术在塔河油田A水平井进行了现场试验,与试验前相比,该井产油量提高了411.8%,含水率降低了13.5百分点。研究结果表明,水平井砾石充填调流控水筛管完井技术可以提高调流控水筛管的调控精度,起到稳油控水作用,具有一定的推广应用价值。      

底水气藏水平井AICD控水完井技术优化

自适应流入控制装置(AICD)控水完井技术目前主要应用于油藏控水,针对气藏的AICD控水完井技术研究尚为空白,为此,开展了适用于气藏控水的新型流道型AICD的控水机理与流动特性分析,建立了塔河油田底水气藏新型流道型AICD控水完井的储集层—井筒耦合动态模型。利用正交试验分析优化了新型流道型AICD的结构参数组合,开展了新型流道型AICD控水完井的控水效果分析。结果表明,与常规射孔完井相比,新型流道型AICD控水完井造成的井底压力损失很小,对凝析油产量影响也很小;新型流道型AICD控水完井可延长底水气藏低产水采气期约365 d,预测20年的累计产水量降低约27%,近井地带含水饱和度普遍降低,具有较好的控水效果。新型流道型AICD控水完井可应用于底水气藏开发,实现控水稳气。     

海上油田水平井控水完井技术现状及发展趋势

水平井开发技术已在底水油藏、薄层油藏及低渗透油气藏的开发中得到了广泛的应用。但是,在油田实际生产过程中,水平井见水快、含水率高是一个普遍性的问题。介绍了海上油田出水现状、出水机理以及常用的中心管控水、ICD控水、AICD控水等几种控水技术。根据海上油田开发趋势,智能完井控水技术是未来主要的发展方向,具有很大的开发价值。     

疏松砂岩储层精细化分段控水技术研究与应用

疏松砂岩储层水平井开发过程中,由于储层非均质性等易导致过早见水,也加剧了地层出砂的风险。为解决水平井控水防砂技术难题,对颗粒型材料分段封隔技术进行了理论分析及渗流阻力试验,并对控水筛管进行了结构改进及充填试验。渗流阻力试验中,颗粒型材料充填后每根筛管的轴向渗流量约为径向渗流量的■,大幅降低了水的轴向窜流;结构改进后形成的可充填自适应控水筛管在50 L/min的低排量和8%的高砂比条件下可以实现轻质颗粒的饱和充填,对常规陶粒充填也具有良好的适应性。将以上两项技术组合形成疏松砂岩储层精细化分段控水技术并开展了现场应用。应用结果表明,该组合技术在保证防砂效果的同时,可以实现良好的控水效果,对疏松砂岩储层水平井具有较高的应用价值。     

水平井分段射孔优化技术

通过油层渗流方程与水平井筒流动方程的耦合建立射孔完井水平井向井流动模型,采用二分法与试算法相结合的方法求解,求得沿井筒方向的流量和压力分布.再用此模型方法研究水平井射孔段长度和射孔段位置对油井产能的影响,达到分段射孔优化的目的.对吐哈油田一口水平井的分析表明,油井产能随水平段射开长度的增加而增加,但不是呈线性增加,射开程度达到53%时.油井的产能已达到完全射开时的产能的80%;在射开程度相同的情况下,采用多段射开得到的产量大;采用一段射开时,越靠近指端射孔得到的产量越小.     

水平井调流控水筛管完井设计方法研究

分析了水平井调流控水筛管完井条件下流体由地层流入井筒的流动过程,建立了与油藏耦合的水平井调流控水筛管优化模型以及不同类型的控水装置节流压差计算模型。研究了静态模拟和动态模拟两种调流控水筛管完井参数优化设计方法,分析了两种设计方法的特点、区别及运用方式,指出综合运用静态模拟参数设计和动态模拟参数设计进行水平井调流控水筛管完井优化设计的方法。通过实例计算分析,验证了所建立模型和水平井调流控水筛管完井优化设计方法的可行性与适用性。该研究成果为水平井调流控水筛管完井优化设计提供了一定的理论基础。     

大港油田底水油藏水平井控水完井工艺

底水油藏水平井开发过程中存在底水脊进导致含水上升速度快、油井无水采油期短等问题。为此进行了水平段产液剖面分布规律及控水机理的分析,开展了水平井分段控水完井工艺研究。形成了2种不同封隔工艺的分段控水完井管柱,实现了筛管变参数设计,并通过合理控制初期生产压差,达到了稳油控水的效果,为同类型油井的开发提供了技术借鉴。     

海上油田全寿命控水完井技术研究及现场试验

为了解决海上油田砂岩底水油藏水平井开发过程中底水快速锥进的问题,在分析流入控制装置（ICD）和自动流入控制装置（AICD）控水完井技术的优势与不足的基础上,研究了海上油田全寿命控水完井技术。该技术结合ICD和AICD控水完井技术的优势,在油井投产初期通过抑制高渗段来均衡水平井水平段供液剖面,投产中后期通过“自动控制流量”来抑制水平段高含水段出液,实现自动控水,起到延缓油井含水率上升的作用。海上油田全寿命控水完井技术在X油田H油藏W1井进行了现场试验,与同油藏生产井对比发现,该技术对水平井开发过程中的含水率上升有抑制作用,值得扩大规模试验。      

底水油藏水平井控水完井优化设计方法

水平井在不同类型油气藏(气顶/底水/稠油/裂缝等)已逐步大量应用,暴露出的问题也日益突出,特别是底水油藏水平井产量递减快、底水上升快和找水控水困难等问题的出现,严重影响了水平井产能发挥和开采综合效益。文章在总结国内外底水油藏控水技术现状的基础上,从完井方法的选择、完井参数优化设计、完井产能评价以及控水技术对策等方面,综合阐述了底水油藏水平井控水完井设计理论、方法和应用。并建立了综合考虑水平井钻井污染、渗透率分布和井身轨迹的水平井压力剖面、产液剖面的预测方法,提出了适合我国底水油藏水平井控水分段完井技术措施,对于提高底水油藏开采技术水平具有重要意义。     

油藏耦合水平井调流控水筛管优选模型

根据质量守恒定律和动量定理,建立了与油藏耦合的水平井调流控水筛管优选模型。研究发现,相对于单纯的实施盲管段或调整嘴子大小的方式,实施管外封隔或在实施管外封隔的同时配合使用实施盲管段（或调整嘴子大小）的方式对产液剖面的调整幅度较大。由于高渗透带是主要的水淹带,同时又是主要的产液带,因此,过分限制高渗透带的产液量未必能取得较好的开发效果,因为在限制高渗透带产液量的同时也损失了产油量。在非均质油藏中,随着变异系数的增加,累积产油量减少;变异系数较大时,累积产油量减少的趋势更加明显;实施最优的调流措施时,累积产油量增加;当变异系数约为0.6时,调流的效果最好（增油量最大）,变异系数太小或太大调流效果均不明显。     

胜利低渗油田水平井筛管分段控流完井技术

为了延缓水平井筛管完井后期的含水上升速率、延长水平井生产寿命,胜利油田提出并推广应用了水平井筛管分段控流完井技术。水平井筛管分段控流完井的技术原理为:首先,要根据油井的油藏地质特征,利用管外封隔器将水平油层段合理分段,实现各个不同层系间的有效隔离;然后,利用数值模拟方法计算出油井合理的日产液量,根据油藏的物性参数制订产能分配方案、计算各段需要的渗流面积;最后根据计算结果在各段下入不同孔密或缝密的控流筛管,调节各段生产压差,使产层均衡供液,并控制底水均匀地向水平井筒推进。介绍了分段管外封隔器、变密度控流筛管、变密度割缝管等分段控流完井工具,及分段控流完井工艺。从推广应用至今,该完井技术已经在胜利油田及其所属外地区块的30余口水平井中进行了应用。应用结果表明,该技术稳油控水效果明显,油井含水率可比邻井同期下降10%,能实现各不同层系间的有效隔离、延长油井无水或低含水开采期。      

水平井变孔密分段射孔井简压降计算模型

射孔是水平井完井的主要方武，由于流体在水平井筒内的流动为变质量流，在水平井筒内必然因流体的流动而引起压力损失，主要包括摩擦压力损失、加速压力损失以及混合压力损失。以渗流理论和流体力学相关知识为基础，考虑地层流体和井筒流体的相互耦合作用以及现场的实际需要，提出了变孔密分段射孔的概念，推导出了水平井变孔密分段射孔的井筒压降模型，并分析了孔眼密度变化对水平井井筒压降的影响，为水平井新型完井方式的井筒压降计算提供了理论依据。