水平井找水測試技術(shù)在姬塬油田的研究及應用

陳志剛

（中國石油長慶油田分公司第八采油廠，陜西西安 710021）

長慶油田采油八廠從2011年開始使用水平井開發(fā)超低滲透油藏，初期平均單井產(chǎn)量5 t，隨著投產(chǎn)時間的延長，單井產(chǎn)量降低，有的水平井含水突然升高。目前共有水平井49口，開井45口，主要生產(chǎn)層位為長 4+5、長 7，平均單井日產(chǎn)液 5.90 m3，日產(chǎn)油 2.61 t，含水47.3%。目前有12口水平井高含水，占水平井總數(shù)的25.5%，現(xiàn)在水平井高含水已經(jīng)成為制約水平井有效開發(fā)超低滲透油田的瓶頸。

1 水平井出水的特點及類型

1.1 水平井出水特點

（1）水平井含水上升快，容易造成油層過早水淹：由于水平井井段與油層保持水平，因此水平井容易大量產(chǎn)水，而且出水上升較快，甚至導致整個油井過早水淹。

（2）水平井容易底水脊進，誘發(fā)水錐出現(xiàn)：在有些油藏中水油流度比較高，泄油通道上的含水飽和度稍有上升就會誘發(fā)含水大幅度升高，一旦含水升高，原油產(chǎn)出率急劇降低。如果有底水存在，當水平井以較高速率生產(chǎn)時，更容易誘發(fā)水錐出現(xiàn)。

（3）水平井流體流動速率低，通過測試技術(shù)找水較困難：水平井流體流動速率低，常規(guī)的測井方法無效，常規(guī)流量測井儀測試無法準確測出流量大小。

1.2 水平井出水類型

水平井出水類型與直井不同，分為底水脊進和裂縫突進兩種類型。

1.2.1 底水脊進 底水油藏在水平井開采過程中，由于生產(chǎn)壓差與采出程度不均等原因，井筒周圍產(chǎn)生的壓降使油水界面變形成錐形上升，會導致邊水與底水水竄，使油井水淹，大量出水不出油。底水錐進的油藏初期以點狀見水為主，由于底水能量充足，導致水平井很快水淹。

通常當水平井產(chǎn)量增加時，水層的水就會越過油水界面向油層中侵入，錐體就升高，超過一定采油量時，錐體就升高到井底，在此之后，水就大量涌入井筒，生產(chǎn)壓差越大，錐進越嚴重。

1.2.2 裂縫突進 對于裂縫型油藏，采取水平井開發(fā)，可以提高天然裂縫的鉆遇率，獲得比常規(guī)直井高數(shù)倍的產(chǎn)量，而裂縫突進的油藏在開采初期是油的通道，隨后油層壓力降低，裂縫就變成了水的通道。這種類型的水平井見水后，含水驟增，產(chǎn)油量則迅速降低。

2 水平井找水工藝技術(shù)

水平井水淹后必須迅速采取措施，本廠主要采用產(chǎn)液剖面和機械式找水兩種方法找出水平井出水點，然后根據(jù)測試數(shù)據(jù)結(jié)果進行下步的堵水措施[1]。

2.1 利用水平井產(chǎn)液剖面測井測試

產(chǎn)液剖面測井資料是在油井正常生產(chǎn)條件下，獲得儲層有關(guān)產(chǎn)液性質(zhì)的信息，測井參數(shù)主要包括[2]：自然伽馬，磁性電位，井溫，壓力，持水率，流量，流體密度等。國外各大測井公司針對水平井都推出了相應的測量儀器，這些測量儀器和方法受水平井流型影響較小，目前國外的水平井生產(chǎn)測井儀以斯倫貝謝公司的Flow Scanner測試儀器為代表，該儀器是斯倫貝謝公司專門為大斜度井和水平井設計的產(chǎn)液剖面測井儀；Flagship測試儀器是斯倫貝謝公司最新研發(fā)的水平井生產(chǎn)剖面測試儀器，這個儀器可以實現(xiàn)復雜水平多相流流態(tài)下的產(chǎn)液剖面測量。

利用渦輪流量或者示蹤流量計算分層產(chǎn)量，利用持水率曲線結(jié)合實驗室圖版計算分層產(chǎn)液性質(zhì)，井溫，壓力曲線用來定性分析產(chǎn)出段，自然伽馬和磁性定位曲線用來深度校正，了解井內(nèi)管柱結(jié)構(gòu)。

2.2 水平井分段生產(chǎn)測試找水技術(shù)

這種技術(shù)為長慶油田多年技術(shù)研發(fā)成果，主要由采油泵、安全接頭、接箍倒角油管、開關(guān)器、扶正器與封隔器和導向絲堵組成，油管下部連接有采油泵，采油泵下連接安全接頭，安全接頭下部連接油管，油管連接到油井的水平段。在水平段，油管的下端連接接箍倒角油管，下端依次連接有開關(guān)器、接箍倒角油管、扶正器與封隔器、接箍倒角油管、最下端連接有導向絲堵。使得找水測試與采油生產(chǎn)為一體。

水平井分段生產(chǎn)測試技術(shù)的找水原理為用封隔器封隔生產(chǎn)層段，水平井的井下分段依次生產(chǎn)，通過地面計量液量，化驗含水監(jiān)測壓力追蹤封隔器密封狀況。原理（見圖1）。

這個找水技術(shù)在實現(xiàn)找水的同時，完成產(chǎn)液、壓力剖面測試。

此種水平井找水技術(shù)的關(guān)鍵工具為[3-5]：智能開關(guān)器、皮碗封隔器和彈性扶正器或逐級解封Y441封隔器。智能開關(guān)器主要用于水平井井下?lián)Q層段生產(chǎn)，皮碗封隔器和Y441封隔器主要用于水平段各層段有效封隔和安全解封。

主要采用兩種找水工藝管柱（見圖2，圖3）。

圖2工藝管柱操作方便、施工簡單，起下鉆安全性高，四級以上層段受限。

圖3工藝管柱封隔性能好，可多級應用，逐級解封，施工周期長。

2.3 拖動管柱快速找水工藝

圖1 水平井分段找水原理圖

圖2 “皮碗封隔器+智能開關(guān)器”測試管柱圖

圖3 “Y441封隔器+智能開關(guān)器”測試管柱圖

針對油套環(huán)空返液水平井，從趾部到跟部拖動封隔器逐一卡封，觀察、計量井口出液情況，判斷出水位置；單井找水時間縮短到1 d～2 d（見圖4）。

3 應用實例分析

3.1 池平1水平井產(chǎn)液剖面測試

基本情況：池平1為延10油藏的一口水平井，延10層五段射孔后抽汲求產(chǎn)，日產(chǎn)純油36.9 m3。2011年11月投產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)后日產(chǎn)液7.59 m3，日產(chǎn)油5.80 t，含水9.1%，動液面1 237 m，沉沒度273 m。2013年4月中旬含水出現(xiàn)上升趨勢，為控制含水上升，4月下旬將沖次下調(diào)至2.5次，但隨后含水未能得到控制，5月9日化驗含水100%，加密核實，含鹽基本穩(wěn)定（65 464 mg/L），該井位于油藏邊部，分析認為生產(chǎn)參數(shù)過大，導致底水上升。

產(chǎn)液剖面測試：2013年9月通過產(chǎn)液剖面測井找出出水段，為下步措施提供依據(jù)，提高單井產(chǎn)量。中國石油測井公司采用美國GE公司MAPS成像測井系列、英國Sondex公司PLT多參數(shù)測井系列和西安奧華公司生產(chǎn)的SWFL中子壽命測井系列利用“Mule Downhole Tractor”（水平井爬行器）進行了測井施工。

產(chǎn)出剖面測井儀器:爬行器+扶正器+GR（自然伽馬）+QPC（磁定位、壓力）+RAT（陣列電阻率成像儀）+SAT（陣列流量儀）+CAT（陣列電容持率儀）+CTF（溫度、持水）+CFBM（連續(xù)渦輪）。

圖4 油套環(huán)空返液水平井找水管柱圖

表1 產(chǎn)液剖面測試結(jié)果

測試數(shù)據(jù)結(jié)果：綜合MAPS陣列測井成像數(shù)據(jù)輔以全井眼測試數(shù)據(jù)進行約束，計算各產(chǎn)點產(chǎn)量（見表1）。

產(chǎn)液剖面測試顯示，第二個射孔段（2 210.00 m～2 218.00 m）和第四個射孔段（2 332.00 m～2 340.00 m）為主產(chǎn)層，其中第二個射孔層有少量油產(chǎn)出，產(chǎn)液量為2.66 m3/d，其中油0.48 m3/d，含水 82.00%，第四個射孔層產(chǎn)液量1.83 m3/d，含水100%；第三個射孔層（2 290.00 m～2 298.00 m）產(chǎn)液量次之，液量1.16 m3/d，含水100%，第一個和第五個射孔層少量產(chǎn)水，分別為0.32 m3/d和 0.57 m3/d。

3.2 元平110-11水平井拖動管柱快速找水

基本情況：元平110-11井為長4+5油藏的一口水平井，采用分段多簇體積壓裂改造工藝，改造7段，加砂 205 m3，排量2.6 m3/min，入地液量 1 508.1 m3。壓裂第七段出現(xiàn)溢流，關(guān)井后油壓穩(wěn)定在6.7 MPa，套壓6.5 MPa。2013年11月17日下泵投產(chǎn)，初期平均日產(chǎn)液15.6 m3，含水100%，測試前平均日產(chǎn)液14.2 m3，含水100%，累積產(chǎn)水5 583 m3?；灪}6 000 mg/L～7 800 mg/L（長4+5 水型 CaCl2，含鹽 50 000 mg/L～60 000 mg/L），分析為注入水。

測試工藝：元平110-11井射孔壓裂7段2 160.0 m～2 170.0 m；2 230.0 m～2 240.0 m；2 290.0 m～2 300.0 m；2 370.0 m～2 380.0 m；2 440.0 m～2 450.0 m；2 510.0 m～2 520.0 m；2 580.0 m～2 590.0 m。

本次找水測試將其劃分為四個組合進行抽汲找水測試：

第一個組合為噴點1~7：封隔器卡封位置：2150.0m；

第二個組合為噴點1~6：封隔器卡封位置：2218.0m；

第三個組合為噴點1~4：封隔器卡封位置：2347.0m；

第四個組合為噴點1~2：封隔器卡封位置：2475.0m。

由于下管柱過程中油套管均返液，后決定將單封拖動管柱抽汲法找水改為單封拖動管柱自流法找水，通過遞減法計算每段產(chǎn)液量及含水率，判斷主要出水層段。

管柱結(jié)構(gòu)從上到下依次為：工具油管+倒角油管+開關(guān)器+皮碗封隔器（兩膠筒口向上）+油管扶正器+倒角油管+篩管+倒角油管+導向絲堵。

測試原理：采用開關(guān)器+皮碗封隔器+眼管的工藝管柱，依次封隔相應的噴點組合，通過抽汲判斷組合噴點產(chǎn)液情況，確定出水層段：下測試管柱時，開關(guān)器打開，確保測試管串能夠順利下井；測試時開關(guān)器關(guān)閉；封隔器卡封位置依次為2 150.0 m、2 218.0 m、2 347.0 m、2 475.0 m。

測試數(shù)據(jù)結(jié)果：根據(jù)封隔器卡封不同位置，油套管返出液量測試結(jié)果分析認為，噴點5為主要出水層段、噴點6也為出水段，具體數(shù)據(jù)（見表2）。

4 結(jié)論與建議

（1）水平井產(chǎn)液剖面測試需要結(jié)合井眼軌跡以及流量等資料綜合分析，陣列流量計與全井眼流量計受液量和井眼軌跡影響，尤其對于長慶油田的低滲、低壓特點，水平井特低滲透油層段對產(chǎn)液剖面測試數(shù)據(jù)質(zhì)量影響較大。

表2 拖動管柱找水各位置返液量錄取情況

（2）水平井拖動管柱快速找水工藝技術(shù)操作方便、施工簡單，起下鉆安全性高，找水時間短，主要測試數(shù)據(jù)為水平井分段產(chǎn)液量，數(shù)據(jù)相對單一，不需要復雜的數(shù)據(jù)模擬軟件分析解釋，工藝技術(shù)測試成本低。

（3）這兩種找水新技術(shù)為解決水平井高含水問題提供了新思路、新方法，找水工藝的使用應綜合考慮油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及經(jīng)營成本，采取適合的測試技術(shù)，高質(zhì)量的測試數(shù)據(jù)為水平井下步堵水措施提供了依據(jù)。