水平井梯度復(fù)合控水技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用

張永磊

中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司（天津 300459）

隨著渤海油田勘探開發(fā)的逐步深入，水平井、大位移井、分支井等高難度的復(fù)雜井蓬勃發(fā)展，然而水平井由于自身特點(diǎn)，相對(duì)于直井來說很難區(qū)分出出水點(diǎn)，更加容易出現(xiàn)含水率上升快，高含水甚至水淹的情況，導(dǎo)致油井產(chǎn)油量急劇減少。目前，渤海油田水平井普遍采用裸眼篩管完井方式，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控水工藝。利用夾層、ACP管外化學(xué)封隔對(duì)水平段進(jìn)行分段，下入生產(chǎn)控制器控水管柱，進(jìn)行分段找、控水。通過機(jī)械與化學(xué)組合治水，既能避免單一的堵水措施有效期短、風(fēng)險(xiǎn)大等問題，能夠有效減少現(xiàn)場(chǎng)施工中起下管柱的次數(shù)，極大提高了作業(yè)時(shí)效，節(jié)約了成本，具有良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

1 環(huán)空化學(xué)封隔（ACP）技術(shù)

1.1 ACP的原理及特性

環(huán)空化學(xué)封隔（ACP）技術(shù)是借助油管和跨式封隔器，在篩管外與井壁之間的環(huán)空定向注入可形成化學(xué)分隔層的固化液，靜置一段時(shí)間，凝固后可形成不滲透的高強(qiáng)度段塞，阻礙流體在環(huán)空中的流動(dòng)，達(dá)到隔離環(huán)空的目的。ACP材料具有以下特性：

1）觸變特性。ACP 材料在高剪切狀態(tài)下流動(dòng)性好、靜止?fàn)顟B(tài)下能夠迅速形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而避免重力的不利影響，對(duì)水平環(huán)空實(shí)現(xiàn)有效封隔。

2）可控膠凝性。加入引發(fā)劑后，ACP 會(huì)由觸變流體成為高強(qiáng)度黏彈固體，且隨著引發(fā)劑濃度的增加，ACP 的膠凝時(shí)間會(huì)減少，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求，控制膠凝時(shí)間。

3）抗壓強(qiáng)度高。膠凝后的ACP 具有較強(qiáng)的抗壓能力，在有機(jī)玻璃管內(nèi)，化學(xué)封隔器段塞在0.8 MPa/m 下，未發(fā)生滑移，說明ACP 具有較高的抗壓強(qiáng)度，能夠滿足一般條件下的封堵作業(yè)。

4）熱穩(wěn)定性。膠凝后的ACP 在90 ℃條件下，1.5 年內(nèi)穩(wěn)定；130 ℃條件下，5 個(gè)月內(nèi)強(qiáng)度保留率88.6%，說明ACP具有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

1.2 ACP擠注工藝

擠注管柱由帶孔圓堵、單流閥、2 個(gè)K344 壓力膨脹式封隔器組成，封隔器之間是定壓注入閥，再往上是定位密封，如圖1所示。通過精確配管，使定位密封插入頂部懸掛器行定位，K344封隔器位于隔夾層（篩管短節(jié)）的上下兩根盲管內(nèi)，注入ACP藥劑時(shí)，由于單流閥的阻流作用，地面達(dá)到3 MPa以上泵壓時(shí)，注入閥開啟，同時(shí)K344 封隔器在壓力作用下膠皮膨脹，座封在盲管上，ACP 藥劑通過注入閥，經(jīng)由短篩管注入到防砂管柱與地層的環(huán)空。擠注完成后，井口停泵泄壓，K344封隔器膠皮回收，上提即可解封，上提管柱至頂部封隔器以上，在30～50 m3/h范圍內(nèi)大排量反循環(huán)沖洗，充分循環(huán)2個(gè)井筒容積，將管柱內(nèi)殘留的ACP藥劑循環(huán)返出。

圖1 ACP注入管柱示意圖

2 纜控分層采油控水技術(shù)

2.1 纜控分層采油控水管柱工藝原理

電纜控制分層采油控水管柱主要由生產(chǎn)管柱和分層控制管柱兩部分組成，根據(jù)油藏需要，先用ACP 管外封隔將水平井射孔層分成兩個(gè)或兩個(gè)以上生產(chǎn)層段，每個(gè)層段對(duì)應(yīng)放置一個(gè)生產(chǎn)控制器，生產(chǎn)控制器可錄取井下分段流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，通過電纜上傳給地面控制器存儲(chǔ)并顯示。通過數(shù)據(jù)采集和分析，得出各個(gè)層段的的生產(chǎn)情況。同時(shí)，也可以根據(jù)油藏需要，由地面控制器給生產(chǎn)控制器發(fā)送指令調(diào)節(jié)其水嘴開度，從而實(shí)現(xiàn)分段配產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)各層段的均衡采出。

2.2 纜控分層采油控水工藝管柱設(shè)計(jì)

纜控分層采油控水工藝管柱（圖2）從下到上依次設(shè)置有圓堵、2#生產(chǎn)控制器、1#隔離封隔器、1#生產(chǎn)控制器、定位密封、滑套、工作筒、Y 接頭，堵塞器投入后與工作筒配合，Y接頭另一側(cè)連接電泵系統(tǒng)，Y 接頭之上為常規(guī)過電纜封隔器和井下安全閥，鋼鎧電纜隨管柱一起下入，電纜纜芯與生產(chǎn)控制器連接，實(shí)現(xiàn)通信，電纜固定在管柱表面，穿過采油樹之后，連接到地面的地面控制器，地面控制器與上位機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接，上位機(jī)含操作軟件，由上位機(jī)發(fā)送指令，并傳遞給對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)控制器，生產(chǎn)控制器按照指令動(dòng)作，進(jìn)行開度調(diào)節(jié)。生產(chǎn)控制器有開度傳感功能，開度大小可以在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示；另外，生產(chǎn)控制器設(shè)置有流量、壓力、溫度傳感器，需要監(jiān)測(cè)哪個(gè)生產(chǎn)控制器對(duì)應(yīng)的參數(shù)，只需在上位機(jī)上操作即可，參數(shù)由上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)顯示。

圖2 纜控分層采油控水管柱示意圖

為了更好地保護(hù)電纜，防砂段采用73.025 mm（2?"）短油管，同時(shí)配合專用的電纜保護(hù)接箍，將電纜固定于油管表面。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

1）地面完成井下各層產(chǎn)量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，無需動(dòng)管柱或鋼絲、電纜等作業(yè)。

2）生產(chǎn)控制器油嘴開度大小可無級(jí)調(diào)控，精確滿足油藏產(chǎn)量調(diào)節(jié)要求。

3）每一層的產(chǎn)液量、壓力和溫度均可實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)，流量可邊測(cè)邊調(diào)。

4）一趟管柱即可實(shí)現(xiàn)分段測(cè)試、找水、堵水、配產(chǎn)等目的。

5）可針對(duì)某一層進(jìn)行酸化、調(diào)剖等作業(yè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 基本井況

實(shí)驗(yàn)井為渤海油田旅大油礦一口水平生產(chǎn)井，裸眼篩管完井，位于油田高部位，純油層，采出程度低，潛力大；2011年2月18日投產(chǎn)，日產(chǎn)液85 m3，不含水。2016 年3 月故障停泵，2016 年8 月復(fù)產(chǎn)后含水95%左右。該井井含水呈現(xiàn)階梯式上升（8 個(gè)月無水采油期），由于油水黏度比大，地層水容易發(fā)生指進(jìn)，導(dǎo)致油井局部見水，含水快速上升。

該井局部出水嚴(yán)重，采出程度低，含水高，亟需開展找控水作業(yè)，改善開發(fā)效果。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程

1）洗壓、井，拆采油樹，起原井生產(chǎn)管柱。

2）下通井沖洗管柱，大排量反循環(huán)沖洗防砂段。

3）下入ACP擠注管柱。

4）擠注ACP 段塞。①試注，排量13 m3/h，壓力12 MPa，試注完畢進(jìn)行ACP 段塞注入；②擠注清洗液20 m3，排量8～10 m3/h，壓力9～10 MPa；③擠注隔離液0.75 m3，排量10 m3/h，壓力10 MPa；④擠注ACP 段塞1.65m3，排量8 m3/h，壓力10 MPa；⑤擠注隔離液0.75 m3，排量8 m3/h，壓力10 MPa；⑥擠注頂替液12.8 m3，排量6～8 m3/h，壓力8～10 MPa，注入完畢；⑦上提擠注管柱90 m，提至頂部封隔器以上，反循環(huán)清洗管柱內(nèi)外殘留的ACP材料，關(guān)井候凝12 h。

5）驗(yàn)封。下擠注管柱到3 060～3 090 m 的ACP段塞的不同位置，正打壓2 MPa×10 min，穩(wěn)壓不降，驗(yàn)證封堵效果良好。

6）下入纜控分層采油控水管柱，座采油樹，啟泵投產(chǎn)。

3.3 應(yīng)用效果

通過對(duì)渤海油田旅大油礦某井控水措施前后生產(chǎn)情況對(duì)比可以看出（表1），產(chǎn)液量明顯降低，產(chǎn)油量變化不大，產(chǎn)水量大幅降低，控水效果有了明顯的改善，含水率略有降低。后期可通過調(diào)節(jié)生產(chǎn)控制器水嘴開度，嘗試各種狀態(tài)下的產(chǎn)出狀況，若增油效果仍不明顯，可對(duì)高含水層段實(shí)施化學(xué)堵劑堵水。水平井梯度復(fù)合控水技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，既能避免單一的堵水措施有效期短、風(fēng)險(xiǎn)大等問題，又能能夠有效減少現(xiàn)場(chǎng)施工中起下管柱的次數(shù)和鋼絲、電纜作業(yè)產(chǎn)生的作業(yè)費(fèi)用；極大提高了作業(yè)時(shí)效，預(yù)計(jì)節(jié)約成本300萬元，具有良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

表1 某井控水措施前后生產(chǎn)情況對(duì)比

4 結(jié)論

1）采用化學(xué)封隔與纜控分層組合治水方法，實(shí)現(xiàn)一趟管柱情況下完成找水、控水作業(yè)，能夠有效減少現(xiàn)場(chǎng)施工中起下管柱的次數(shù)，極大提高了作業(yè)時(shí)效，節(jié)約了成本，具有良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

2）該工藝可實(shí)現(xiàn)水平井分段開采功能，解決了井斜大無法進(jìn)行鋼絲、電纜作業(yè)的問題，相較于傳統(tǒng)機(jī)械丟手分采管柱，可有效控制各層產(chǎn)液量。

3）對(duì)于每一層的產(chǎn)液量、壓力和溫度均可實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)，流量可邊測(cè)邊調(diào)，方便可靠，對(duì)提高水平井單井產(chǎn)量，穩(wěn)油控水具有重要意義。