水平井综合调堵技术的研究与应用

2022-09-11

一、区块概述

曙一区超稠油油藏截至2011年底, 曙光油田投产水平井139口 (不含馆陶) , 主要以稠油、超稠油为主, 2011年注汽53.0×104t, 年产油16.5×104t, 年油汽比为0.31。目前日产液1800t, 日产油545t, 含水70%。截止2010年底, 曙光油田水平井 (不含馆陶) , 累积注汽226.13×104t, 累产油65.93×104t, 阶段油汽比为0.29, 采注比为0.93, 阶段单井日产油为8.0t/d。

以兴隆台油藏为例, 目前已投产水平井65口, 19口高含水, 约占总数29.2%。从超稠油周期生产情况来看, 高含水是超稠油生产的另一特征, 分析其主要原因是: (1) 油井注汽吞吐过程中, 当蒸汽进入油层后, 遇冷凝结为高温水, 由于储层岩石斑状润湿或点状润的存在, 导致凝结水在岩石孔隙中的流动性遇阻, 成为束缚水以致部分冷凝水无法采出地面;由于注汽过程中的注汽压力较高, 造成地层破裂, 形成微小裂缝, 蒸汽进入微裂缝后, 在开井回采时, 油层压力下降, 微裂缝关闭, 使冷凝的热水无法采出, 造成油层积水。杜84兴I组水平井水平段动用不均衡, “脚尖”区域动用程度高, 地下存水量大, 油井高含水的问题突出。2011年底杜84兴I组七口水平井, 累注汽36.64万吨, 累采油9.86万吨, 累采水28.68万吨, 地下存水量7.95万方。区域内生产同层位直井地下存水14.06万吨, 合计地下存水22.01万吨。 (2) 水平井广泛应用于边底水油藏中, 能够扩大油藏渗流面积, 降低井筒周围压降, 从而延长无水采油期, 增大无水采油量。但在水平井开发边底水油藏过程中, 因吞吐轮次增加, 油层压力下降, 引起边底水侵, 从而导致油井高含水。既增加了采油成本[1], 也影响区块整体开发效果。

二、水平井调堵技术作用机理

在稠油直井中, 油井调剖和堵水, 是一项成熟热采配套工艺技术、是油藏稳产的有效手段[2,3], 但是稠油水平井和普通直井有本质性的区别, 由于水平井特殊的完井方式--筛管完井给分段堵水带来困难, 出水点压力高, 堵剂注入没有选择性, 使堵剂难以注入目标层段;筛管完井必然导致筛管外窜流, 原有水窜通道被封堵后, 在同一油层可能形成新的突破点或多个突破点, 使堵水措施失效, 堵水有效期短。为了抑制底水锥进, 油田科技工作者进行了许多有益的尝试[4]。经过大量室内实验研究, 研发水平井调堵技术。该技术利用化学堵水技术, 封堵管外油层水窜通道;采用机械堵水工艺, 封堵管内出水井段。并且根据具体井况, 进行两者的组合应用, 有效封堵, 恢复油井产能。同时配合多功能一体管柱可实现不同油藏的分段调堵, 适合较大规模推广应用。

1. 作用机理

(1) 管外封堵部分

管外封堵部分主要采用凝胶型堵剂, 主要由磺甲基聚丙烯酰胺、油溶性树脂、橡胶粉、纤维素、有机交联剂、热稳定剂及高温发泡剂组成[7~9]。聚丙烯酰胺和有机交联剂在一定时间内形成强度较大的凝胶。加入的油溶性树脂、橡胶粉和纤维素等固相, 对地层起到暂堵作用。凝胶溶解液中含有的高温发泡剂利用蒸汽作为气相发泡, 通过贾敏效应和岩石孔隙中泡沫的膨胀作用, 增大了水在孔隙介质中的流动阻力。同时, 泡沫液中的表面活性剂具有降粘、助排作用。

为保证堵剂封堵强度, 在凝胶中添加树脂颗粒, 提高堵剂的耐温性及封堵强度, 有效封堵水窜通道。并且树脂颗粒可完全通过0.3mm割缝筛管, 而不发生堆集堵塞。

(2) 管内封堵部分

设计研究水平井高温堵水封隔器Y445, 其工作原理是液体经进液孔进入活塞内腔, 随着压力升高启动活塞剪断坐封剪钉, 然后液体推动坐封活塞使卡瓦与套管锚定, 外密封胶筒与套管内壁封隔, 同时步进锁也行走到位, 完成最终锁定。当压力继续增剪断丢手剪钉与封堵部分分开, 实现丢手。需要打捞时, 下专用打捞工具抓住打捞头, 解封剪钉被剪断, 上提起出。主要技术特点:设有抗阻机构, 遇阻不坐封;丢开时不挺管柱, 丢开力小;解封时强制卡瓦复位, 解封可靠;打捞工具可退。

为了使堵水工具能安全有效的到达井底封隔位置, 必须对工具通过造斜段的安全尺寸进行合理的计算。我们根据井眼轨迹的参数, 通过理论计算公式确定出高温注汽桥塞长度在水平井安全尺寸, 确保工具下井安全。针对堵水工具在耐温性、安全性、稳定性几个方面要求对高温注汽桥塞的技术参数进行设计研究, 并结合超稠油水平井的井况对水平井堵水管柱合理的设计。

三、现场应用及效果分析

本项目2010年以来共进行现场实施12井次, 累计措施增油5976吨, 平均单井增油498吨, 产水下降了55560吨, 平均单井降水4630吨, 综合含水下降22%, 有效该善了水平井高含水问题。

1. 措施后油井注汽压力明显上升

统计实施该措施后12口井数据, 从注汽参数上看, 注汽压力平均上升2.3MPa, 注汽量每井上升56t。说明该技术起到了封窜调剖的作用.

2. 持续生产能力加强

总体来看, 措施后的12口井, 平均吞吐13轮, 平均单井周期产油1010吨, 产水2473吨, 与上周期同期生产对比, 平均单井产油量上升了498吨, 产水下降了4329吨, 综合含水下降了22%。油井措施后生产情况好于上周期同期.

摘要：目前稠油水平井主要采用蒸汽吞吐开采方式, 但在水平井开发边底水油藏过程中, 因吞吐轮次增加, 油层压力下降, 引起边底水侵, 从而导致油井高含水。严重制约了水平井产能的发挥。针对此问题以及水平井特殊的完井方式, 研发水平井调堵技术。该技术利用化学堵水技术, 封堵管外油层水窜通道;采用机械堵水工艺, 封堵管内出水井段。同时配合多功能一体管柱可实现不同油藏的分段调堵, 适合较大规模推广应用。

关键词：稠油,高温,调剖,堵水