水平井采油工艺技术的研究与应用

水平井采油工艺技术的研究与应用摘要：80年代后期进行的水平井科研攻关,促进了水平井开采技术的发展,取得可喜的成果。初步形成了不同类型油气藏水平井适应性筛选方法、深层特稠油油藏水平井开采技术、砂砾岩稠油油藏水平井开采技术、浅层超稠油水平井开采技术、低渗透油藏水平井开采技术、火山岩裂缝性油藏水平井开采技术和水平井物理模拟与数值模拟技术等7套技术,包括油藏地质研究、完井、射孔、测井、举升、防砂增产等主要技术。同时,在侧钻水平井中进行分段酸化,调剖堵水、冲砂技术也在现场试验成功。对水平井成功地进行了限流法压裂和暂堵法分段压裂,取得了施工技术的成功,也取得了油田应用的好效果。关键词：水平井；采油；工艺2目录1前言............................................................32国内外水平井应用概况.............................................12.1国外..........................................................12.2国内..........................................................13水平井采油工艺技术...............................................43.1人工举升方式..................................................43.2水平井采油技术................................................43.3水平井采油相关配套技术........................................53.3.1高含水油田控水稳油工艺技术................................53.3.2低渗透油田高效开采工艺技术................................53.3.3压裂技术...................................................63.3.4酸化技术...................................................73.3.5防砂技术...................................................73.3.6找水与堵水.................................................74．水平井采油工艺研究与应用.......................................84.1水平井流入动态及合理生产压差确定..............................84.2水平井生产参数的优化..........................................84.2.1水平井举升方式优选.........................................84.2.2举升工艺参数的确定.........................................84.3水平井储层解堵与改造探索研究.................................104.3.1措施优选..................................................104.3.2酸洗方案选择..............................................104.4水平井采油工艺的应用.........................................11结论.............................................................12参考文献.........................................................13致谢..........................................................1431前言二十世纪八十年代后期，由于水平井具有穿透油层长，泄油面积大、生产压差低、产量高、投资回收期短、经济效益显著等优点，受到国内各大油田重视，各油田相继开始了水平井技术研究。JS油田利用水平井技术开发始于1996年，成功完钻了G6P1井，但由于水平井开发初期经验和对油藏的认识不足，导致G6P1井投产后效果不理想。进入二十一世纪以来，随着国内外水平井技术的发展，JS油田加大了水平井的研究力度，2002年实施了油田自行设计施工的第一口水平井—AP1井，并且开发获得成功。到2007年，全油田水平井数已增至29口，原油产量达全油田生产水平的10%以上。水平井技术得到了迅速发展，水平井开发的油藏类型也在不断拓展，被用来开发低渗透薄层油藏、边底水油藏等等。水平井为油田的持续稳产发挥着越来越重要的作用。但由于水平井井身结构复杂，使采油工艺面临许多技术难题，水平井采油工艺及配套技术滞后于生产需要，主要表现在以下几个方面：（1）水平井完井试油受井身结构影响，其工艺技术较常规直井复杂；（2）水平井射孔工艺研究起步晚、起点低；（3）水平井采油技术滞后于生产，采油管柱组合等配套工艺还不完善，常规管柱、管材、井下工具无法满足相应的技术要求；（4）水平井措施改造、工艺技术实施难度大，如分层段开采工艺、增产增注工艺措施等；（5）水平井修井工艺方面滞后于生产，修井、作业施工复杂，如冲砂、打捞等。而国内外一些油田的相关技术已达到了一定的水平并取得了一定的成果和经济效益，因此有必要在本油田范围内开展水平井相关技术的研究，同时借鉴国内外油田的成功经验，形成适合于JS油田的水平井采油工艺及配套技术。12国内外水平井应用概况2.1国外国外的水平井技术主要应用在以下几种油(气)藏：薄层油藏、天然裂缝油藏、存在气锥和水锥问题的油藏、存在底水锥进的气藏。另外，水平井在开采重油、水驱以及其他提高采收率措施中也正在发挥越来越重要的作用。国外水平井技术发展有2大特点：一是由单个水平井转向整体井组开发，由水平井向多底井、分支井转变；二是应用欠平衡钻井技术，缩短钻井液对油层的浸泡时间，减轻对油层的伤害，加大机械钻速，减少井下矛盾，使水平井、分支井在较为简化的完井技术下达到高产。2.2国内中国是发展水平井钻井技术较早的国家之一，6o年代中期在四川打成磨3井和巴24井，限于当时的技术水平，这2口水平井未取得应有的效益。“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用，并在不同类型油藏进行了先导试验或推广应用，取得了很多成果。自1965年到1999年8月，国内总计完钻水平井293口，包括大多数油藏类型，绝大部分水平井较直井显示出巨大的优越性，且已取得显著的规模效益，如胜利油田的草桥地区和塔里木油田的塔中地区等。之后在2000年、2001年、2002年、2003年、2004年上半年中石油完钻水平井数量分别为26口、28口、5O口、68口、74口。塔里木油田是中石油应用水平井最多的油田。截至2003年底，共有139口，其中常规水平井110口，双台阶井24口，侧钻井5口；水平井、分支井日产油7046t，占全油田日产油量的49％。塔里木油区已开发主力油田油藏埋藏深(4000～6000m)、油层薄(50m)、油水关系复杂、地面条件恶劣，因此采取“稀井高产”的开发原则，这便为水平井的大规模应用创造了条件。自1995年1月第1口水平井TZ4—17一h4投产，水平井在塔里木油田得到了广泛应用，不仅以水平井为主高效开发了塔中4、塔中16、哈得4等新油田，在轮南、东河等老油田的综合调整中也取得了巨大成效；水平井不仅应用于采油、采气，还成功应用于哈得4油田薄砂层油藏注水，成为塔里木油田开发领域中一项成熟的关键技术，所形成的水平井开发技术主要有：优化设计、钻井地质跟踪与优化调整、采油工艺配套、动态分析等。冀东油田自2002年以2来，相继在柳102区块、高104—5、高63、庙北等浅层油藏部署常规水平井52口，侧钻水平井9口，已投产常规水平井42口，侧钻水平井1口，水平井井口日产油已达到1153t，占浅层油藏的63．7％。另外，还在高5、柳北等中深层油藏部署了水平井进行试验。水平井开发有效提高油层动用程度，提高单井产量，提高油藏采油速度，缩短开发周期，在油田快速上产中发挥决定性作用。同时，较好地解决浅层疏松砂岩油藏出砂和堵塞问题，有效控制油藏含水上升速度，使部分低效储量得到有效开发动用，平均提高油藏采收率5～10个百分点。(从已投产水平井的效果看，浅层油藏的水平井的单井投资是直井的1．8～2．8倍，)投产初期平均水平井单井产量是定向井的2．3～4．5倍。大庆油田到2004年10月，共完钻28口水平井和侧钻井，其中，正式投产约20口(2口井关井，6口井未投产，部分井的生产情况目前无法落实)。从2003年到目前新完井的水平井开发情况看，中区厚油层水平井挖潜的效果不好：2口井含水偏高(五厂、六厂)，1口固井质量差尚未投产(一厂)；外围以八厂为代表，情况好于中区：产能情况高于直井(直井产量2～3m／d)，完井的13VI水平井中，3VI井由于地面流程一直未完成，所以没有投产。但是，外围水平井的产能仍然偏低，八厂10口生产井中有5口的沉没度为0(液面在泵人口)。总的来说，大庆油田的水平井开发效果不是很理想。胜利油田是国内水平井技术发展最快、应用规模最大的油田，水平井数量占全国的80．5％，在生产实践中初步形成了一套比较成熟的水平井地质及油藏工程设计技术。截至2003年8月，胜利油田已累计钻水平井(含侧钻水平井)372口，累计产油4368×10t，取得了良好的挖潜增油效果。胜利油田水平井的发展可划分为2个阶段：1991—1994年为科技攻关试验阶段，针对稠油热采的特点逐渐形成一套从油藏类型筛选、精细描述剩余油分布、水平井轨迹优化设计到钻井采油工艺较成熟的水平井配套技术；1995年以后为大规模推广应用阶段，水平井设计从单一稠油油藏推广到常规原油物性的各类油藏，从老油田挖潜转向新区产能建设和老区调整共同发展。胜利油田在水平井的发展过程中，实现了设计理念的3个转移：第1个转移是水平井油藏类型的转移，由稠油油藏向常规油藏中的边、底水断块油藏、裂缝性油藏、整装高含水油藏、地层不整合油藏等多油藏类型发展，水平井在老油田挖潜增效、提高采收率中起到了巨大的作用。该转移的实现大大拓展了水平井设计及应用的范围。第2个转移是在常规油藏设计中，由单井设计转向老3油田区块的整体水平井改造，并同时兼顾了老油田挖潜和新区产能建设。第3个转移是随着钻井技术尤其是地质导向技术的发展，水平井设计由从6m以上的厚油层向3m以下的薄油层、薄互层转移。经过10多年的应用和发展，基本实现了水平井地质设计、钻井轨迹设计、跟踪分析的计算机化，为水平井的发展提供了良好的技术支撑。国内各油田经过几十年的开发后大部分主力区块的主要产层都进入高含水状态，在高含水油藏内剩余油分布零散，平面上主要分布在断层附近、微构造高点及井网不完善区域，正韵律油藏剩余油主要分布在油层上部。高含水油藏打的水平井可以采出正韵律油藏顶部和非主力油层的剩余油，改善老区块的开采效果。国内在高含水油藏中所钻的水平井主要有：胜利油田32口，塔里木油田5口，大庆油田7口。辽河油田截至2003年12月实施侧钻井1837井次。43水平井采油工艺技术3.1人工举升方式国内广泛采用的水平井人工举升方式是电潜泵和杆式泵。由于电潜泵能在井底压力下大排量举液，在水平井开采中会起到特别重要的作用，但为全面体现电潜泵水平安装的好处，必须考虑其特殊的应用准则，还需配备特殊的装置。用于水平井开采的电潜泵系统除了有常规开采所需的泵体、分离器、密封