胜利油田水平井分段完井采油技术与应用

胜利油田水平井分段完井采油技术与应用发言人：张峰胜利油田分公司采油工艺研究院一、前言二、水平井分段筛管完井技术三、水平井分段射孔优化技术四、水平井分段采油技术内容提纲胜利油田水平井射孔参数优化及检测技术五、结论与下步工作一、前言年投产井数累计投产井数年产油累计产油年投产井数累计投产井数年产油累计产油至2009年底，胜利油田投产水平井1595口，累油1470×104t。水平井技术已经成为提高储量动用率、油田采收率和单井产能的有效手段。2009全年投产水平井406口，年产油279×104t，水平井为油田持续稳定发展发挥了重要作用。1.胜利油田水平井开发概况胜利油田水平井发展概况图一、前言2.水平井完井方式适应性不断增强提高了油井的完善程度，降低了完井成本筛管完井裸眼完井固井射孔完井2007年前水平井完井方式2007－2009三年完成的水平井完井方式统计裸眼1,0%打孔筛管68,6%割缝筛管23,2%固井射孔283,26%滤砂管裸眼完井711,66%主导完井方式一、前言油藏非均质性增强，全井段开采导致水平段动用程度不均；3.水平井开发面临新的问题与挑战水平段生产压差不均，易导致局部边底水脊进；筛管完井水平井高含水后，找堵水难度较大。水平井水平段产液分布示意图由于选井条件下降和油藏情况日趋复杂，水平井开发面临新的问题与挑战。一、前言4.技术对策针对不同完井方式，采用分段完井，分段采油。优势－延缓边底水脊进－利于后期采取堵水措施－提高均匀动用程度和采收率筛管完井分段筛管完井固井射孔完井分段射孔完井分段筛管完井分段射孔完井分段采油一、前言二、水平井分段筛管完井技术三、水平井分段射孔优化技术四、水平井分段采油技术内容提纲胜利油田水平井射孔参数优化及检测技术五、结论与下步工作二、水平井分段筛管完井技术分段完井优化设计油藏参数钻井轨迹电测资料分段依据水平段长度分段数量卡封位置设计参数均衡生产分段措施水泥充填长胶筒封隔器遇油遇水膨胀封隔器长胶筒管外封隔器二、水平井分段筛管完井技术1.长胶筒管外封隔器分段完井工艺该技术是在完井阶段下入管外封隔器，投产时，利用酸洗涨封一次管柱将封隔器涨封，起到分段生产的目的。优点：技术成熟，操作简单，费用低。适用性：油层段有泥岩夹层的、非热采水平井。工艺原理二、水平井分段筛管完井技术长胶筒管外封隔器的研制公称直径最大外径mm内径mm总长度m胶筒长度m中心管钢级密封压力MPa耐温℃连接螺纹mmin14051/217812410-129-11P1103015051/2LCSG178720615910-129-11P110301507LCSG长胶筒管外封隔器技术参数采用两端固定，不连续钢片的设计，既增加了胶筒的长度，又保证了加长胶筒的充分膨胀，提高了环空密封压力。室内试验表明完全可满足分段需要。二、水平井分段筛管完井技术2.水泥充填长胶筒封隔器分段完井工艺该技术是在完井阶段下入长胶筒（胶筒2-3m）管外封隔器，投产时利用水泥涨封管柱将封隔器涨封，并在封隔器中充填水泥，使封隔器井段凝固后形成一段水泥环，起到分段生产的目的。优点：充填水泥的的封隔器可以提高密封可靠性，并可以应用于热采井。适用性：长井段水平段、热采水平井。工艺原理二、水平井分段筛管完井技术内管注水泥膨胀工具的研制节流短节定位短节变常规水力胀封为水泥浆胀封，提高了封隔能力和封隔器使用寿命形成的水泥实体可承压120MPa以上，而清水胀封只承压35MPa。二、水平井分段筛管完井技术3.遇油遇水膨胀封隔器分段完井工艺可降低完井的复杂性和施工风险，具有自修复功能。引进与自主研发相结合工艺原理国外技术：应用：国外在Norway的Grane等油田广泛应用，分层裸眼防砂完井和筛管分段完井。特点：降低完井的复杂性和施工风险。二、水平井分段筛管完井技术遇油遇水膨胀封隔器的研制自主研发：研制了橡胶试件，室内试验达到预期效果；完成了遇油/水膨胀封隔器分段完井的施工工艺设计。目前已达到的技术指标：胶筒膨胀后耐压：≥5MPa胶筒耐温：≥120℃胶筒膨胀率：≥200%目前，胜利钻井院研制的遇油遇水膨胀封隔器在车1－平1井进行了初步应用，耐温90℃。二、水平井分段筛管完井技术4.现场应用可实现2～3段的水平井分段完井，截止2009年底，在胜利油田共应用22井次。曲9块主要的储层为馆陶组和沙四下段为主，地质储量为1228×104t，含油面积为6.8km2。投入开发以来情况，投产水平井7口，累油1.4×104t，经济效益显著。典型井例－曲9－平2井分段完井二、水平井分段筛管完井技术生产情况：初期日液13.8t/d，日油10.8t/d,平均含水22%。累油4412t，目前合采，生产正常。4.现场应用油藏情况：孔隙度29.1%，渗透率601×10－3μm2；地面原油粘度303-1047mPa·s，压力系数0.99。钻井情况：A靶点比B靶点高2.67m，油水界面距B靶点较近，极易见水。完井方式：分2段裸眼防砂完井一、前言二、水平井分段筛管完井技术三、水平井分段射孔优化技术四、水平井分段采油技术内容提纲胜利油田水平井射孔参数优化及检测技术五、结论与下步工作一、水平井射孔参数优化设计技术三、水平井分段射孔优化技术针对固井射孔完井水平井，主要采用水平井分段变密度射孔优化，进行控水稳油；针对低渗透水平井分段压裂，开展了射孔参数对压裂施工工艺影响的初步研究。水平井分段变密度射孔水平井压裂射孔优化控水稳油要求分段变密度射孔完井针对储层的非均质性，通过改变射孔密度，即高渗区低射，低渗区高射，实现控水稳油。分段变密度射孔控水机理分段变密度射孔完井示意图生产压差一、水平井射孔参数优化设计技术1.水平井分段变密度射孔的优势（一）水平井分段变密度射孔优化技术建立了水平射孔井筒流动数学模型，研究结果表明：水平井射孔程度存在一个最优的控制范围；射孔位置越靠近水平段跟部产量越大；打开80%油层可获96%的产能，打开60%可获90%的产能。一、水平井射孔参数优化设计技术（一）水平井分段变密度射孔优化技术2.水平井分段变密度射孔优化设计一、水平井射孔参数优化设计技术1～17根：管壁周围全部有油，部分内孔被油堵死。18～21根：管壁一侧有油，另侧无油，油量逐渐变少。最后4根：滤砂管干净，无油。面120-平1井打捞滤砂管该井水平段出油主要在前部84mm(射孔段总长的60%)，中部出油量逐渐减少，后部20m地层不出油。（一）水平井分段变密度射孔优化技术2.水平井分段变密度射孔优化设计均匀流入剖面下孔密与井筒位置的优化均匀流入剖面孔密优化模型的建立水平段合理长度的确定研究合理生产压差与射孔参数的优化射孔流入剖面敏感性分析研究均匀流入剖面下孔密孔深与渗透率优化一、水平井射孔参数优化设计技术（一）水平井分段变密度射孔优化技术利用油藏流体渗流模型和水平井筒内流体流动模型，推导出了油藏井筒流体流动耦合模型。并根据理论研究结果，开发了水平井射孔优化设计软件。2.水平井分段变密度射孔优化设计桩1-平31生产情况射孔方式射孔段数射孔总长m投产初期2009.3/2010.5日液t/d日油t/d含水%日液t/d日油t/d含水%长井段149420.698.636.80.199.7分段41037.420.6452285.597.5一、水平井射孔参数优化设计技术桩1-平31：桩1块天然能量充足，边底水活跃存在问题：长井段射孔产量递减快，含水上升快；措施：分段射孔，根据测井结果，优化设计射开4段，总长仅10m。日液（t/d）日油（t/d）含水（%）3.现场应用（一）水平井分段变密度射孔优化技术桩1－平31井桩106-平6分3段不均匀射孔，实现了控水稳油，2005.9投产至今累油1.2×104t。同区块其余两口水平井，均因高含水停产。Ng141791.2-2214.01950-200050127/114832.01378.94.6412000-205050127/114122050-210050127/11420桩106-P6井不均匀射孔优化设计结果孔密四排布孔定向下相位180度射孔枪型/弹型孔隙度％渗透率泥质含层位砂层井段（m）射开井段（m）射厚m日油平均8.4t/d，目前4.5t/d含水平均64%，目前70%日液平均23.5t/d，目前15t/d一、水平井射孔参数优化设计技术3.现场应用（一）水平井分段变密度射孔优化技术桩106－平6井射孔作为液流通道，在压裂时具有重要作用：调节破裂压力的大小控制裂缝的初始方位调整层间进入液量射孔参数（射孔方位、孔密、孔径、孔深等）优化是主动改变压裂施工工艺的有效手段之一。二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术（二）水平井压裂射孔优化技术为了满足低渗透油藏水平井分段压裂的需要，开展了水平井压裂射孔优化初步研究。1.射孔方位对裂缝延伸的影响不同的射孔方位将产生不同的裂缝形态，水平井压裂裂缝有三种形态：正交横向缝、纵向缝、水平缝。最佳裂缝形态是：与水平段井身轨迹正交横向缝，故最优射孔方位角为0°。最佳裂缝配置0.00.51.01.52.0垂直横向斜交平行轴向水平段方位累产油104tθ射孔方位角二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术（二）水平井压裂射孔优化技术二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术1.射孔方位对裂缝延伸的影响0º方位射孔，裂缝壁面光滑30º方位射孔，裂缝较光滑，发生转向螺旋射孔下的多条裂缝裂缝转向，T型缝（二）水平井压裂射孔优化技术2.射孔方位对破裂压力的影响破裂压力随射孔方位角增加而升高，沿最大主应力方向射孔破裂压力最低；0º～30º，破裂压力增幅较小；不同方位射孔破裂压力最大相差达25％。二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术（二）水平井压裂射孔优化技术3.孔密对破裂压力的影响孔密18孔/m：破裂压力随孔密增加而降低；孔密18孔/m：对破裂压力影响不大。0510152025303505101520253035射孔密度(孔/米)破裂压力(MPa)90度射孔60度射孔30度射孔0度射孔二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术（二）水平井压裂射孔优化技术4.孔径、孔深对破裂压力的影响孔径和孔深对破裂压力影响较小1012141618202025303540孔深(mm)破裂压力(MPa)10121416182044.555.566.5孔径(mm)破裂压力(MPa)二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术（二）水平井压裂射孔优化技术一、前言二、水平井分段筛管完井技术三、水平井分段射孔优化技术四、水平井分段采油技术内容提纲胜利油田水平井射孔参数优化及检测技术五、结论与下步工作二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术四、水平井分段采油技术长井段、非均质性强的水平井，分段开采；阶梯式水平井分段射孔完井；分支封隔处理的分支井完井，选择性开采。在水平井分段完井的基础上，配套了水平井分段采油技术。油层油层油层油层5油层油层水平井分支井阶梯水平井二、水平井射孔与限流压裂优化设计技术四、水平井分段采油技术封上采下任意层段采油液压开关分段采油目前已经形成了3套成熟的工艺管柱，在胜利油田应用150余井次。1.工艺管柱2.液压开关分段采油四、水平井分段采油技术四、水平井分段采油技术四、水平井分段采油技术四、水平井分段采油技术一、前言二、水平井分段筛管完井技术三、水平井分段射孔优化技术四、水平井分段采油技术内容提纲五、结论与下步工作开展水平井分段完井优化设计和均衡生产压差等理论研究，进一步提高分段完井水平井的开发效果。对于薄层、边底水活跃等复杂条件油藏，应优先考虑分段完井。五、结论与下步工作水平井分段完井采油是实现稳油控水、提高采收率的重要手段，在目前已取得进展的基础上，下步应重点开展以下工作：继续完善已有的水平井分段手段，重点开展耐高温高压的遇油遇水膨胀封隔器和热采膨胀封隔器的攻关。从创业走向创新从胜利走向胜利