基于轻质疏水颗粒的全井筒精细分段控水工艺技术-杨明

1基于轻质疏水颗粒的全井筒精细分段控水工艺技术杨明中海石油（中国）有限公司湛江分公司2019年11月19日20102研究背景技术攻关03先导试验04技术展望提纲31、研究背景南海西部高含水现状特高含水油田3个，高含水油田9个，中低含水油田10个，在生产油田22个，占比55%。水平井，特高含水、高含水油井57口，占比66%；定向井，特高含水、高含水油井76口，占比47%。预测未来5年，新增178口高含水油井。备注：数据截止至2019年10月在生产油井；高含水指含水率60%，特高含水指含水率大于90%。高含水油田占比55%高含水水平井占比66%高含水定向井占比47%4高含水带来的问题约束低渗层产能增大水处理负荷增加平台用电量加大海管外输量降低开发效益产油降低产水增加电量增加外输增加效益降低油井高含水约束低渗层产能，降低单井产油量；增加平台水处理、电量等负荷，影响整体开发效益。oil1、研究背景5化学控堵水风险高、成功率低：“十五”以来，共实施化学控堵水8井次，成功率为37.5%；机械控堵水选井门槛高：“十一五”以来，实施机械及机械化学控堵水4井次，成功率75%。41275%37.5%0%10%20%30%40%50%60%70%80%02468101214机械控堵水化学控堵水油井控堵水作业井次与措施成功率实施井次，口成功率，%油田油井措施类型措施时间措施前产油m3/d措施后产油m3/d效果评价1WZ12-1-A14机械2006.121585成功2Wen19-1-C1h机械201643.554成功3Wen8-3-A2hACP+中心管2012.270170成功4Wen13-6-A12hACP2016.91717失败5WZ11-4-C2化学堵水2007.814.90失败6WZ11-4-C4化学堵水2002.12016.3成功7WZ11-4-A14化学堵水2003.1233.40失败8WZ11-4-A15机械隔板+化学堵水2004.123354.5成功9WZ11-4-B2机械隔板+化学堵水2005.1236.53.3失败10WZ11-4-A8机械隔板+化学堵水2005.1124.84.6失败11WZ12-1-A12化学堵水2001.41522成功12WZ6-1-A1h化学堵水0-失败常规控堵水工艺实施概况1、研究背景60102研究背景技术攻关03先导试验04技术展望提纲7213门槛低风险小成功率高“控水技术体系”关键特征2.1、攻关思路8“控水技术发展”思维导图均衡长井段生产压差均衡物性差异完井阶段中心管生产阶段找水不找水非选择性堵剂选择性堵剂封隔流动单元流量控制锁定攻关方向：“精细分段”+“流量管理”2.1、攻关思路9优势通道突破，将压制低渗层的产能贡献；影响水驱油藏开发效果。01单点突破、全井水淹均衡各单元产能贡献，油水界面均匀推进；局部突破，不影响全井。02精细分段、流量管理。单点水淹示意图油水界面均匀推进示意图“精细分段+流量管理”技术优势2.1、攻关思路10水平井“精细分段、流量管理”示意图两个关键点如何封隔，实现精细划分“流动单元”；如何节流，实现精细“流量管理”。①如何封隔②如何节流2.1、攻关思路11灵感来源于生活管流渗流水平井环空充填之后，是否也能够减少环空流体的轴向窜流量？2.2、攻关历程12QPfALQPKALfKradialaxialaxialradialaxialaxialaxialaxialradialradialradialradialaxialradialAALLALKALKff)/()(备注：流体相同，封隔体的渗透率各向相同，所以μ和K的径向和轴向数值相同39663130144802009.122cmcmcmcmAALLffradialaxialaxialradialaxialradial假设以7in套管为井壁，内径157mm，下入3.5”控水筛管（外径120mm），一根控水筛管长10米，过滤段长8米，控水筛管上过滤段盲段长2米。轴向防窜机理：根据流体在筛管中轴向和径向流动规律，结合达西公式，可得充填紧实的颗粒轴向阻力：径向阻力约为40000：1，充填紧实的颗粒具备一定的防轴向窜流能力。环空轴向防窜理论研究2.2、攻关历程13轴向渗流阻力测试流程示意图轴向渗流压力测试拟合曲线径向渗流阻力测试流程示意图渗流阻力测试物模装置（总长度9.2m）径向渗流压力测试拟合曲线充填后的轴向渗流阻力约为径向渗流阻力的90倍，即在每个控水单元（10m），储层产出100方液体，在轴向的窜流量仅约为1方。环空轴向防窜实验研究2.2、攻关历程14在常规复合防砂筛管上增加流量调节功能，通过设置不同的节流控制器的数量及尺寸使水平井各段均衡产液，形成调流控水筛管（ICD/AICD）。调流控水参数设计常规筛管优化为调流控水筛管2.2、攻关历程15视密度：封隔颗粒视密度1.03g/cm3接近海水，极强可充填性（室内实验6L/min）；疏水性：疏水接触角为136.8˚，有较强的疏水效果；破碎率、酸溶蚀度以及圆球度：基础物理性能优于常规陶粒。1项目封隔颗粒常规陶粒2视密度1.03g/cm3≤3.03耐温120°C-4耐静压60MPa-5耐挤压10MPa-6破碎率≤0.6%/60MPa≤2/60MPa7酸溶解度≤2.3%≤5.08圆球度≥0.95≥0.8封隔颗粒电镜扫描常规陶粒优化为轻质疏水颗粒调流控水管柱充填实验封隔颗粒与常规陶粒参数对比2.2、攻关历程16一机械封隔二三四轻质疏水颗粒与ICD（AICD）耦合化学环空封隔（ACP）轻质疏水颗粒相对封隔（理论创新）ICD筛管连续封隔体地层水无法轴向窜流精细划分“流动单元”2.3、技术成果17精细“流量管理”一机械滑套二三四AICD控水阀液控（智能）滑套ICD控水阀2.3、技术成果18通过在裸眼环空充填轻质疏水颗粒，显著减少产出流体在管外环空的窜流，配合下入的调流控水筛管，降低高渗见水层、增加低渗产油层的生产压差，实现对全井段的细分调流控水。实现每根筛管均为独立流动单元（类似于每根筛管间存在一个裸眼管外封）三年磨一剑，形成精细调流控水工艺2.3、技术成果190102研究背景技术攻关03先导试验04技术展望提纲20A22井概况长关井：关停420天；出砂、高含水96%；水平射孔段140米；局部见水：趾部、中部水洗程度高，根部剩余油富集；ICD筛管：18根；根部低含水——弱控流；中/趾部高含水——强控流。242.9267.2311.760.4133.245166.2124.447.3133.2151.6534.2237192.1261481.1541.9351.9518.9774.6733.31062841.8518.91368.91052.91480.6989.61175.11480.61127.3503.7386.6580.7242.966.202004006008001000120014001600测井渗透率（mD）井段m射孔段1：1180-1260射孔段2：1280-1340A22井测井渗透率A22井产层渗透率分布A22井生产管柱图先导试验1—ICD充填封隔颗粒21“封隔颗粒+ICD”控水取得成功颗粒充填符合预期：设计1.39方，实际充填颗粒1.6方，充填率115%；增油控水效果显著：初期增油90m3/d、含水率降低20%；目前仅控水一项累增油1.97万方。A22井措施后测试曲线颗粒充填施工曲线图节点2节点5α波β波节点1节点3节点4节点6先导试验1—ICD充填封隔颗粒22A12Sa井概况生产情况：产液330m3/d，含水76%，采液指数1163m3/（MPa·d）；射孔砾石充填完井：7”套管射孔，跨度91.9m，W3Ⅱ油组18.5m，W3Ⅲ油组29.1m；局部见水：W3Ⅱ油组水淹程度整体强于W3Ⅲ油组。A12Sa井产出剖面拟合A12Sa井井身结构先导试验2—AICD充填轻质颗粒23控水工艺设计层位分三段：W3Ⅱ、W3Ⅲ上、W3Ⅲ下；AICD型号与数量：优选5mmAICD阀，共25个按照5+5+15分布；效果预测：生产压差4.82MPa，产液360m3/d，含水率67%。A12Sa井A12Sa井完井管柱图7“顶部封隔器（顶深2109m)7“套管7“桥塞（2235m)插入密封+密封筒(深度2203m)2-3/8“油管圆头引鞋（深度2219m)插入密封+封隔器(深度2168m)先导试验2—AICD充填轻质颗粒24A12Sa井措施后测试曲线项目方案设计修井后状态对比完成情况产油量m3/d100190超额完成含水率%7242超额完成含水下降%837超额完成初期日增油m3/d25120超额完成累增油（万方）1.22.9超额完成A12Sa井措施后指标完成情况统计表储层恢复期长：投产初期，受漏失修井液量很大影响，无控水效果；控水效果显著：经过3个月返排，日增油120m3/d，含水率下降37%，预测累增油2.9万方。“AICD”控水取得成功先导试验2—AICD充填轻质颗粒250102研究背景技术攻关03先导试验04技术展望提纲26321优化相关充填工艺、研发配套工具02“AICD筛管+轻质疏水颗粒充填”深度耦合提高颗粒的接触角，使其具备透油阻水功能针对低密度材质的覆膜，需开展攻关研究03轻质疏水覆膜砂01在生产筛管水平井配套充填工艺89%水平井为筛管防砂完井，水平井较长（300～700m），需进行开孔、冲砂、充填等技术攻关“精细分段、自适应”智能控水配套技术升级4、技术展望27基本掌握目前攻关打开跨界思维，创新组合拳，实现1+12；智能控堵水技术体系智能完井智能油田。全井筒无级分段实时监测与调控不断完善控堵水技术体系4、技术展望