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文档简介

1、稠油油藏热采水平井完井技术研究与应用彭汉修 伊西峰(某油田分公司采油工艺研究院 257000)摘要 :本文介绍了稠油油藏热采水平井完井某油田配套技术及国内外研究的现状,重点介绍了某油田的固井射孔悬挂滤砂管防砂完井工艺和筛管顶部注水泥防砂完井工艺,分析了筛管顶部注水泥防砂完井工艺的应用效果。筛管顶部注水泥防砂完井技术自2006年在某油田大规模推广后,为某油田稠油油藏的开采提供了强有力的技术支撑。该技术的实施可有效保护油层,提高地层产能,并在降低完井成本和后期作业难度等方面起到了积极作用。本文还针对某油田油藏地质特点,结合油田开发现状,分析了某油田稠油油藏热采水平井完井存在问题,并对下一步发展方向

2、提出了建议关键词:稠油 热采 水平井 完井1、概述1.1 某油田稠油水平井应用情况某油田蕴藏着比较丰富的稠油资源,截至2005年底,某油区探明稠油面积235.4km2,探明稠油地质储量4108t,主要集中分布在单家寺油田、乐安油田、孤岛油田、孤东油田、金家油田和八面河油田、桩西桩斜139块、王庄油田、东辛复杂断块、陈家庄北坡和罗家深层稠油。其中未动用储量1.58108t ,占39.2%,动用储量2.43108t,占60.8%。已开发稠油单元66个,年产量212104t,累计产油3093104t。在某油田稠油油藏开发方面,水平井技术功不可没。 “八五”期间首先在乐安油田热采稠油油藏开展了水平井技

3、术攻关,随后更是加快了水平井的应用步伐,到“十五”末,普通稠油投产水平井147口,特超稠油投产水平井42口,总计达到189口,占总水平井数的27.1。2007年某油田利用热采水平井开发稠油油藏取得了显著效果,成为某油田保持高产、稳产的主要技术手段之一。稠油油藏水平井完井采油技术取得了长足的发展。完井方式由单一的固井射孔完井向多种完井方式并存的方向转变,开发出筛管裸眼防砂、充填防砂等完善程度高、投资成本低的完井工艺,在现场得到了很好的推广应用。2007年投产的177口水平井中套管固井完井76口,筛管和裸眼完井的水平井达到101口,占投产总数的57.1。筛管完井在稠油油藏中筛管完井的比例更高,如沾

4、18块投产的15口水平井中只有3口井采用套管固井完井,筛管完井比例占投产总数的80。水平井均衡注汽技术实现了水平段全段均匀注汽,提高了油层动用程度。水平井裸眼防砂完井一体化及均匀注汽工艺技术的研究应用,使以前无法有效动用的沾18、沾5、草13、草20等稠油区块得到了开发利用。其中沾18块实现了整体水平井开发,新增可采储量81万吨,提高采收率8.6%。1.2国内外现状及发展趋势为了增大渗流面积,减小流体的流动阻力,国外稠油油藏水平井多采用裸眼或筛管完井,而稠油出砂油藏采用滤砂管、裸眼砾石充填或可膨胀筛管防砂完井。另外,国外还应用了智能完井、遇油/水膨胀封隔器完井等前沿完井技术。(1)智能完井技术

5、智能完井系统是近年来新崛起的一项先进技术,从地面通过电或光纤仪器测量井下流体、油藏压力和温度,通过水力式、电子式或者电子水力式操作井下阀或滑套,对每个生产层进行控制。智能完井技术可以实现油井的合理高效开发。(2)遇油/水膨胀封隔器完井技术遇油/水膨胀橡胶具有适应结构变形和遇水/油膨胀的特点,可以起到弹性密封作用。坐封简单,下到位置静置膨胀即可达到目的,且膨胀后具有非逆转性,自动修复功能和适用于裸眼井、斜井和水平井等复杂结构井的完井等优点,因而遇油/水膨胀封隔器完井技术可以改善施工方法,提高施工效率及可靠性。(3)分支井与智能完井结合开发重油油田近些年来发展起来的水平多支井钻井与完井技术已日趋完

6、善,利用规模正逐步形成为一种新的开采方式。这项技术在新油田的开发建设和老油田的调整控潜中得到广泛的应用。例如,委内端拉的苏阿塔(Zuata)油田,现已钻有3D6口多分支水平井,是世界上最大的多分支水平井开发区,平均日产超稠油10万桶。这些井大都采用的是主水平井筛管完井、分支水平段(称鱼刺骨部分)裸眼完井的方式,油层暴露的长度大大增加,一口井的油层水平段总长可近2万英尺,单井产量高,产量递减缓慢。(4)可膨胀式筛管完井系统由于可膨胀式筛管完井工具有以下内通径大、减少堵塞等技术优势,因而壳牌公司在得克萨斯Zapata 县Fandango 油田的Hinojosa 8井中进行了一项功能试验在衬管悬挂器

7、下面下入可膨胀式筛管完井系统,这些井生产情况良好。国内各个油田针对稠油油藏的特点,大都采用了固井射孔套管内悬挂金属毡滤砂管完井工艺。该技术工艺简单,但有其技术局限性,如水泥污染油层,完善程度低;防砂后通径小,渗流面积小,后期处理难度大等。为此,某油田研究了稠油出砂水平井裸眼防砂完井技术,并已在现河、滨南等采油厂推广应用约150口,完井施工成功率100。 其中,水平井造斜段注水泥筛管完井技术2007年主要在现河采油厂乐安油田的草13区块实施,配套应用“自补偿热敏封配注阀”注汽工艺和水平井井筒举升优化工艺,使难以动用的草13块成为现河采油厂重要的效益增长点。2、稠油油藏热采水平井完井技术2.1固井

8、射孔悬挂滤砂管防砂完井工艺某油田稠油油藏水平井大部分采用固井射孔完井方式,经过攻关、配套和大量的应用,该项技术已趋成熟。其主要配套技术包括水平井套管固井完井技术、水平井尾管固井完井技术及水平井射孔工艺及定向射孔技术。其中,套管射孔完井有利于避开夹层水、底水、气顶,可实施水平段分段射孔、试油、注采和进行选择性增产措施,一般全井采用7in或者51/2套管,采用提拉预应力固井,水泥返至井口。一般选用定向射孔方式,采用120下相位四排布孔,水平井射孔大多选用大孔径深穿透射孔弹,常用的射孔液是无固相水基射孔液,基液选用处理过的本地区油田污水或卤水,加入粘土稳定剂、防膨剂、破乳剂、防腐剂等添加剂,地层漏失

9、严重的还要加入屏蔽暂堵剂。图1 固井射孔完井示意图但是采用固井射孔完井方式主要存在以下问题:1、储层易受水泥浆的伤害,且水平井的固井质量无法保证,造成套管受力不均匀而发生变形,甚至破裂;2、没有采取替浆、酸洗泥饼工艺,同时也没有对长水平段进行有效分隔,投产后效果不理想;3、固井射孔后下入的滤砂管内通径小,防砂后产能变差且后期处理难度大。2.2筛管顶部注水泥防砂完井工艺某油田从2006年开始先后在乐安、沾18、单家寺、草13、草20等区块的热采水平井实施了筛管顶部注水泥防砂完井工艺,取得了良好的效果。2.2.1工艺介绍筛管顶部注水泥防砂完井工艺主要是利用裸眼封隔器、分级箍、盲板等特殊完井工具在水

10、平井造斜段实现注水泥,根据油藏情况利用裸眼封隔器和筛管对油层部位进行分段完井的一项完井技术。完井时,首先对造斜段注水泥固井,然后钻固井盲板,最后下入洗井酸化胀封管柱,对油层进行洗井和酸化,解除油层污染,沟通油流通道,胀封水平段封隔器,实现水平井造斜段注水泥筛管完井。在生产中后期,根据油层段油水关系利用裸眼封隔器及后期下入的卡封工具可实现分段卡封、分段生产。图2 筛管顶部注水泥防砂完井工艺该完井方式有以下优点:(1)采用筛管完井,可有效保护油气层,大大减少完井过程中对地层造成的伤害;(2)筛管采用大通径精密微孔滤砂管,它具有过滤面积大、流动阻力小、渗透率高、防堵能力强、强度高、寿命长等优点,可保

11、证油气层与井眼之间的连通畅通,有效控制油气层出砂、防止井壁坍塌,确保油气井的长期生产(3)套管采用51/2in和7in两种规格,便于油井修井作业,也便于油田开发后期进行侧钻;(4)造斜段以上进行固井,可有效地封隔油气层上部水层,防止油气、水互窜,并可保护上部生产套管;(5)较长水平段或油层发育不均匀时采用裸眼封隔器进行分段,可对油层实施分段开采,提高油藏采收率,并可有效延缓或抑制边/底水突进 ;(6)采用洗井、酸化、胀封一次管柱进行大排量反循环洗井,可有效解除钻井过程中对油层造成的污染;(7)在完井费用方面,以200m水平段计算,水平井采用裸眼防砂完井技术比采用固井射孔管内防砂完井技术至少节约

12、5060万元。2.2.2实施效果筛管顶部注水泥完井工艺自2006年11月开始在某油田滨南采油厂的单54平1井投入现场试验以来,截至2008年4月底,已在现河、孤岛、桩西、临盘、东辛、河口、滨南等采油厂的水平井和鱼骨状分支水平井推广应用200多口井,该工艺的推广应用使草20、草13、单54、单6、草109、坨826和郑411等稠油难动用区块得以高效开发。乐安油田的草13块位于山东省东营市广饶县与滨州市博兴县交界,东营凹陷南斜坡、草桥-纯化镇断鼻带东部,主力油藏为砂一段和砂二段,储层岩性均质性较差,胶结作用弱,岩性疏松。沙一段粒度中值0.11mm,泥质含量5.75%,分选系数1.3,平均孔隙度33

13、.1%;平均渗透率52.310-3m2。沙二段粒度中值0.16mm,泥质含量7.0%,分选系数1.45,平均孔隙度23.2%,平均渗透率19621610-3m2 。 根据2006年11月的草13块沙一段和沙二段开发方案部署,2007年初该区块完钻水平井4口,这4口水平井均利用筛管顶部注水泥完井,采用大通径精密微孔滤砂管防砂,采用降粘防膨复合处理剂处理地层,采用水平井注汽配注器卡封水平段及均匀注汽,亚临界锅炉注汽提高注汽效果,与该区块直井相比,降低了注汽压力,提高了注汽干度,同时实现了先期防砂,大幅提高了油井产能。草13区块水平井裸眼防砂完井与直井充填防砂完井注汽生产效果对比见表1表1 草13区

14、块水平井裸眼防砂完井与直井充填防砂完井注汽生产效果对比表井号层位注汽情况初期生产情况目前生产情况平均日油t油压MPa干度累注m3日液t日油t动液面m日液t日油t动液面m草13202沙一段203510278.13.88078.44.49383.89草13203沙二段155350523.710.11924.313.6198.519草13103沙三段11.37180414.81022615.813.92262.87直井平均15.453778.715.58.035116.210.63945.093草13平11沙二段1567150630.6233527.314.34311.34草13平14沙一段18.2

15、71200021.317.337921.816.440911.62草13平18沙二段16.270100025.517.98325.517.98314.51水平井平均16.970137725.819.420724.916.222612.49注:数据截止到2008年8月31号通过上表草13块3口直井(充填防砂 )和3口水平井实施效果可以看到,水平井产能大大高于直井。截止2008年7月,草13区块共采用筛管顶部注水泥工艺完井31口,目前投产30口,这30口井平均日产液和日产油分别是20.01t和11.06t,分别是同区块16口试采井日产液和日产油的2.6倍和4.6倍,平均动液面高455m,充分验证了

16、筛管顶部注水泥完井工艺技术泄流面积大、井底完善程度高的技术优势,为稠油油藏的开发提供了良好的途径。3、稠油油藏热采水平井完井存在问题分析及下一步发展方向稠油油藏水平井完井工艺技术在现场得到了推广应用,为提高某油田的稠油水平井开发效果提供了有力的技术支撑,但在应用过程中也暴露了一些问题,需要在今后的工作中加以完善或细化研究。某油田稠油热采区块的筛管完井水平井数量快速增加,完井过程和热采过程中出现了筛管损坏现象,制约了水平井筛管完井技术的进一步推广应用。为完善热采水平井完井设计理论,指导现场完井施工,需要进行稠油热采井仿真优化系统,仿真筛管在实钻井眼中的状态,注汽过程中筛管在不确定的多点约束下内应力的变化和形态变化,分析筛管损坏的影响因素,采取相应措施,延长油井寿命。稠油油藏水平井实施筛管完井时,由于目前的封隔器无法满足热采的要求,所以没有进行有效分段,一旦水淹,后期措施难度大。目前稠油油藏水平井的完井工艺的推广应用取得了一定的效果,但还存在一些急需解决的问题,为了满足稠油水平井开发的需求,以后需要进行以下几方面的研究:稠油油藏水平井完井方式优化及适应性评价研究,主要以井壁稳定性、产能评价、出砂临界状态计算等依据进行包括稠油油藏水平井固井射孔、裸眼防砂完井、砾石充填完井等完井方式适

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