低渗透油田水平井高效找水技术研究与应用

崔文昊，高榕，牛彩云，罗有刚，常莉静

（1.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田分公司第四采气厂，陕西西安710018）

低渗透油田水平井高效找水技术研究与应用

崔文昊1，2，高榕3，牛彩云1，2，罗有刚1，2，常莉静1，2

（1.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田分公司第四采气厂，陕西西安710018）

见水是长庆油田水平井多段压裂、注水开发出现的重要问题之一，见水后含水快速上升，产能迅速下降，严重影响水平井开发效益。受低渗透油田非均质性影响，无法直接动态验证出水层段，亟需开展水平井找水技术研究。因此，本文通过分析不同见水特征、出水类型、改造情况，研发了水平井分段生产找水技术、井下取样找水技术、单封拖动管柱找水技术以及双封抽汲拖动管柱找水技术，形成了多段压裂水平井高效低成本找水技术系列，为水平井控水稳油措施提供可靠依据。

低渗透；多段压裂；水平井找水；分段生产；井下取样；拖动管柱

随着长庆油田水平井规模开发，部分水平井见水导致单井产量下降，甚至损失储量［1］，严重影响水平井高效开发。目前，国外水平井找水主要采用产液剖面测试、脉冲中子氧活化测试等生产测井方法［2，3］，该方法须配套专用下井工具和解释方法，对井筒状况有较高的要求。此外，该方法需要启动流量，暂不适应长庆超低渗透油田低产液量，且测试费用较高（80万元/井次）。针对上述方法存在的不足，充分考虑低渗透油田开发效益，本文通过分析水平井见水特征、出水类型、改造情况，攻关研究形成多段压裂水平井高效低成本机械找水技术系列。

1　水平井分段生产找水技术

国内目前普遍采取机械分段控制方法进行找水［4，6］，水平井分段生产找水技术就是其中一种，该工艺针对5段以下水平井，采用井下智能开关器自动开关，不需通过地面作业实现井下换层，找水费用为20万元/井次，单段找水周期6 d～8 d。

1.1工艺原理

由皮碗封隔器将水平井射孔段卡开，井下智能开关器在地面设定开关采集时间，在井下定时开启和关闭（见图1），地面抽油机连续生产，地下单层采油，一趟管柱即可求出各段产液量、含水、压力及温度等数据，为分段含水分析和产能评价提供依据。

图1　三段式水平井分段生产找水原理图

1.2管柱结构

管柱结构（见图2），从趾部到跟部依次连接有导向丝堵、尾管、井下智能开关器、皮碗封隔器、抽油泵、油管等。

图2　水平井分段生产找水管柱图

1.3关键工具-井下智能开关器

井下智能开关器主要由桥通体和开关器芯体两部分组成（见图3），桥通体设计有进液孔和上下连通孔，地层流体通过桥通体进液孔进入开关器芯体，由出液孔进入油管；开关器芯体采用高能电池供电，在到达设定时间时，由微电脑给微电动机驱动系统发出指令，使驱动系统开始工作，从而带动开关阀打开或关闭，实现对目的层开关井测试。

2　水平井井下取样找水技术

随着水平井改造段数逐年增加，为了缩短找水测试周期，设计出井下分段取样方法，研制出可应用于水平井的井下电控取样器。该技术打破了取样器仅应用于定向井测试的限制，单段找水周期仅需1 d。

2.1工艺原理

采用油管将封隔器、井下取样器等配套工具送至井下，每个层段对应三套井下取样器，地面抽油机连续生产，取样器在井下定时开关控制各层段逐一分段取样，待起出地面放样化验各段含水，判断出水位置。

2.2管柱结构

图3　井下智能开关器示意图

管柱结构（见图4），从趾部到跟部依次连接有导向丝堵、尾管、井下取样器（3套）、皮碗封隔器、抽油泵、油管等。

图4　水平井井下取样找水测试管柱图

2.3关键工具-井下电控取样器

针对常规取样器电缆传输、混合取样，采用机械钟控式［7，8］，仅适用于单层取样，研制了水平井井下电控取样器。取样器由电控部分和取样部分组成（见图5），随油管下入取样层段后，根据程序设定时间由微电机（见图6）带动滑阀启闭取样腔进行取样，各层段之间互不干扰，随油管起出地面化验。取样器技术参数（见表1）。

图5　井下电控取样器结构示意图

图6　电控部分结构图

表1　井下电控取样器技术参数

3　水平井单封拖动管柱找水技术

针对部分水平井某射孔层段与注水井沟通，地层压力高于井筒液柱压力导致全井筒为水，设计了单封拖动找水管柱及方法，单井找水周期1 d～3 d，大幅度提高找水效率的同时降低措施费用（8万元/井次）。

3.1工艺原理

在油套环空返液水平井中，从趾部到根部拖动封隔器逐一卡封；若产出水通过筛管进入油管返出地面，则判断封隔器以下为出水段；若产出水通过油套环空返出地面，则判断封隔器以上为出水段；同时，在地面计量油管及油套环空返水量，定性判断主要出水层段。

3.2管柱结构

管柱结构（见图7），从趾部到跟部依次连接有导向丝堵、尾管、筛管、皮碗封隔器、井下智能开关器和油管。在井口处，油管和套管分别连接地面计量装置。

4　水平井双封拖动抽汲找水技术

针对井口未返液水平井，在单封拖动管柱找水工艺的基础上设计了双封拖动抽汲快速找水管柱及方法，该方法利用双封单卡、抽子抽汲，实现一趟管柱多层段找水测试，单段找水周期仅为2 d～3 d。

图7　单封拖动管柱快速找水管柱图

4.1工艺原理

由趾部到跟部拖动管柱，采用两个封隔器卡开测试段，地面作业机抽汲，通过地面计量化验分析，获得各段产液和含水。

4.2管柱结构

管柱结构（见图8），从趾部到跟部依次连接有导向丝堵、尾管、皮碗封隔器、单流阀、皮碗封隔器、油管、抽子和油管。

四项找水技术的工艺特点及适用条件（见表2），通过深入剖析水平井见水特点，针对不同水平井的见水特征、出水类型、改造段数，可优选不同的找水技术。

图8　双封拖动管柱快速找水管柱图

表2　水平井快速找水技术系列工艺特点及适用条件

5　现场试验情况

截止2015年底，该技术已在长庆油田累计应用50井次，找水有效率98.3%，依据找水结果进行堵水50井次，累计增油28 097 t，测试成本仅为产液剖面测试的1/8～1/4，取得较好的经济效益。

5.1典型井1-水平井井下取样找水试验

长平A井2011年8月1日投产，水力喷射压裂改造7段，投产即高含水，试验前日产液7.74 m3，日产油0.31 t，含水95.3%。2013年11月对该井开展井下取样找水措施，找水结果（见表3）。从表中数据可知，喷点1、喷点2水淹，喷点6为高含水，喷点3、喷点4、喷点5为低含水。后期实施堵水措施，封堵喷点1、喷点2、喷点6，达到控水增油的效果。

表3　长平A井分段取样找水结果

表4　长平B井双封拖动找水各位置溢流量

5.2典型井2-水平井双封拖动找水试验

长平B井于2013年4月投产，分段多簇压裂改造9段，投产即高含水，日产液15.10 m3，含水92.0%。采用双皮碗封隔器分别对喷点1-喷点3、喷点4、喷点5-6、喷点7-9拖动卡封，根据抽汲测试结果分析（见表4）认为，喷点1-喷点3为主要出油层段；喷点4-喷点9为出水层段。

根据测试结果对该井实施机械封堵措施，单采喷点1～3，措施后含水降至41.3%，日增油2.72 t，增油效果显著。

6　结论

（1）水平井分段生产找水技术已在长庆油田成熟应用，可以实现5段以下水平井找水测试，单段找水周期6 d～8 d。

（2）研制出新型水平井井下取样器，首次成功应用于水平井找水，一趟管柱即可完成多段取样测试，单段找水周期仅需1 d。

（3）形成了适用于不同井况的拖动管柱找水技术，通过地面抽汲（或自喷），地面计量、化验分析含水，可获得各段产液和含水，大幅度提高找水效率。

（4）水平井高效找水技术在低渗透油田的应用，找水成本为常规产液剖面测试的1/8～1/4，为水平井控水稳油提供了可靠依据。

［1］王嘉淮，刘延强，杨振杰，等.水平井出水机理研究进展［J］.特种油气藏，2010，17（1）：6-10.

［2］郭洪志，李冬梅.Flagship在中高含水期水平井中的应用研究［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2009，31（1）：107-110.

［3］Rob North.Profiling and qualifying complex multiphase flow［J］.Schlumberger Oil Field Review，2004，Autumn，4-13.

［4］聂飞朋，等.水平井找水技术现状及发展趋势［J］.油气井测试，2011，20（3）：32-34.

［5］吕亿明，等.水平井找水测试一体化工艺技术［J］.石油矿场机械，2011，40（2）：93-95.

［6］王小勇，黎明志，王磊，等.水平井智能分段开采工艺管柱的研制与应用［J］.石油机械，2013，41（6）：97-100.

［7］敬佳佳，刘清友，黎伟，等.高含硫气井保温保压取样系统设计［J］.石油钻采工艺，2012，34（2）：108-111.

［8］张振华，白春海，张沛然，等.新型钟控取样器的研制［J］.油气井测试，2001，10（5）：53-54.

Research and application of high efficient water detection technology of horizontal wells in low permeability reservoir

CUI Wenhao1，2，GAO Rong3，NIU Caiyun1，2，LUO Yougang1，2，CHANG Lijing1，2
（1.Oil&Gas Technology Research Institute，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory of Oil&Gas Field Exploration and Development，Xi'an Shanxi 710018，China；3.Gas Production Plant 4 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Water breakthrough is one of emerging issues of horizontal wells in Changqing oil field which caused by multistage fracturing and water injection development.After water breakthrough，the water content rising rapidly and the production drawdown speedily that could affect the horizontal wells development benefits seriously.By the effect of heterogeneity of low permeability reservoir that can not verify the breakthrough interval directly，it is necessary to research techniques of horizontal wells water detection.Therefore，this article analysis the different water breakthrough characteristics，water type，fracturing data and etc，researched low cost and high efficiency horizontal well water detection technology series innovatively，water detection by sectional production，water detection by downhole sampling，water detection by dragging string with single packer，water detection by dragging string with couple packers. Those technologies could provide a reliable basis for measures which can stable production and control water content of horizontal wells.

low permeability reservoir；multistage fracturing；horizontal well water detection；sectional production；downhole sampling；dragging string

TE355.6

A

1673-5285（2016）09-0020-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.005

2016－07-20

中国石油天然气股份有限公司科研项目“长庆油田油气当量上产5000万吨关键技术”，项目编号：2011E-13。

崔文昊，男（1985-），硕士，工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东），现从事水平井采油工艺技术研究与应用工作，邮箱：cuiwh_cq@petrochina.com.cn。