南海东部油田强底水油藏水平井开采特征及开采对策研究

朱迎辉，陈维华，代　玲，廖　意，郑　洁，罗启源

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广州 510240)



南海东部油田强底水油藏水平井开采特征及开采对策研究

朱迎辉，陈维华，代玲，廖意，郑洁，罗启源

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广州 510240)

以南海东部某底水油藏为例，进行了水平井开采特征及开采对策研究。通过计算油藏的实际过水倍数分布，发现沿水平井段过水倍数分布差异大，非均衡供液严重，存在欠水驱的低效段，影响水平井开发效果。针对这种现象，通过研究AICD(Auto Inflow Control Device)控水技术的工作原理及增油机理，认为AICD能够自主控水、均衡供液，比ICD(Inflow Control Device)控水技术更有效地提高水平井有效井段，更好地改善开发效果，并在油藏数值模拟中得到了验证，具有较好的应用前景。

南海东部油田；底水油藏；水平井；开采特征；控水技术

底水油藏采用水平井开发可以增大泄油面积、减小生产压差，起到一定的压锥效果。但底水脊进同样会导致含水上升速度快、中低含水采油期短的现象，尤其是强底水油藏水平井，该现象更为严重，已成为制约水平井生产的瓶颈[1]。为提高开发效果，前人对底水油藏水平井的开发进行了讨论[2-5]，取得了一定的认识和成果，但底水油藏水平井的开发仍然存在许多问题。本文对南海东部某强底水油藏水平井开采特征进行了研究，并针对开采特征提出了提高强底水油藏水平井开采效果的对策。

1　强底水油藏水平井开采特征

1.1高速开采含水上升快

南海东部油田普遍具有物性好、储层连通性好、水体能量充足的特点，原油性质以低黏度、低密度为主，储量丰度高、油井产能高[6]。在此地质和油藏条件下实行了高速开采模式，取得了较好的开发效果。但部分强底水油藏水平井底水锥进严重，含水上升快(如图1)，无水采油期及低含水期非常短，快速进入高含水、特高含水期，产油量递减快，面临较大的稳油控水压力。

1.2长期强水驱存在物性时变

南海东部油田实行高速开采模式，水体能量强、液量大，长期强水驱对储层改造作用明显。油田部分岩心的长期水驱实验表明(见表1)，中、高渗岩心随水驱倍数增加渗透率会增加，低渗岩心随水驱倍数增加渗透率会降低，存在着物性时变现象。由此，长期水驱后就会放大储层非均质性，造成动态非均质性，易于形成高速渗流通道，加剧非均衡供液现象。

图1　某底水油藏水平井生产曲线

参数岩心编号3#11#17#K/(10-3μm2)(气测)2156.02197.04200.0Kw1/(10-3μm2)(3PV)702.5903.61516.6Kw2/(10-3μm2)(10PV)740.3964.31674.2Kw3/(10-3μm2)(20PV)784.21021.51803.4渗透率变化率/%11.6313.0518.91

前人也对长期水驱后储层参数发生变化的现象进行了一些研究[7-8],这些研究表明,长期水驱后残余油饱和度和驱油效率同样会变化，随着水驱倍数的增加，残余油饱和度会减小、水驱效率会增加。残余油饱和度和驱油效率都是随水驱倍数动态变化的，水驱倍数的不同也就意味着残余油饱和驱油效率存在差异。水驱倍数分布不均匀无疑会影响油藏和水平井的开发效果。

1.3水平井存在低效井段

基于驱油效率随水驱倍数变化这一现象，通过Petrel re 软件，求得每个网格的累计过水量，然后除以该网格的孔隙体积，计算得到了实际油藏的过水倍数分布。如图2所示是某油藏一口水平井水平段的过水倍数分布，可以看出，水平井段过水倍数差异大，驱油效率差异大，存在欠水驱的低效段。国外文献中诸多的水平井水平段产液剖面的测试结果同样也证实了存在非均衡供液及低效井段这一现象[9-10]。

低效井段残余油饱和度高、驱油效率低，动用程度低，影响着水平井开发效果与采收率的提升。同时，实际地层中可能会由于物性时变而造成动态非均质性，形成优势通道，放大实际地层的非均质性，低效井段问题会更加严重。低效井段是水平井开发中一个不可忽视的问题，必须积极加强对策研究。

图2　某油藏水平井水平段过水倍数分布

2　提高强底水油藏水平井开采效果对策

针对水平井存在非均衡供液和低效井段问题，通过研究国内外提高采收率工艺及控水技术，结合南海东部油田实际情况，认为AICD(Auto Inflow Control Device)控水技术能够均衡供液，提高水平井有效井段，是解决这一问题的较好的思路与对策。

2.1AICD控水原理

AICD是ICD(Inflow Control Device)的新一代技术，能够识别流体黏度，实现自主控水的功能[11-12]。图3是挪威石油AICD的结构图，根据伯努利原理，当黏度小的流体流入时，由于速度大，碟片上方压力低，碟片会弹起封闭或缩小流入通道，抑制流量；当黏度大的流体进入，摩阻损失增加、动压力减小，碟片上方压力增大，碟片就会打开，不影响流体进入。这样，AICD就会自主识别不同黏度的流体，控制黏度较小的气和水的流量，从而达到自主控水的效果。通过自主抑制水平井高渗及高含水段的流量，增加相对低渗段的贡献，实现均衡供液，提高水平井开发效果。

相比ICD控水技术，AICD具有较大的技术优势。ICD主要是通过固定的喷嘴或流道施加附加压降，一旦下入井内，其参数和性能便不可再调整和改变，因此，对ICD完井设计要求较高。目前ICD的设计主要是基于稳态或拟稳态的解析模型，具有较大的不确定性，同时，静态数据的精度及地层的动态变化也加大着ICD设计的风险。而AICD能够根据流体黏度和流量改变施加的附加压降，自主抑制水平井高渗及高含水段的流量，不仅比ICD有更好的控水效果，也一定程度上避免了一些不确定性因素带来的设计及效果风险。

图3　挪威石油AICD结构及原理图

2.2AICD数值模拟研究

Petrel re软件中提供了AICD完井设计，具有AICD模拟功能。利用南海东部某油田实际油藏模型，添加了一口新水平井，分别进行普通完井、ICD完井、AICD完井设计，通过模拟结果对比， AICD完井具有最好的效果，相对裸眼完井累产油提高了7%，较大幅度地改善了水平井开发效果。

同时，对裸眼完井及AICD完井时水平井的过水倍数进行了计算，从图4可以看出，AICD完井后水平段的过水倍数分布更加均衡，这也是AICD完井时能够提高累产油、较大幅度提高开发效果的原因所在。可见，AICD能够使水平井水平段均衡供液，提高水平井有效井段及开发效果，最终提高油田的开发效益。

图4　裸眼完井(左)与AICD完井(右)水平井段过水倍数分布对比图

AICD是近些年来出现的新技术，国内外已逐步开始应用，并取得较好效果[12]，但文献报道的应用案例较少。南海东部油田还未应用AICD，但从水平井开采特征、AICD增油机理及数值模拟上可以看出，AICD可以有效地提高强底水油藏水平井的有效井段及开发效果。

3　结论

(1)南海东部海相砂岩油藏采用高速开发模式，长期强水驱对储层的改造作用明显，存在物性时变和动态非均质性。强水驱底水油藏水平井水平段水驱倍数差异大，非均衡供液现象严重，存在欠水驱的低效井段，影响开发效果与采收率的提升。

(2)AICD能够自主控水、均衡供液，可以增加强底水油藏水平井的有效井段，改善水平井开发效果，在稳油控水方面具有广阔的应用前景。

[1]饶富培，董云龙，吴杰生.大港油田底水油藏水平井控水完井工艺[J].石油钻采工艺，2010，32(3)：107-109.

[2]张厚青，刘冰，徐兴平，等.底水油藏水平井最优避水高度及合理长度的研究[J].科学技术与工程，2012,12(4)：774-778.

[3]司大志.底水油藏水平井开发优化设计[J].油气地质与采收率，2010，17(1)：93-95.

[4]吕爱民，姚军，武兵广.底水油藏水平井最优垂向位置研究[J].石油钻探技术，2007，35(1)：66-68.

[5]殷桂琴，张公社，刘志军，等.底水油藏水平井临界生产压差研究[J].石油地质与工程，2006，20(5)：40-42.

[6]罗东红.南海珠江口盆地(东部)砂岩油田高速高效开发模式[M].北京：石油工业出版社，2013：8-25.

[7]吴素英，孙国，程会明,等.长期水驱砂岩油藏储层参数变化机理研究[J].油气地质与采收率，2004，11(2)：9-11.

[8]薛永超.长期水驱后润湿性变化对残余油饱和度影响的实验研究[J].复杂油气藏，2013，6(2)：57-60.

[9]M D Kuck,L Nofziger,P Gentil,et al.Production monitoring by intelligent chemical inflow tracers in long horizontal heavy oil wells for the nikaitchq field,Northern Alaska[C].IPTC17458.

[10]Yongjian Zheng,Yaolin Li,Huaan Zheng,et al.First horizontal-well production logging and water control success in a tough completion offshore well:a case Study from China[C].SPE159164.

[11]Vidar Mathiesen,Haavard Aakre.The autonomous RCP valve-new technology for the inflow control in horizontal wells[C].SPE145737.

[12]Martin Halvorsen,Geir Eeseth.Incresaed oil production at Troll by autonomous inflow control with RCP valves[C].SPE159364.

编辑：李金华

1673-8217(2016)05-0075-03

2016-04-25

朱迎辉，工程师，硕士，1985年生，2012年毕业于长江大学油气田开发工程专业，现从事油气田开发方面的工作。

TE53

A