渤海油田水平井稳油控水完井技术及应用

王晓波，王允海，郭小明，邓永刚

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

底水油藏在海上油田广泛存在，水平井作为海上油田开发应用越来越多，渤海某油田综合调整项目80%为水平井，水平井高效开发效果逐渐成为海上油田开发的主流技术。对已开发水平井动态分析，发现大部分水平井存在以下情况：（1）底水突破后含水上升较快，产液结构不断恶化，提液增产难度越来越大；（2）平台污水处理系统面临的考验也日益加剧，节能减排的压力日渐增大；（3）伴随含水上升和油田产出液温度的升高，设备的腐蚀会更加严重，电潜泵生产周期将显著变短，作业费用进一步增加。水平井水淹问题严重地限制了油田采收率的提高，对原油处理设备和环保要求构成严峻挑战，解决水平井水淹问题已迫在眉睫，急需要一种经济有效的稳油控水技术[1]。

1 背景介绍

渤海某油田整体是在潜山披覆构造背景上形成的复合式油气藏，受构造、断层、岩性的多重制约，油水系统复杂，油藏类型多样，变化大；油田发育有：岩性油藏、构造岩性油藏、构造层状岩性油藏、岩性构造油藏，以底水油藏、边水油藏为主。油田总的开采特征：（1）初期没有无水采油期，含水上升快采出程度低；（2）通过综合治理，油田含水上升率降低，递减减缓，压降速度减缓，油田进入稳产阶段。

水平井开发主要是通过扩大油层泄油面积来提高油井产量、油田开发经济效益的一项开发技术，对老区剩余油的开采有极其重要的作用。但是水平井开发，尤其是长井段的水平井，对于均质、单一油层，由于井筒摩阻和上下压差所形成的黏性力和重力不均影响[2]，水平段两端产液强度高，中间产液强度低，导致水平井各段的采油率不平衡，随着开采时间的推移，水平井的漏斗效应越来越明显，在水平段始端压力梯度最大处形成水脊，造成底水锥进；同时，对于非均质、多油层油藏，由于层间矛盾突出，更加会加剧边底水的锥进，造成水平井过早的进入高含水期，无法充分发挥水平井的产液优势。

分析造成其出水的主要原因有：

（1）储层非均质性造成的局部边水锥进。

（2）水平井井筒轨迹与油水界面距离不同，造成的局部易先见水。

（3）跟部、趾部压力差造成水平井跟部易先见水。

（4）水平段含油饱度不均一，造成的局部易先见水。

（5）原油黏度较大（28 mPa·s～260 mPa·s），油水黏度比过大造成的油水流动能力差异较大和见水较快。

2 三种控水技术的应用

2.1 变密度筛管控水技术

变密度筛管的控水结构由不同孔密分布+过滤件组合而成（见图1），可以根据地层条件，调配过滤件密度分布，改变流通面积，平衡储层非均质性，合理控制各段流量，达到控制水锥突进的目的[3]。

图1 变密度筛管

变密度筛管控水的主要机理：

（1）流体由环空流转变为渗流/径向流，产生较大压降；

（2）通过变孔密度，产生不同附加压降实现控水；

（3）少量积砂条件下，需要通过膨胀封隔器把不同渗透性油层进行有效分隔，建立独立的压力仓；

（4）全积砂，相当于设置了多个封隔器。

油田开发初期使用变密度筛管进行控水，防砂管柱组合为（以 H20H井为例）：φ177.8 mm 双向洗井阀（内置密封筒）+φ177.8 mm 优质星孔筛管7 根（防砂精度120 μm，110 孔/英尺）+φ177.8 mm 优质星孔筛管 9 根（防砂精度 120 μm，99 孔/英尺）+φ177.8 mm 优质星孔筛管 9 根（防砂精度 120 μm，88 孔/英尺）+φ177.8 mm优质星孔筛管 11 根（防砂精度 120 μm，77 孔/英尺）+φ177.8 mm 盲管 1 根+φ177.8 mm 盲管短节+中科金佳防漏失阀+φ177.8 mm 盲管短节，从上至下过流面积逐渐加大，从而有效控制地层产液剖面，保持不同地层压力下油水界面缓慢同步向前运移，最大程度防止边底水锥进。对该油田H1H1井的生产情况统计（见图2）。

应用变密度筛管控水技术后，虽然投产后见水较快，但可以控制含水稳定在一个区间内，成功的实现了稳油控水的目的。

2.2 中心管控水工艺

中心管控水技术是将油管下到水平井筛管中间，通过中心管的下入深度来调节水平段生产压差的技术，可以降低跟端的大压差，平缓整个剖面的流入量，从而降低了底水锥进速度，提高底水波及效率，使油藏沿水平段的渗流更加均匀，从而达到控锥的效果。带中心油管的特殊完井管柱结构（见图3），使用中心管控水管柱后，地层流体的流动状态示意（见图4）。

该油田G18H井应用中心管控水技术，其生产管柱组合为：φ73 mmEU 带孔圆堵+防漏失阀开关工具+φ73 mmEUE J55 6.5# 倒角带孔油管短节2根+φ73 mmEUE J55 6.5# 倒角油管 15 根+φ73 mmEUE J55 6.5#倒角油管短节1 根+φ152.4 mm 定位密封，控制中心管长度为水平段长度的0.4 倍[4]。该井投产后半年内产液及含水曲线（见图5），生产初期含水能够稳定在较低水平，产液提高后，含水亦随之升高，但可以保持稳定。

图2 H1H1井产液量与含水率变化曲线

图3 中心管控水工艺完井管柱示意图

图4 中心管控水地层流体流动形态

图5 G18H井投产后产液量及含水率变化曲线

2.3 ICD 控水技术

目前主要有两种类型的ICD 控水，一种是螺线孔型ICD，另一种是孔板型ICD，其控水原理基本相同，主要通过以下两种方式实现控水[5]：

（1）增加附加压差，限制高渗段产量，均衡流入剖面，通过减少总产液实现控水；

（2）增加高含水段阻力，通过阻止高含水饱和段产水实现控水。

D45H井采用孔板型ICD 筛管控水，入井防砂管柱：φ139.7 mm 裸眼循环阀+φ139.7 mm 盲管短节+裸眼循环密封筒+φ139.7 mm 筛管短节（9 孔）+φ139.7 mm 盲管2 根+φ139.7 mm 筛管（9 孔）1 根+φ139.7 mm 筛管（5孔）7 根+φ139.7 mm 筛管（9 孔）1 根+外封隔器 1+φ139.7 mm 筛管（9 孔）2 根+φ139.7 mm 筛管（5 孔）1根+φ139.7 mm 盲管 2 根+φ139.7 mm 筛管（5 孔）1根+φ139.7 mm 筛管（9 孔）4 根+外封隔器 2+φ139.7 mm 筛管（9 孔）1 根+φ139.7 mm 筛管（3 孔）3 根+φ139.7 mm筛管（1 孔）4 根+φ139.7 mm 盲管 2 根+顶部封隔器。该井投产后生产曲线（见图6），大幅增加油井的低含水采油期。

3 结论

（1）变密度筛管控水对于常规防砂完井条件下，水平井跟端生产压差较大，容易导致底水从跟端突破，为实现均衡供液，跟端部位变密度筛管节流作用较强。

图6 D45H井投产后产液量和含水率变化曲线

（2）中心管控水对均质性较好的水平段更适用，可以大幅降低水平段跟部和趾部之间生产压差的差值，减缓底水锥进的速度。对于非均质性的油藏，可以考虑中心管+变密度筛管组合使用的方式控水。

（3）在非均质油藏中，高渗带与水平井长度比例越小、高渗带与低渗带渗透率极差越大，ICD 的控水增油效果越明显。同时ICD 完井方式，可能会导致薄层底水驱油田早期原油产量下降，但有利于提高薄层底水油田的最终采油率。

（4）目前仍没有一个确切而完善的手段来准确衡量各种控水措施的适应性，也无法准确提出油田的全寿命的控水措施。在油田前期开发设计中，不仅要考虑稳油控水技术问题，还应考虑整个油田的开发策略及方向，建议结合诸多因素，最终确定合理且经济的控水措施方案。