水平井找水测试技术在姬塬油田的研究及应用

2019-07-24陈志刚

石油化工应用 2019年4期

陈志刚

（中国石油长庆油田分公司第八采油厂，陕西西安 710021）

长庆油田采油八厂从2011年开始使用水平井开发超低渗透油藏，初期平均单井产量5 t，随着投产时间的延长，单井产量降低，有的水平井含水突然升高。目前共有水平井49口，开井45口，主要生产层位为长 4+5、长 7，平均单井日产液 5.90 m3，日产油 2.61 t，含水47.3%。目前有12口水平井高含水，占水平井总数的25.5%，现在水平井高含水已经成为制约水平井有效开发超低渗透油田的瓶颈。

1 水平井出水的特点及类型

1.1 水平井出水特点

（1）水平井含水上升快，容易造成油层过早水淹：由于水平井井段与油层保持水平，因此水平井容易大量产水，而且出水上升较快，甚至导致整个油井过早水淹。

（2）水平井容易底水脊进，诱发水锥出现：在有些油藏中水油流度比较高，泄油通道上的含水饱和度稍有上升就会诱发含水大幅度升高，一旦含水升高，原油产出率急剧降低。如果有底水存在，当水平井以较高速率生产时，更容易诱发水锥出现。

（3）水平井流体流动速率低，通过测试技术找水较困难：水平井流体流动速率低，常规的测井方法无效，常规流量测井仪测试无法准确测出流量大小。

1.2 水平井出水类型

水平井出水类型与直井不同，分为底水脊进和裂缝突进两种类型。

1.2.1 底水脊进底水油藏在水平井开采过程中，由于生产压差与采出程度不均等原因，井筒周围产生的压降使油水界面变形成锥形上升，会导致边水与底水水窜，使油井水淹，大量出水不出油。底水锥进的油藏初期以点状见水为主，由于底水能量充足，导致水平井很快水淹。

通常当水平井产量增加时，水层的水就会越过油水界面向油层中侵入，锥体就升高，超过一定采油量时，锥体就升高到井底，在此之后，水就大量涌入井筒，生产压差越大，锥进越严重。

1.2.2 裂缝突进对于裂缝型油藏，采取水平井开发，可以提高天然裂缝的钻遇率，获得比常规直井高数倍的产量，而裂缝突进的油藏在开采初期是油的通道，随后油层压力降低，裂缝就变成了水的通道。这种类型的水平井见水后，含水骤增，产油量则迅速降低。

2 水平井找水工艺技术

水平井水淹后必须迅速采取措施，本厂主要采用产液剖面和机械式找水两种方法找出水平井出水点，然后根据测试数据结果进行下步的堵水措施[1]。

2.1 利用水平井产液剖面测井测试

产液剖面测井资料是在油井正常生产条件下，获得储层有关产液性质的信息，测井参数主要包括[2]：自然伽马，磁性电位，井温，压力，持水率，流量，流体密度等。国外各大测井公司针对水平井都推出了相应的测量仪器，这些测量仪器和方法受水平井流型影响较小，目前国外的水平井生产测井仪以斯伦贝谢公司的Flow Scanner测试仪器为代表，该仪器是斯伦贝谢公司专门为大斜度井和水平井设计的产液剖面测井仪；Flagship测试仪器是斯伦贝谢公司最新研发的水平井生产剖面测试仪器，这个仪器可以实现复杂水平多相流流态下的产液剖面测量。

利用涡轮流量或者示踪流量计算分层产量，利用持水率曲线结合实验室图版计算分层产液性质，井温，压力曲线用来定性分析产出段，自然伽马和磁性定位曲线用来深度校正，了解井内管柱结构。

2.2 水平井分段生产测试找水技术

这种技术为长庆油田多年技术研发成果，主要由采油泵、安全接头、接箍倒角油管、开关器、扶正器与封隔器和导向丝堵组成，油管下部连接有采油泵，采油泵下连接安全接头，安全接头下部连接油管，油管连接到油井的水平段。在水平段，油管的下端连接接箍倒角油管，下端依次连接有开关器、接箍倒角油管、扶正器与封隔器、接箍倒角油管、最下端连接有导向丝堵。使得找水测试与采油生产为一体。

水平井分段生产测试技术的找水原理为用封隔器封隔生产层段，水平井的井下分段依次生产，通过地面计量液量，化验含水监测压力追踪封隔器密封状况。原理（见图1）。

这个找水技术在实现找水的同时，完成产液、压力剖面测试。

此种水平井找水技术的关键工具为[3-5]：智能开关器、皮碗封隔器和弹性扶正器或逐级解封Y441封隔器。智能开关器主要用于水平井井下换层段生产，皮碗封隔器和Y441封隔器主要用于水平段各层段有效封隔和安全解封。

主要采用两种找水工艺管柱（见图2，图3）。

图2工艺管柱操作方便、施工简单，起下钻安全性高，四级以上层段受限。

图3工艺管柱封隔性能好，可多级应用，逐级解封，施工周期长。

2.3 拖动管柱快速找水工艺

图1 水平井分段找水原理图

图2 “皮碗封隔器+智能开关器”测试管柱图

图3 “Y441封隔器+智能开关器”测试管柱图

针对油套环空返液水平井，从趾部到跟部拖动封隔器逐一卡封，观察、计量井口出液情况，判断出水位置；单井找水时间缩短到1 d～2 d（见图4）。

3 应用实例分析

3.1 池平1水平井产液剖面测试

基本情况：池平1为延10油藏的一口水平井，延10层五段射孔后抽汲求产，日产纯油36.9 m3。2011年11月投产稳产后日产液7.59 m3，日产油5.80 t，含水9.1%，动液面1 237 m，沉没度273 m。2013年4月中旬含水出现上升趋势，为控制含水上升，4月下旬将冲次下调至2.5次，但随后含水未能得到控制，5月9日化验含水100%，加密核实，含盐基本稳定（65 464 mg/L），该井位于油藏边部，分析认为生产参数过大，导致底水上升。

产液剖面测试：2013年9月通过产液剖面测井找出出水段，为下步措施提供依据，提高单井产量。中国石油测井公司采用美国GE公司MAPS成像测井系列、英国Sondex公司PLT多参数测井系列和西安奥华公司生产的SWFL中子寿命测井系列利用“Mule Downhole Tractor”（水平井爬行器）进行了测井施工。

产出剖面测井仪器:爬行器+扶正器+GR（自然伽马）+QPC（磁定位、压力）+RAT（阵列电阻率成像仪）+SAT（阵列流量仪）+CAT（阵列电容持率仪）+CTF（温度、持水）+CFBM（连续涡轮）。

图4 油套环空返液水平井找水管柱图

表1 产液剖面测试结果

测试数据结果：综合MAPS阵列测井成像数据辅以全井眼测试数据进行约束，计算各产点产量（见表1）。

产液剖面测试显示，第二个射孔段（2 210.00 m～2 218.00 m）和第四个射孔段（2 332.00 m～2 340.00 m）为主产层，其中第二个射孔层有少量油产出，产液量为2.66 m3/d，其中油0.48 m3/d，含水 82.00%，第四个射孔层产液量1.83 m3/d，含水100%；第三个射孔层（2 290.00 m～2 298.00 m）产液量次之，液量1.16 m3/d，含水100%，第一个和第五个射孔层少量产水，分别为0.32 m3/d和 0.57 m3/d。

3.2 元平110-11水平井拖动管柱快速找水

基本情况：元平110-11井为长4+5油藏的一口水平井，采用分段多簇体积压裂改造工艺，改造7段，加砂 205 m3，排量2.6 m3/min，入地液量 1 508.1 m3。压裂第七段出现溢流，关井后油压稳定在6.7 MPa，套压6.5 MPa。2013年11月17日下泵投产，初期平均日产液15.6 m3，含水100%，测试前平均日产液14.2 m3，含水100%，累积产水5 583 m3。化验含盐6 000 mg/L～7 800 mg/L（长4+5 水型 CaCl2，含盐 50 000 mg/L～60 000 mg/L），分析为注入水。

测试工艺：元平110-11井射孔压裂7段2 160.0 m～2 170.0 m；2 230.0 m～2 240.0 m；2 290.0 m～2 300.0 m；2 370.0 m～2 380.0 m；2 440.0 m～2 450.0 m；2 510.0 m～2 520.0 m；2 580.0 m～2 590.0 m。

本次找水测试将其划分为四个组合进行抽汲找水测试：

第一个组合为喷点1~7：封隔器卡封位置：2150.0m；

第二个组合为喷点1~6：封隔器卡封位置：2218.0m；

第三个组合为喷点1~4：封隔器卡封位置：2347.0m；

第四个组合为喷点1~2：封隔器卡封位置：2475.0m。

由于下管柱过程中油套管均返液，后决定将单封拖动管柱抽汲法找水改为单封拖动管柱自流法找水，通过递减法计算每段产液量及含水率，判断主要出水层段。

管柱结构从上到下依次为：工具油管+倒角油管+开关器+皮碗封隔器（两胶筒口向上）+油管扶正器+倒角油管+筛管+倒角油管+导向丝堵。

测试原理：采用开关器+皮碗封隔器+眼管的工艺管柱，依次封隔相应的喷点组合，通过抽汲判断组合喷点产液情况，确定出水层段：下测试管柱时，开关器打开，确保测试管串能够顺利下井；测试时开关器关闭；封隔器卡封位置依次为2 150.0 m、2 218.0 m、2 347.0 m、2 475.0 m。

测试数据结果：根据封隔器卡封不同位置，油套管返出液量测试结果分析认为，喷点5为主要出水层段、喷点6也为出水段，具体数据（见表2）。