AICD自主控水增油技术应用研究

敖民 胡卫波

摘要：AICD自主流量控制技术在油井生产上能够有效的解决油井含水上升快的突出问题，达到增油控水的目标，显著的提高油井产量，降低含水率，降低水处理量，平衡地层油水剖面，实现全井周期均衡稳定生产，提高经济效益。通过对地质油藏的充分调研认识，个性化的优化设计，在多个区块的生产井上的实际应用，对比研究了AICD自主控水工艺与传统工艺的生产记录，表明AICD自主控水工艺达到了预期的控水增油目标。

Improving the performance of Oil production by Autonomous Inflow Control Devices（AICD）

The implementation of autonomous inflow control device（AICD）has been a success at the oil well production to limit water production and increase the oil production.The major challenge while well production are water breakthrough and water cut increase.AICD was adopted as part of the lower completion solution to solve the problem to increase oil rate and decrease water rate，decrease the surface equipment to treat the water，balance the oil-water profiles，and achieve the objective of good performance while all the well lives.Obtain the maximum economic results at minimum costs.Individualized optimization design and practical application in lots of production wells in different blocks after full investigation and understanding of geological reservoirs，compared and studied the production records of AICD technology and traditional technology，which shows that AICD technology has very good performance in water control and oil increase.

技術介绍

AICD自主控水增油技术在国外已经经过成熟的研究和实际应用，取得了非常明显的应用效果，但是此项新技术应用，当前在国内的还只是在起步阶段，南海东部油田率先在国内展开此项技术的研究及生产试用，取得了阶段性成果。前期对AICD自主控水技术的充分论证，对关键设备在实验室进行应用性测试总结为该技术投入实用做好技术铺垫；对可实用区块地质油藏数据与相关专家组进行多次论证，然后对各油井完井做出个性化设计，大量的数值模拟计算，已及在完井施工前，对最新地质油藏及生产数据进行校核，对设计做出最优化调整，当前应用的4口水平井均取得了较好的应用效果。

水平井生产具有单井产量高，控制面积大的优点，但是含水上升快是当前面临的一个突出难题：早期水/气锥进；高渗或裂缝性储层；非均质地层；环空流和串流等等因素均可导致油井含水上升，一旦水锥突进，原油产出率便急剧降低。

根据对水平井出水机理数值模拟研究及经验，水平井出水有以下规律：

条件 水平井出水规律

均质油藏 多为根部出水；垂向渗透率越大，含水上升越快

单点出水 沿高渗带出水；单点出水时，含水上升快

多点先后出水 沿高渗带出水；高渗带物性差别越大，含水上升越快

AICD能实现水平段油藏均匀生产；延缓水平井的水、气的突进；出现水锥进后迅速控制出水段，不波及其它未出水段。

自主式AICD使用伯努利方程的流体机械能守恒定律，即：动能+重力势能+压力势能=常数。即浮盘上下的机械能是个常数，根据流过浮盘的流体的不同，引起浮盘上部的流速不同。

粘度高的流体（油）流速慢，浮盘上方流体动能小，势能大推动浮盘向下运动，让粘度高的流体更容易的通过；

粘度低的流体（水/气）流速快，浮盘上方流体动能大，势能小，浮盘被向上推动，让粘度小的流体更容易的通过；

浮盘上下压差作用：

P = Static Pressure静压

½ ρv2 = Dynamic Pressure动压

ΔP = Frictional Pressure loss摩阻压力

Bernoulli equation 伯努利方程

AICD阀的粘度和密度相关经验公式如下，这个公式已经在大多数流体和油藏模拟中验证：

浮盘上下的压差 （直接和生产压差相关联）由混合液的密度 、粘度 、地层流体的性质 、AICD自身参数

以及通过阀的流速决定；a，b，c，d，e，f这6个系数由油水气混合物的物性参数决定，为了方便计算，通常取值1。下图为实验室对AICD阀进行过流曲线测试，实验结果与理论数据相符，证明此AICD阀具备控水增油功能。

AICD自主控水的方法是：根据水平井的油藏地质特点，结合考虑配产计划，将水平段用封隔器分割成多层，各层依据模拟计算分配不同孔径和数量的AICD阀，实现分层生产，抑制水锥的推进，降低含水率。

AICD自主控水完井工艺及设备

AICD自主控水完井工艺相较于常规水平井完井不同在于：不同物性层段的有效隔离以及不同层段的AICD阀的分配。

不同饱和度和渗透率层段的有效隔离，是保证控水效果的另一重要因素，使用AICD自主式浮盘，自动根据流过设备的流体的粘度实时的控制流动通道的大小以实现自动/实时控水/控气/增油的功能。当井水/气在高渗锥进后，油藏流体会大部分流向锥进高渗点，而水的流动阻力小于油，导致全井出水上升，产油下降。在安装封隔器有效隔离不同渗透率和饱和度的层段后，可以有效地控制高含水层段的出水，增加高含油层段的产油，以实现自动/实时控水/控气/增油的功能。

针对不同的需求，可以配合多种防砂完井工艺实现AICD自主控水技术的应用：

1.顶部封隔器+AICD筛管+遇液膨胀封隔器分段；

AICD筛管以完井要求的尺寸的油管为基管，将AICD阀预先安装在此专有设计的AICD上，单根筛管可以安装1或2个阀，根据模拟设计的要求分段下入水平段；

1.外层管柱：顶部封隔器+常规筛管防砂+遇液膨胀封隔器分段（或者密封筒）

中心管柱：顶部封隔器+油管+AICD短节+遇液膨胀封隔器（或对应插入密封）

将AICD阀预先安装在此专有设计的AICD短节上，单根短节可以安装1或2个阀，根据模拟设计的要求分段下入目标层位。

AICD控水增油技术在南海东部油田的应用

1.恩平区块水平井应用：

此井为新钻水平井，同期同层位另外两口类似水平井采用了不同的防砂控水工艺，在投产2个月后含水率就上涨至20～70%。而应用AICD控水工艺的生产井有6个月的无水采油期，8个月时含水率维持在7%低位，产油量逐步提升，其它井含水均逐渐上升很快，没有无水采油期，说明AICD控水增油措施效果明显。采用AICD自主控水完井工藝，有效的延长无水/低含水采油期，降低含水率，平衡油水剖面的稳定，实现较长时间的稳产高产。

2.西江区块高含水生产井应用：

此井为已经开采多年的高含水生产井，通过西江油田三口井累产油与含水率关系图可以看出：同样的采油量，应用AICD井含水率下降明显，AICD控水增油措施效果较明显（含水率由修井前96.5%下降至修井后86%），同时该井主动降液生产，日产水量降低近一万桶，降低了电泵能耗和水处理量，间接为其它生产井提产创造了条件。此井为高含水生产井治理提供了有益经验。

另外在南海东部还有多口新钻生产井以及高含水生产井修井应用AICD自主控水技术，均取得了明显的控水增油效果。

AICD控水增油技术理论及优势

新井采用AICD自主控水完井工艺，能有效平衡油水剖面的稳定，延长无水及低含水采油期，实现较长时间的稳产高产，同时有利于油田的均衡开发。

高含水老生产井，，应用AICD井含水率下降明显，在保证产量的同时，大大降低了产水量，降低能耗，为平台其它生产井提产创造条件，实现环保和经济效益的双赢。

AICD自主控水完井工艺，不需要进行测试找出水层位就可以自主选择控制出水层位；大大减少工作量及停产修井时间；控制全井段的均衡产出，有效控制水平井生产过程中水锥或气锥的发生；防水、控水、控气、防砂、增油，多目标一次完成；针对性强，依据水平井的具体油藏参数和产量预期进行单独设计；基管全通径，便于修井和其它作业。

前期资料的全面、准确决定了模拟结果的可靠性，特别是油藏、地质、生产方面的资料；

与油田保持有效沟通，确保真正理解客户对整个油/气井乃至整个油/气田的生产计划和风险顾虑；将AICD的模拟结果、应用的有效性和相关风险如实反馈并深入讨论；AICD自主控水完井，需要按照设计的生产压差进行生产，避免提频过高或者过大增加生产压差导致管外封隔的失效。

结论及总结

AICD自主控水增油技术在实验室验证，以及不同区块、不同井型油井进行实际应用表明：此技术具有良好的适应性及明显控水增油效果，对地质油藏及生产等多方面资料进行充分的分析准备，个性化数值模拟及设计，AICD自主控水技术应用能够取得预期控水增油效果。

参考文献：

[1]The Autonomous RCP Valve – New Technology for Inflow Control In Horizontal Wells.Vidar Mathiesen，Haaward Aakre，Bjornar Werswick，Geir Elseth，Statoil ASA. SPE145737

[2]水平井控水完井技术现状与发展趋势.张瑞霞，王继飞，董社霞，田启忠，刘建新 钻采工艺，2012，35（4）：35-37

作者简介：

敖民（1985-），男，湖北荆州人，中级工程师，本科，主要从事南海东部海上油田控水增油措施工艺研究。