水平井二次分段改造的关键技术及应用

2020-08-14张译张庆华徐立前中海石油中国有限公司深圳分公司广东深圳518067

化工管理 2020年22期

张译张庆华徐立前(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东深圳 518067)

0 引言

南海东部油田主要以水平井开发为主，水平井虽然具有大产液量，低生产压差的优势，但是随着油田开发的不断深入，由于地层非均质性强，油水黏度比大以及底水锥进、边水侵入等因素，水平井出现了含水上升快，产油量递减大等问题，稳油控水形势非常严峻。为解决油田进入特高含水期提产稳产难题，在调研国内外水平井控水、堵水技术和经验的基础上，创新设计了水平井二次分段改造工艺方案，可以通过在原水平段筛管(或打孔管)外精确定点挤注管外化学封隔器对在产井水平段进行管外分隔二次完井，配合中心管串封堵水平出水井段部分，充分释放高含油井段产能，达到降低产液及含水率，充分动用井筒剩余油储量的目的。X油田是南海东部首个自营开发的海相砂岩油田，以底水油藏为主，具有储层面积大、油层薄、避水高度小，储层渗透率高的特点，主要以水平井方式开发。投产10年，X油田已进入特高含水开发期。结合X油田油藏特点，本油田设计了1口在产水平井进行二次分段，实施定向堵水的措施井。经分析研究地质资料、测井资料和开展配伍性实验，油井水平产层段非均质性较强、投产后有含水突升情况、测井结果显示水平段中部为主要出液段、趾端剩余油饱和度较高，油层温度适宜，管外化学封隔器(ACP)材料与地层流体配伍性良好，为实现水平井二次分段改造定向堵水提供了绝佳条件。

1 技术原理

水平井管外分隔控堵水就是结合水平井井段间非均质性，采用ACP技术，向管外环空注入化学物质，使其在局部环空形成高强度不渗透的固体阻流环，即管外化学封隔器，再配合管内机械封隔器，对水平段进行分隔式二次完井，将高含水产液段封隔，充分释放高含油饱和度井段产能，达到控水增油的增产措施目的。为实现水平井管外分隔控堵水增产措施，本油田筛选了一口投产10年的水平井，在调研国内水平井控水、堵水技术和经验的基础上，设计了一套适合水平井的管外分隔控堵水方案，并从ACP材料的选择及适应性评价，地面到井筒整个ACP注入的施工工艺技术关键点，水平分段智能完井中心管柱设计等方面着手，提出了方案设计和作业实施要点。

2 水平井管外分隔控堵水措施工艺设计要点

2.1 ACP优选

水平段封隔的关键在于材料对水平环空的完全充填。为此，需要材料在油藏条件下具备“剪切变稀，静止瞬间增稠”的高触变特性，并能在可控的时间内，由触变流体形成高强固体。

2.1.1 ACP材料优选

具有良好触变性，满足水平井作业需求；固化后轴向压差大(0.8MPa/m)；不受井液矿化度影响，有效期长。

2.1.2 配伍性实验评价

ACP材料与海水、井液配伍性好；ACP材料与暂堵剂、破胶剂等工作液配伍性好。

2.1.3 过筛管能力评价

以目标井相同防砂精度筛管进行ACP材料通过能力评价，磨阻增加约10%。

2.1.4 固化时间评价

ACP材料固化对温度极其敏感，考虑动管柱作业受工作液影响可能造成井底温度波动，通过调整ACP材料性能，确保在低于油层正常温度10℃时ACP可凝固，处于正常油层温度时凝固时间不低于5h，确保施工安全。

2.2 地层化学暂堵工艺设计

X油田是海相砂岩油田，地层渗透率高，根据以往相同油层生产井的作业井史经验，井筒漏失大于60m3/h。为排除井筒漏失影响，保证ACP精准挤注至目的井段，首先需对水平段进行化学暂堵，待ACP作业结束后再进行地层解堵。本井选用UltraFLO暂堵液体系，UltraFLO暂堵剂体系有配套解堵剂，在X油田有良好的应用实践，并经过试验确认与本次涉及的各工作液配伍性良好。UltraFLO配方：海水+烧碱2kg/m3+纯碱1kg/m3+PFSTARFLO 25kg/m3+PF-VIS-B 8kg/m3。

2.3 ACP挤注服务管柱设计

2.3.1 管柱结构

管外化学封隔器(ACP)挤注服务管柱主要由：圆头盲堵+打孔管+单向阀+K344膨胀式封隔器(2个)+打孔短节+定压阀+K344膨胀式封隔器(2个)+捕球器等组成，如图1所示。

2.3.2 工作原理

如图1所示，2、3两个K344封隔器可以实现水平井管外化学封隔器材料定位放置，另两个K344封隔器1、4可以有效防止ACP材料管外绕流。下面以建立一个ACP为例说明工作原理。

图1 管外化学封隔器(ACP)挤注作业服务管柱图

(1)下钻至盲管段，钻杆内正打生产水，试验K344封隔器是否工作正常，如果可以起压，且泵压快速上涨，确认K344封隔器状态良好；(2)继续下钻至设计位置，试挤测地层吸收量后，正循环依次泵入清洗液、隔离液、ACP化学胶塞、隔离液，投入固井橡胶球，继续泵入顶替液，碰压后停泵，起钻；(3)候凝：ACP固化对温度极其敏感，ACP固化时间过短会带来“灌香肠”的作业风险，考虑到工艺安全，设置地层温度下ACP固化时间大于5h；(4)验封：下ACP注入管柱，使2、3两个K344封隔器位置位于ACP两端，通过前后移动和正打压检验ACP的位置和长度，压力3.0MPa起压为合格。

2.4 注入泵服系统设计

2.4.1 根据井筒实际优化钻具组合设计

优化钻具组合，减少顶替量，由常规的5-1/2″钻杆+3-1/2″钻杆复合钻具改为全井筒3-1/2″钻杆，所需顶替量由24m3减少为8m3，作业时间大大缩短，挤注ACP作业更安全，顶替量把控更精准。

2.4.2 引用特殊隔离球，ACP注入更精准

自制捕球器，引入固井用橡胶球，橡胶球具有良好的伸缩性，可有效减少高黏度ACP在钻杆内的挂壁影响，并且隔离ACP与顶替液，避免混浆影响ACP材料化学性能，橡胶球进入捕球器后进行碰压，防止出现过顶替。

2.4.3 优化地面泵服系统

整个化学封隔器ACP注入过程涉及4种工作液，且为保证作业安全，作业时效要求很高。为了满足安全作业需求和完成措施工艺关键点，优化设计地面泵服系统如图2，下面以一个ACP挤注流程为例说明工作原理。

(1)打开5、6号阀，其余阀门关闭，泥浆泵大排量泵入清洗液冲洗目标井段；(2)打开1、2、4号阀，其余阀门关闭，固井泵分别泵入隔离液、ACP和隔离液；(3)打开1、3号和TIW阀，其余阀门关闭，注入顶替液，顶替橡胶球至前段隔离液，待橡胶球入捕球器碰压，停泵完成整个注入流程。整个注入工程只需要进行简单的阀门倒换即可完成各种工作液的有序注入，安全快捷，并完全满足工艺实施关键点的各项要求。