海上油田特高含水期油井大幅提液研究

张忠哲，张强，潘彬，王辉，李文军

海上油田特高含水期油井大幅提液研究

张忠哲，张强，潘彬，王辉，李文军

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

渤海C油田为典型的海上强边底水油藏，开发方式为单砂体水平井天然水驱开发，具有水体能量充足、含水上升极快的特点。针对油田这一特征，通过开展大幅提液增油可行性研究，分析了特高含水期油井提液机理，充分论证了油井地下产液能力，与现场井筒、地面实际情况相结合确定油井提液幅度。在此基础上，选择C油田A33井进行特高含水期油井大幅提液试验，在渤海油田范围内首次成功下入3 000 m3·d-1超大排量电泵，取得了良好的提液增油效果，对同类型油井大幅提液增油工作具有较好的借鉴意义。

海上油田； 强边底水油藏； 特高含水； 大泵提液； 现场应用

渤海C油田地理位置位于渤海西部海域，是典型的海上强边底水油藏，开发方式为单砂体水平井天然水驱开发。由于具有低幅强边底水的地质油藏特征，油井在生产过程中含水上升速度极快，通常投产半年含水即突破80%。目前，渤海C油田已进入特高含水阶段，含水高于95%的油井数量占总油井数的九成以上，油井提液已成为油田改善开发效果、实现稳产的重要手段。

1 油井提液的主要机理

C油田底水能量充足，长期以来保持天然水驱模式开发。通常油井投入生产后很快进入高含水阶段，绝大多数油井的产量也都来自高含水或特高含水阶段。根据渗流力学裘比公式，油井的产液量是由储层物性、流体性质以及生产压差3个关键因素决定的。因此，对于含水上升速度受生产压差影响很小的海上特高含水期油井，增大生产压差可以获得更高的产油量[1-3]。

渗流力学裘比公式：

式中：—油井产量，10-3m3·s-1；

—渗透率，D；

—油层厚度，m；

e—地层压力，MPa；

wf—井底压力，MPa；

—流体黏度，mPa·s；

e—供油半径，m；

w—井筒半径，m。

2 油井大幅提液潜力分析

C油田储层厚度大，非均质性较强，边底水活跃。经过多年的天然能量开发，主力砂体地层压力无明显变化（如图1所示），油藏天然能量充足，具备油井提液基础。但是，该油田储层埋深较浅，碎屑岩储层较为疏松，需考虑油井提液后地层出砂、地下原油脱气等风险。目前，渤海区域其他油田暂无排量大于2 000 m3·d-1的油井提液经验作为借鉴，需要从油田本身入手，重点从地层、井筒、地面配套设备等多个方面的限制因素综合考虑，确定油井最大产液能力[4]。

图1 主力砂体地层压力变化情况

2.1 地层产液能力分析

目前，常用的水平井产能公式多数针对短水平井提出，如果油井水平段长度与泄油区域尺寸相当，则可定义为长水平井。李传亮等采用等效渗流阻力法，推导了长水平井产能计算公式[4-7]：

式中：—油井产量（地下），10-3m3·s-1；

—渗透率，D；

—油层厚度，m；

e—地层压力，MPa；

wf—井底压力，MPa；

—流体黏度，mPa·s；

e—供油半径，m；

w—井筒半径，m；

—水平段长度，m。

此外，C油田主力油层采用砾石充填方式防砂，理论出砂临界压差约7.0 MPa。PVT分析结果表明，储层饱和压力相对较高，地饱压差仅为2.7～3.0 MPa，溶解气油比约12～17 m3·m-3。油田长期开发经验表明，该油田油井在生产压差大于3 MPa后，通常出现气油比升高情况，脱气后原油黏度增大将导致提液增油效果不明显[8]。

2.2 电泵与地面设备能力分析

C油田油井井口配备变频设备，但因地面变频器为油田早期ODP方案实施期间购置安装，平台现有变频器的最大容量为520 kV·A，后期进一步更换更大容量变频器难度较大。因此，为保证潜油电泵正常运转，提液选取潜油电泵的实际功率应小于变频器的额定容量，即：

式中：—潜油电泵实际功率，W；

—潜油电泵额定功率，W；

—潜油电泵泵效，一般在80%以内；

cos—功率因数；

N—变压器容量，W；

—电机额定电压，V；

∆—电缆压降损失，V；

—电机额定电流，A。

此外，所选潜油电泵的额定电压应小于变频器的最大副边电压值的90%，潜油电泵的额定电流应小于变频器该档位的最大副边电流值。

3 应用实例

在油井提液机理研究与合理提液幅度分析的基础上，综合考虑构造部位较高、油层厚度大、储层非均质性较强、处于边水位置具有充足的提液物质基础的油井进行提液[9]，如表1所示。

表1 C油田单井最大产液能力表

以A33井为例，该井为C油田的一口水平井，通过核算电泵机组尺寸、井斜、泵挂深度、地面变频器容量等多方面限制因素，最终选取并更换排量3 000 m3·d-1、扬程600 m大泵机组进行提液先导性试验。措施作业结束后，频率由30 Hz缓慢提至 60 Hz。提液期间，该井生产压差由0.25 MPa逐渐放大至1.74 MPa，日产液由初期的621 m3大幅度提升至2 759 m3，日产油由初期的22 m3增加至122 m3，单井含水略有下降。整个提液过程中，现场化验监测未见出砂，油井气油比未见明显升高，提液增油效果明显，如图2所示。

4 结 论

1）海上强边底水油藏油井含水上升迅速，产量递减快，但天然水体能量充足，油藏压力保持稳定，需适时放大油井生产压差，通过提高产液量实现稳产、上产。

2）渤海C油田储层厚度大、渗透率高、特高含水期生产压差小，具备大幅提液物质基础。在考虑实际地质、油藏、流体特征等问题的同时，需要分析机采井电泵功率、地面配套设备等因素对提液幅度的影响。

图2 A33井生产曲线

3）以渤海C油田A33井为例，该井现场试验表明，渤海C油田特高含水期油井大幅提液措施增油效果明显。该油井3 000 m3·d-1超大排量电泵在渤海油田的首次现场应用，也为渤海油田其他油井大幅提液工作提供了借鉴。

［1］ 蒋维军，温哲华，姜晶，等.埕北油田高含水后期稳产技术研究与实践[J].钻采工艺，2013，36（4）：64-66.

［2］ 刘鑫，李文红，彭小东，等.海上砂岩油藏提液可行性分析[J].石化技术，2015，22（1）：29-30.

［3］ 陈林，彭彩珍，孙雷，等.水驱油藏开发后期提液稳产研究[J].石油地质与工程，2007（6）：47-49.

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［5］ 李传亮，林兴，朱苏阳.长水平井的产能公式[J].新疆石油地质，2014，35（3）：361-364.

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［7］ 龙明，何新容，王美楠，等.渤海底水油藏水平井合理生产能力研究[J].天然气与石油，2018，36（4）：79-85.

［8］ 李颖川.采油工程[M].北京：石油工业出版社，2002.

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Research on Large Magnitude of Enhanced Liquid for Ultra-High Water Cut Oil-wells in Offshore Oilfields

（CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co., Ltd., Tianjin 300452, China）

Bohai C Oilfield is a typical offshore oil reservoir with strong edge and bottom water. The development method is single sand body horizontal well natural water flooding development, which has the characteristics of sufficient water body energy and extremely rapid water cut. According to the characteristics of the oilfield, a feasibility study on large magnitude of enhanced liquid was carried out to increase the oil yield. By analyzing the mechanism of enhanced liquid for oil-wells with ultra-high water cut, the underground fluid production capacity of oil wells was fully demonstrated. The magnitude of enhanced liquid for oil-wells was determined by combining with the wellbore condition and the actual situation on the ground. Based on this study, well A33 in C oilfield was selected to make field test, which had resulted in good effects of production increasing by the successfully installation of a 3000m3·d-1super-displacement ESP for the first time in the Bohai Oilfield. The paper could provide reference and guidance for similar big-pump enhanced liquid work.

Offshore oilfield; Reservoir with active edge-bottom water; Big-pump enhanced liquid; Ultra-high water cut; Field application

2021-05-12

张忠哲（1900-），男，工程师，硕士，辽宁省盘锦市人，2015年毕业于中国地质大学（北京），研究方向：油藏动态研究。

TE53

A

1004-0935（2021）11-1685-03