AICD筛管充填控水技术及应用

2024-04-11曾奇灯马宇奔张斌斌莘怡成胡泽根

石化技术 2024年3期

曾奇灯马宇奔张斌斌莘怡成胡泽根

中海油田服务股份有限公司天津 300459

海上油田由于平台空间的限制，为了提高单井控制储量，增大泄油面积，水平井生产已成为海上油田主要的开发模式。渤海油田边底水分布广泛，在生产过程中，由于底水锥进导致水平井无水采油期短，水平段一旦见水，水会沿井筒与裸眼井壁间的环空窜流，油井含水将快速上升，干扰井段沿程产油量[1-4]。同时海上油田大多属于疏松砂岩油藏，大段产水会加剧对地层的冲刷，导致出砂等问题[5-8]，严重时甚至造成油井砂埋，被迫关井停产，影响油田经济效益。因此如何抑制环空中的窜流以及阻挡地层出砂是海上油田亟需解决的问题[9-14]，采用合适的防砂控水一体化完井技术能够延长油井的生产时间，提高单井经济效益。

1 AICD 充填控水技术原理

AICD充填控水技术原理在控水筛管上安装AICD控水阀[15]，该阀作为流体流入基管内的唯一通道，能够识别油水并增加水相流动阻力，同时在控水筛管与井壁之间充填轻质覆膜疏水颗粒，抑制环空轴向的窜流，起到精细化分段的作用。控水筛管和充填密实的轻质颗粒可以形成双重挡砂屏障，能够满足油田水平井的防砂控水一体化要求。

螺旋通道型AICD智能控水阀结构如图1所示，根据流体流速自动调节过流量[16-19]，水相黏度低、流速大，在控水阀内切向速度大，油相黏度高、流速低，在阀内切向速度小，

图1 AICD控水阀水相（左）与油相（右）流通路径

更容易沿着径向方式流入孔内，而水相沿周向旋转，进而抑制产水量。

环空中充填的轻质覆膜疏水颗粒是一种复合颗粒，外表面镀有多层树脂膜，通过涂覆最外层的高分子控水剂，使颗粒亲油疏水，充填至环空中能够增加环空阻流性能，实现环空近似无限分段的控水方式。同时充填密实的颗粒能够在筛管外形成挡砂层，防止地层砂进入筛管堵塞流动时的通道。

2 施工设计及应用效果

2.1 控水方案设计

A区块S1砂体分布有较大范围的边水和气顶，属于边水驱动的岩性-构造油气藏。目标井A3H位于该砂体中部，油柱高度9.4m，存在出水较早的风险，设计水平段平均垂深1501.5m，距下底水7m，距上气顶2.4m，A1H井跟端距边水390m。根据油水、油气界面距离，以及测井解释结果，认为A1H井油柱高度较小，气顶发育，存在初期快速见水的风险，地层非均质性较强，控水难度高，着重对高渗段进行卡控水。

A1H井地层物性分布，跟端含水饱和度低、地层渗透率较高，中部渗透率高但存在夹层，含水饱和度较高，水平井筒沿程非均质性较强，渗透率级差63。采用封隔器分段控水需要的数量较多、施工难度大且分段较粗，影响控水效果。因此采用AICD控水筛管充填轻质颗粒防砂控水完井方式，在环空中充填的颗粒可以形成无限细分段，抑制水在环空轴向的窜流，径向采用AICD控水阀控制水相产出，实现精细化分段控水的目的。考虑气顶气和设计液量等因素，结合NETOOL软件模拟设计控水阀的组合方式，以达到释放跟趾端产量、均衡产液剖面的目的。

用NETOOL软件分别计算了优质筛管充填陶粒、AICD控水筛管充填轻质覆膜颗粒两种方案的产量数据及沿井筒轴向产液剖面。第一种方案采用优质筛管充填陶粒进行砾石充填防砂完井，此时井底流压14.01MPa，生产压差0.99MPa，日产油39.99m3/d，含水率40.31%。水平段沿程生产剖面如图2所示，从图中可以看出跟趾段是主要的产油段，中部是主要的出水段，控水时可以考虑重点限制中部的产量，适当缩小AICD控水阀的孔径。

图2 优质筛管充填防砂生产剖面

第二种方案采用AICD控水筛管充填轻质覆膜疏水颗粒，该完井方式日产油47.26m3/d，生产压差2.29MPa，含水率29.46%，比不控水方案降低了10.85%，由于控水阀的限流作用，AICD控水阀充填防砂的完井压降较大。释放了跟趾端的产油能力，抑制了中部产水量，实现了均衡产液剖面的目的。

2.2 充填规律

由于螺旋形AICD控水阀对流经的流体会产生较大的附加压差，因此充填时充填排量要远低于常规砾石充填完井。有别于常规砾石充填，AICD筛管覆膜颗粒充填无明显α波，同时，由于每根筛管只有控水阀作为唯一的流通通道，随着充填砂量的增加，液体流通通道减少，压力会逐渐升高，为避免压力快速升高、影响充填效果，需要逐渐降低充填排量至直至脱砂。

2.3 控水效果分析

A1H井实际生产曲线如图3所示，投产初期日产液量为95m3/d左右，日产油91.2m3/d左右，含水率4%，10月初进行提液生产，稳定生产时日产液量140m3/d，日产油135m3/d，含水率稳定在4%，与油藏预测相比，日增油量95m3/d，含水率降低36.31%，降水增油效果明显，表明该井的AICD控水阀设计合理，能够充分发挥产油和控水的功能。