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光纤技术和堵水技术在特稠油割缝筛管水平井中的成功应用

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光纤 技术 特稠油割缝筛管 水平 中的 成功 应用
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光 纤 技 术 和 堵 水 技 术 在 特 稠 油 割 缝 筛 管 水 平 井 中 的 成 功 应 用编 译 : 王 龙 (辽 河 工 程 技 术 研 究 院 井 下 技 术 研 究 所 )审 校 : 周 金 初 (辽 河 工 程 技 术 研 究 院 井 下 技 术 研 究 所 )摘 要   在 特 稠 油 割 缝 水 平 井 中 找 水 本 身就 具 有 极 大 的 挑 战 性 , 而 要 隔 离 油 层 , 选 择性 地 注 入 堵 水 剂 就 更 具 有 挑 战 性 。 为 了 确 保被 选 择 层 段 的 封 堵 和 隔 离 , 无 论 环 空 是 否 充填 地 层 砂 , 环 空 (裸 眼 或 割 缝 筛 管 ) 上 下 必须 封 死 。 这 篇 文 章 介 绍 了 田 特 稠油 割 缝 水 平 井 堵 水 的 成 功 事 例 。 首 先 用 光 纤电 缆 携 带 温 度 测 量 仪 找 到 出 水 的 层 位 , 接 着用 水 泥 承 接 器 将 需 要 处 理 的 层 位 用 水 泥 环 隔开 , 然 后 通 过 水 泥 环 尾 部 的 微 裂 缝 选 择 性 地挤 入 一 种 聚 合 物 凝 胶 , 这 样 就 在 水 层 处 产 生一 道 致 密 的 屏 障 , 阻 止 了 地 层 水 进 入 油 井 。该 井 堵 水 前 含 水 85 % , 堵 水 后 含 水 几 乎 降到 0 , 而 原 油 产 量 激 增 到 250 %。 此 外 , 从最 终 的 油 井 生 产 指 数 可 以 看 出 这 种 堵 水 技 术对 被 选 择 的 层 位 是 非 常 有 效 的 。 对 于 水 平 井和 特 稠 油 油 藏 而 言 , 用 光 纤 评 估 油 井 的 水 层是 一 种 非 常 简 单 可 靠 的 技 术 。 与 之 相 关 的 堵水 技 术 能 够 降 低 油 井 出 水 量 , 极 大 地 提 高 原油 产 量 。主 题 词   特 稠 油 油 藏   水 平 井   割 缝 筛管 完 井   光 纤 检 测   堵 水一 、 前 言 田 由 公 司 联 合 组 建 的 司 开 发 , 是 委 内瑞 拉 四 个 具 有 战 略 意 义 的 油 田 之 一 。 该 区 块 300~500m 是 松 软 的 砂 岩 层 , 属 于 特 稠 油 油 藏 。 在 油 藏条 件 下 , 原 油 重 度 为 715° ~ 910° A 黏 度 在 1800~ 3500 间 。原 油 是 通 过 水 平 段 长 1400m 的 水 平 井 进 行 自然 开 采 的 , 原 油 在 井 眼 或 井 口 处 同 降 黏 剂 混 合 , 被稀 释 的 原 油 送 到 处 理 中 心 进 行 脱 水 、 脱 气 处 理 , 净油 通 过 管 道 输 送 到 上 一 级 加 工 车 间 加 工 成 一 种 叫 做 低 硫 高 质 (32° A 合 成 原 油 , 污 水 回 注到 水 层 。二 、 油 井 开 采 情 况 是 1999 年 在 田 西 南 部 钻 成的 第 一 口 井 , 完 钻 井 深 2086m , 油 层 厚 25m , 水 平段 长 1350m , 7 缝 筛 管 完 井 , 缝 长 20 缝 宽01022000 年 12 月 17 日 投 产 , 初 期 最 大 产 量 为2400st b/ d ( — — 储 罐 桶 数 ) , 折 合 成 采 油 指 数为 12st b/ d/ p p — — , 不 含 水 。 2 个 月后 开 始 出 水 , 原 油 产 量 迅 速 降 到 700d , 产 水1100st b/ d , 含 水 量 达 到 60 % , 后 又 增 至 80 %。2001 年 10 月 至 2002 年 9 月 期 间 关 井 。三 、 光 纤 找 水 技 术为 了 准 确 找 到 出 水 点 , 2001 年 6 月 将 光 纤 电缆 下 到 水 平 井 段 内 , 测 量 水 平 井 段 的 温 度 变 化 曲线 , 以 此 来 确 定 出 水 点 的 具 体 位 置 , 因 为 水 的 侵 入是 导 致 温 度 升 高 的 直 接 原 因 。 温 度 是 每 米 一 测 , 并取 10 平 均 值 作 为 计 算 值 。该 区 块 含 水 层 位 于 油 层 下 21m 处 , 这 意 味 着水 的 温 度 比 原 油 温 度 高 016 ℃ 。从 温 度 曲 线 上 可 以 看 出 , 在 1710m(斜 深 ) 处 温 度 升 高 012 ℃ , 考 虑 到 水 穿 过 油 层 时被 一 定 程 度 地 冷 却 , 这 表 明 最 可 能 的 出 水 点 就 在1710m 附 近 位 置 。 这 一 点 正 好 是 垂 直 深 度 的 最 深点 , 而 且 水 平 井 段 穿 过 出 水 点 前 的 页 岩 段 。 由 于 水层 比 较 薄 , 油 / 水 运 移 比 高 (大 约 2000) , 所 以 水从 含 水 层 进 入 井 眼 是 完 全 可 能 的 。根 据 地 质 解 释 资 料 , 决 定 封 堵 住 出 水 点 以 下 的地 层 , 一 旦 封 堵 成 功 , 井 眼 穿 透 的 页 岩 就 会 阻 止 油层 上 部 水 进 入 井 眼 。作 业 前 为 进 一 步 确 定 该 井 的 生 产 状 况 , 2002年 9 月 重 新 投 产 , 2 周 内 原 油 产 量 为 400st b/ d , 产水 为 2280st b/ d , 含 水 为 85 %。四 、 堵 水 作 业出 水 点 找 到 后 , 决 定 进 行 堵 水 作 业 , 以 便 封 住出 水 层 和 下 部 的 页 岩 层 , 由 于 出 水 点 井 深 1710m ,位 于 油 层 开 采 段 以 下 , 所 以 决 定 废 弃 采 油 段 下 部 的部 分 井 段 。第 一 次 打 算 采 用 连 续 油 管 进 行 堵 水 作 业 , 但 由于 下 井 遇 阻 和 井 内 金 属 软 管 成 团 等 问 题 , 最 后 不 得31    王 龙 : 光 纤 技 术 和 堵 水 技 术 在 特 稠 油 割 缝 筛 管 水 平 井 中 的 成 功 应 用    不 采 用 修 井 机 和 3 "- 杆 进 行 。洗 井 钻 具 组 合 包 括 : 6 "3 头 , 适 用 于 7 的 5 捞 篮 和 适 用 于 9 管 的 7 捞 篮 。这 套 组 合 轻 松 下 到 第 一 次 遇 阻 点 (1236m 斜 深 )处 。由 于 第 一 次 堵 水 作 业 失 败 后 已 关 井 2 个 月 , 所以 作 业 前 先 用 有 机 溶 剂 进 行 洗 井 作 业 , 先 在 第 一 道水 泥 环 隔 层 处 注 入 40 接 着 在 需 要 进 行 凝 胶 和水 泥 处 理 的 隔 层 前 注 入 90st b。将 一 套 选 择 性 挤 注 封 隔 器 组 合 工 具 下 到 第 一 道水 泥 环 深 度 处 , 检 验 所 有 盲 板 的 橡 胶 皮 碗 是 否 密封 。 第 一 道 水 泥 环 位 于 1807~ 1846m (斜 深 ) 隔 层之 间 , 起 出 封 隔 器 组 合 工 具 , 可 以 看 到 水 泥 正 好 在两 个 皮 碗 间 , 表 明 注 入 的 第 一 道 水 泥 环 非 常 成 功 。由 于 封 隔 器 起 出 后 水 泥 可 能 会 返 流 到 7 管内 , 所 以 在 注 入 另 外 两 道 水 泥 环 前 先 下 入 水 泥 承 接器 。 水 泥 承 接 器 顺 利 地 下 到 1834m (斜 深 ) 处 , 从起 下 管 柱 可 能 看 到 水 泥 的 痕 迹 。 起 出 管 柱 后 下 入 封隔 器 准 备 注 第 二 道 和 第 三 道 水 泥 环 。第 二 道 水 泥 环 在 1622~ 1651m (斜 深 ) 隔 层处 , 起 下 封 隔 器 后 注 入 第 三 道 水 泥 环 , 第 三 道 水 泥环 位 于 1554~ 1583m (斜 深 ) 隔 层 处 。 起 出 封 隔 器后 将 水 泥 承 接 器 下 到 采 油 井 段 。第 二 套 水 泥 承 接 器 位 于 处 理 层 下 端 , 大 约1635m 斜 深 处 , 其 目 的 是 隔 离 7 管 内 环 空 。 第三 套 (最 后 一 套 ) 水 泥 承 接 器 安 放 在 1581m 斜 深处 , 这 样 需 要 处 理 的 层 段 就 被 全 部 隔 离 开 来 。200st b 聚 合 物 凝 胶 与 20st b 超 细 水 泥 一 起 通 过注 水 泥 插 头 挤 入 到 第 三 道 水 泥 承 接 器 内 , 这 样 需 要封 堵 的 层 位 就 按 照 设 计 要 求 进 行 封 堵 。重 新 下 入 采 油 泵 和 光 纤 监 测 仪 。 下 泵 作 业 必 须在 凝 胶 和 超 细 水 泥 充 分 凝 固 几 个 小 时 后 按 设 计 要 求完 成 , 如 果 不 这 样 , 被 挤 入 地 层 的 凝 胶 和 超 细 水 泥就 会 返 流 到 套 管 内 油 泵 处 堵 塞 油 泵 。五 、 堵 水 后 采 油 情 况该 井 于 2002 年 12 月 完 成 堵 水 和 下 泵 作 业 , 考虑 到 凝 胶 能 较 好 地 凝 固 , 比 原 计 划 多 延 迟 了 一 段 时间 才 投 产 。 2003 年 3 月 投 产 后 , 2 周 内 含 水 量 由55 %降 到 低 于 5 % , 随 后 含 水 量 稳 定 在 2 %~ 3 %左右 , 原 油 产 量 为 1000st b/ d。 随 着 生 产 指 数 的 下降 , 同 时 为 防 止 出 气 而 控 制 井 底 压 力 的 情 况 下 , 原油 产 量 稳 定 在 800d。2003 年 5 月 关 井 1 周 , 主 要 原 因 是 同 初 期 相比 井 口 压 力 升 高 , 而 渗 透 率 仍 在 正 常 范 围 内 : 初 期为 17D , 堵 水 后 是 19D。从 结 果 中 可 以 推 断 出 被 挤 入 的 化 学 剂 并 没 有 对油 层 造 成 伤 害 。 该 井 初 期 生 产 指 数 是 1214 d/ — — , 考 虑 到 该 区 块 地 层 倾 向 和 净 砂 量 的减 少 , 预 计 生 产 指 数 为 314d/ 而 实 际 生 产 指数 是 218d/ 结 论 表 明 在 水 平 段 内 被 隔 离 的 上部 井 段 , 也 就 是 1554m 以 上 的 井 段 都 是 油 层 。2003 年 6 — 7 月 关 井 , 随 后 的 采 油 情 况 表 明 水再 次 侵 入 到 眼 。 含 水 量 由 2003 年 7 月 的10 %增 至 2003 年 10 月 的 16 %。 光 纤 探 测 仪 表 明水 是 来 自 于 采 油 井 段 的 底 部 , 预 计 是 从 封 堵 层 的 后面 进 入 到 油 层 的 。 2003 年 10 月 , 该 井 采 油600st b/ d , 超 过 堵 水 前 稠 油 产 量 的 50 %。从 2003 年 3 月 到 2003 年 10 月 的 152 天 内 ,该 井 共 计 生 产 稠 油 120000st b。 假 设 不 进 行 堵 水 作业 , 稠 油 产 量 是 400d , 那 么 经 堵 水 后 增 加 的稠 油 为 6 × 104 st b , 而 相 关 的 作 业 费 用 为 95 万 美元 。 这 些 费 用 必 须 由 增 加 的 原 油 来 支 付 。六 、 结 论 分 析95 万 美 元 的 作 业 费 用 具 体 分 布 如 下 : 光 纤 找水 8 万 美 元 , 连 续 油 管 作 业 36 万 美 元 , 修 井 机 作业 51 万 美 元 。由 于 对 井 眼 情 况 预 计 不 够 , 导 致 用 连 续 油 管 作业 失 败 , 从 而 使 第 一 次 现 场 测 试 作 业 费 用 偏 高 。 此外 , 没 有 对 作 业 过 程 和 堵 水 剂 进 行 优 化 , 使 得 封 堵只 在 同 样 长 的 井 段 内 进 行 , 而 且 仅 仅 修 井 机 一 项 就得 花 费 56 万 美 元 , 包 括 起 下 钻 费 用 和 下 采 油 管 柱费 用 。根 据 现 在 所 掌 握 的 知 识 , 作 业 费 用 和 堵 水 剂 的费 用 都 能 降 低 , 其 中 性 能 相 似 而 价 格 低 廉 的 堵 水 剂可 以 采 用 现 场 试 验 的 方 式 来 确 定 其 有 效 性 。从 作 业 角 度 上 分 析 , 作 业 时 间 和 作 业 设 备 可 以进 行 优 化 。 就 目 前 而 言 , 整 个 堵 水 作 业 只 需 5~ 6天 时 间 。 由 于 是 第 一 次 进 行 现 场 试 验 , 所 以 要 求 使用 的 堵 水 剂 储 备 罐 、 堵 水 工 具 和 现 场 服 务 必 须 是 最好 的 。必 须 指 出 的 是 每 一 次 特 定 的 堵 水 作 业 都 具 有 特定 的 堵 水 技 术 , 代 表 的 是 不 同 的 堵 水 方 式 。 因 为 这是 第 一 次 现 场 测 试 和 堵 水 试 验 , 所 以 在 作 业 效 果 和经 济 方 面 都 算 是 成 功 的 。七 、 油 井 特 征从 堵 水 事 例 可 以 看 出 , 要 想 准 确 设 计41     国 外 油 田 工 程 第 22 卷 第 4 期 (200614)    堵 水 , 必 须 从 多 个 角 度 来 分 析 出 水 层 。1、 水 层 位 于 采 油 井 段 内 : 如 果 出 水 点 靠 近 采油 井 段 端 部 , 建 议 废 弃 采 油 井 段 底 部 的 部 分 井 段 , 就 是 这 种 情 况 。 然 而 对 于 水 平 井 段 较 长 的井 , 堵 水 作 业 难 度 可 能 比 较 大 , 使 用 连 续 油 管 能 够加 快 作 业 进 程 。 如 果 出 水 点 靠 近 采 油 井 段 根 部 , 堵水 作 业 相 对 来 说 比 较 简 单 。 在 这 种 情 况 下 , 必 须 保留 下 部 采 油 井 段 以 确 保 其 经 济 价 值 , 为 此 要 将 出 水点 以 上 的 套 管 清 理 干 净 。 这 种 情 况 下 的 堵 水 作 业 目前 在 田 还 没 有 出 现 过 , 但 准 备 作 为 特 稠油 藏 水 平 井 的 下 一 步 堵 水 试 验 。2、 采 油 井 段 内 存 在 页 岩 层 : 如 果 水 泥 和 凝 胶能 够 进 入 页 岩 周 围 , 将 有 助 于 提 高 水 平 井 的 堵 水 效果 , 因 为 地 层 水 需 要 花 费 更 长 时 间 来 找 到 新 的 进 入井 眼 的 通 道 。3、 采 油 井 段 : 如 果 采 油 的 水 平 井 段 稍 微 有 点倾 斜 , 这 样 增 加 了 水 侵 入 油 层 通 道 的 曲 折 度 , 从 而延 缓 了 堵 水 作 业 后 迟 早 到 来 的 水 侵 。八 、 建 议找 到 出 水 点 是 任 何 堵 水 作 业 是 否 成 功 的 关 键 。合 适 的 测 井 或 监 测 仪 是 必 须 的 。 否 则 即 使 设 计 准确 , 但 由 于 堵 水 剂 注 入 到 不 恰 当 的 层 位 , 堵 水 作 业也 会 失 败 。如 果 水 来 自 于 油 层 下 的 含 水 层 , 光 纤 技 术 提 供了 在 水 平 井 内 找 水 的 好 办 法 。 只 要 油 、 水 间 温 差 在1 ℃ 以 上 , 也 就 是 说 水 层 位 于 水 平 井 油 层 下 至 少15m , 光 纤 工 具 就 能 识 别 由 于 水 的 侵 入 而 导 致 的 温度 升 高 。对 区 第 一 次 堵 水 作 业 进 行 积 极 的 经济 评 价 以 后 , 采 用 该 堵 水 技 术 需 要 进 一 步 探 讨 降 低成 本 的 问 题 。 作 业 方 式 和 堵 水 剂 都 存 在 降 低 成 本 的可 能 性 。在 块 裸 眼 / 割 缝 筛 管 完 井 的 井 中 , 可能 不 用 水 泥 环 的 方 式 进 行 堵 水 作 业 , 采 用 何 种 方 法取 决 于 稠 油 的 黏 度 和 油 、 水 运 移 速 率 的 差 异 。堵 水 剂 的 成 本 也 能 大 幅 度 地 降 低 。 通 过 现 场 测试 凝 胶 封 堵 块 的 渗 透 率 来 确 定 最 佳 的 堵 水 剂 用 量 。作 为 一 个 可 变 参 数 , 排 量 必 须 经 过 精 确 计 算 以达 到 最 优 的 排 量 。 此 外 , 可 以 在 直 井 中 采 用 整 体 挤注 的 方 式 来 测 验 堵 水 剂 的 效 果 , 但 结 论 不 能 直 接 用于 水 平 井 。 值 得 注 意 的 是 这 种 堵 水 是 暂 时 的 (需 要定 期 注 入 堵 水 剂 来 维 持 低 的 出 水 量 ) 。九 、 结 论在 特 稠 油 油 藏 中 , 可 以 采 用 光 纤 技 术 找 出 水层 。 如 果 水 是 来 自 于 油 层 下 的 含 水 层 , 该 技 术 能 够准 确 识 别 水 平 井 段 的 出 水 位 置 。在 藏 , 有 必 要 根 据 井 身 结 构 、 地 质条 件 和 出 水 点 的 位 置 进 一 步 研 究 堵 水 技 术 。每 一 次 堵 水 作 业 都 要 进 行 精 确 的 计 算 和 评 估 ,以 确 保 获 得 最 佳 的 经 济 效 益 , 同 时 根 据 油 井 特 征 来选 择 合 适 的 堵 水 技 术 。资 料 来 源 于 美 国 《 9405》(收 稿 日 期   2005 09 29)(上 接 第 12 页 ) 8h 收 集 一 次 返 排 样 品 直 至 结 束 。 6号 油 井 返 排 的 示 踪 剂 浓 度 显 示 , 015 110 体 段 的 回 收 率 适 中 , 交 联 凝 胶 前 置 液 段 的返 排 率 较 高 。 这 可 表 明 漂 白 剂 与 管 线 金 属 、 油 藏 矿物 质 发 生 了 反 应 , 所 以 不 能 提 供 足 够 的 氧 化 作 用 ,从 而 获 得 更 好 的 压 裂 效 果 (较 之 无 漂 白 剂 的 交 联 前置 液 ) 。 比 较 这 2 口 油 井 的 累 积 产 量 发 现 , 仅 仅 交联 凝 胶 前 置 液 的 回 收 率 / 排 液 量 的 大 幅 提 高 , 并 不能 导 致 标 准 产 量 曲 线 上 产 量 的 提 高 。五 、 结 论1、 结 合 化 学 压 裂 示 踪 剂 进 行 压 裂 后 油 井 动 态监 测 可 以 逐 段 评 估 压 裂 液 返 排 / 裂 缝 清 洗 效 果 , 并有 助 于 压 裂 液 设 计 的 优 化 。2、 在 层 的 混 合 压 裂 设 计 中 , 在 预前 置 液 流 体 段 中 应 用 强 氧 化 凝 胶 破 胶 剂 可 以 改 善 压后 交 联 凝 胶 流 体 段 的 返 排 / 裂 缝 清 洗 效 果 。3、 尽 管 交 联 凝 胶 流 体 段 的 返 排 / 裂 缝 清 洗 情 况不 断 得 到 改 善 , 但 是 把 强 氧 化 凝 胶 破 胶 剂 添 加 到 混合 压 裂 前 置 液 阶 段 , 并 没 有 使 油 井 产 量 得 到 真 正 的提 高 。4、 对 于 以 硼 酸 盐 交 联 凝 胶 为 基 础 的 混 合 压 裂 设 计 , 在 预 前 置 液 阶 段 加 入 低 p H 值的 缓 冲 液 、 有 机 酸 或 二 氧 化 碳 , 应 该 对 其 返 排 / 裂缝 清 洗 和 压 裂 后 的 油 井 动 态 进 行 监 测 。资 料 来 源 于 美 国 《 J P T》 2005 年 7 月(收 稿 日 期   2006 01 09)51    王 龙 : 光 纤 技 术 和 堵 水 技 术 在 特 稠 油 割 缝 筛 管 水 平 井 中 的 成 功 应 用    
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