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水平井控水技术(李宜坤)

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水平 井控水 技术 李宜坤
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水平井水平井控水技术控水技术(( 中国石化郑州水平井培训班))李宜坤中国石油勘探开发研究院2009年6月9日平井出水机理分析2.水平井找水方法3.水平井完井控水技术4.水平井生产控水(堵水)技术5.水平井控水矿场试验实例6.水平井控水技术发展的趋势)水平井常见的6种出水方式底水脊进 裂缝窜进 边水/注入水突进钻穿水层钻遇底水 高含水层出水)影响水平井出水的油藏与生产因素2r/)⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−==∂∂+∂∂+∂∂φµ(底水油藏)⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−−=)K/)/)K/(L(、六个边界封闭2、油藏均质各向异性(边水油藏))水平井出水的数值模拟研究界z( 0, 0)0, 0)(底水油藏)(边水油藏)油层物性、流体性质、完井方式、生产制度等与出水量(Q)及含水上升速度(关系尚在研究中。)水平井出水的物理模拟实验研究65213741质模型 渗条带模型探院)平井出水机理分析2.水平井找水方法3.水平井完井控水技术4.水平井生产控水(堵水)技术5.水平井控水矿场试验实例6.水平井控水技术发展的趋势合产液剖面采用开式气举管柱„气举举升模拟原生产状态„以气举管柱作为测试通道„配套了牵引器、防喷装置等工艺设备„成功地进行了5口井的试验大庆油田测试公司量、含水率、井温、压力、伽马、井斜和深度。含水测量采用过流式电容法和阻抗式含水率计。达到的主要技术指标:‡直径38温150℃,耐压80流量测量范围(3m3/d,测试误差±5%‡含水率测量范围50%遥测短接扶正器流量、含水率集流器点深度 (m) 解释井段 (m)合层产液量 (m3/d)分层产液量 (m3/d)相对产液量 (%)单位厚度流量(m3/d·m)2202552220 2220255庆)1—解 封销钉;2 —丝扣;3 —卡簧; 4—上平衡活塞;5 —扶正球;6—锥体;7 —下平衡活塞;8 —限位销钉;9 —保护胶筒;10 —隔环 ;11—密封胶筒;12 — 坐封销钉;13 —上坐封活塞;1 4—下坐封活塞1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 13 1412状态型号下井状态方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7Ⅰ型 关开关开 关 开 关开Ⅱ型 关关开开 关 关 开开Ⅲ型 关关关关 开 开 开开庆)丢手封隔器可调堵水器可调堵水器可调堵水器导向器封隔器封隔器扶正器水平井配产器封隔器探院工程所、冀东)在 不 停 抽的情况下,通过套管憋压的方式改变液压开关器的开关状态,达到找水和分段开采的目的。丢手接头丢手接头封隔器封隔器封隔器封隔器丝丝堵堵液控开关液控开关液控开关液控开关 液控开关液控开关向套管加液压换层生产北)利用声波传输技术,在井口四通处发射控制信号,经过油套环空传输到井下,井下智能开关器接收信号进行识别,确定开关器的动作,进行开启和关闭动作,以达到找水和分段生产的目的。平井出水机理分析2.水平井找水方法3.水平井完井控水技术4.水平井生产控水(堵水)技术5.水平井控水矿场试验实例6.水平井控水技术发展的趋势输数据,分析油井生产,监测油藏动态并对生产进行远程控制动调节流量,使产出剖面均匀,减轻突进控调节流量,关闭出水层段东)2222p ==东)套管阀充填材料调流控水筛管+常规裸眼封隔器 +套管充填阀 没有引起失效的机械零件• 极佳的密封效果• 超级稳定的高分子材料• 没有腐蚀问题• 使用操作非常简单封隔器有环空流动探院装备所)遇油膨胀封隔器调流控水筛管探院装备所) 期日产油产液020406080100088999液面遇油膨胀封隔器(勘探院装备所)050100150200250300日 期日产油产液02040608010007777778888889液面井 08年 11月2 3日 投 产 时,邻井G 1609 5%左右,而G 160产初期液量控制在3 0方,投产1 0天 后含水稳定在6 5%左右 ,初步见到控 水效果,平井出水机理分析2.水平井找水方法3.水平井完井控水技术4.水平井生产控水(堵水)技术5.水平井控水矿场试验实例6.水平井控水技术发展的趋势水)技术直井堵水与水平井堵水的比较比较项目 直井 水平井完井方式 射孔完井等 筛管完井等产层厚/长度 短 长堵水工艺 分层注入 笼统注入或分层注入见水方式 注入水、边水、底水 底水、边水、注入水出水机理 高渗透层突进、边水推进、底水脊进底水脊进、边水推进、高渗透层突进找水技术 成熟 不成熟出水层/部位 一般清楚 一般不清楚产水量 少 多作业风险 小 大堵水费用 低 高法分层‖工艺复杂‖减少投入‖降低风险‖技术进步找水起生产管物理分层下堵水管 …出水点不清油层隔层小井结构复杂60年堵水技术发展结果业费用不误堵油层不会固管水平井选择性堵水选择性堵水 = 不找水 + 不分层 = 低投入‖低风险溶液(水湿)阳离子特殊 结构大分子 2000万以上岩石水膜高分子油膜地层水油流凝胶◇胶粒(油湿)水平井选择性堵水1) 25℃)外观 乳白色液体气味 无密度, g/50凝固点,℃在孔隙中央形成压缩的 高 分 子团簇,油从团簇与孔隙壁间的通道流动,团簇逐渐 溶解; 入 水 层 , 则 特 定 基 团 吸 附 在 孔 隙 壁 上 , 在 整 个孔隙空间形成舒张的高分子网络结构,阻止水的流动。光油管笼统注入。地层水油流岩石表面油膜 水膜2) 25℃)外观 透明、柔韧胶粒粒径, 04密度, g/92( 75℃, 温,℃95环保性能 无毒,无臭,无腐蚀,可降解2岩心实验1#水驱)渗透率变化 恢复值 2#油驱)水两类单体合成的聚合物胶粒,遇地层水微胀,遇原油收缩,具有油水选择性功能。用 清 水 配 成 右 的 分 散 体 系 , 用 1000粒经防砂筛管筛分成众多 细小的弹性胶粒,首先进入高渗透出水层。在高渗地层,一般先注 液型)选择性堵水剂,后注胶型)选择性堵水剂。3) 2H 0 60 90 120 150 180 210 0温120℃,抗盐20×104。项目 指标 项目 指标颜色 无色 浓度,% 15气味 粘度,状态 液体 g/蚀性 低腐蚀性沸点(常压),℃10690℃成胶时间, 气稳定性稳定0 100 150 200注 入时间 , 2压力(M 3压力(M 4压力(M ( 2压 力 ( 3压 力 ( 4压 力 ( b= 121 96 选择性堵水 (左水驱,右油驱)空化学封隔器)堵水技术E E 起出封隔器,刮削井壁,形成管井筒触变\可控胶凝)材料, 在管外环空形成高强度阻流环,实现堵剂定向注入或封堵出水层段- 环 空化学封隔技术(管外环空化学封隔器( 施工工艺管外环空化学封隔器( 的两种作用方式段地层堵剂切静止后结构迅速恢复的高触变特性;避免 “重力坍落 ”以及 “回流 ”。0 50 100 150 200 250 300 350 400 450050100150200250300弹性模量 G'/ t/,1%T c= c= c= 200 400 600 800 10000200400600800100012001400160018002000剪切粘度η/ 速 率 /,1%T n= n=n=不同材料的 ~η关系γ&受控胶凝,由触变流体成为高强粘弹固体。有机 止时状态 胶凝后状态90℃下胶凝时间 4~ 6无机 止时状态 胶凝后状态120℃下胶凝时间 6~ 7形成完整的 向承压强度为 m,径向持压强度达 m(线性假设)填充水平环空轴向承压径向持压有机管 +封隔器二次完井管内控水(冀东)胀管水平井堵水技术(勘探院装备所)可调封隔器水平井堵水技术(大庆)遥控分采水平井堵水技术(勘探院工程所、冀东)平井出水机理分析2.水平井找水方法3.水平井完井控水技术4.水平井生产控水(堵水)技术5.水平井控水矿场试验实例6.水平井控水技术发展的趋势对冀东油田 )‹全油田选,重点在高浅北;‹近三年投产的初期高产井,重点是2007、2008年的井;‹高含水,大于95%;‹高产液,大于150t/d;‹低产油,日产油小于3t;‹出水机理相对清楚的井;‹测过产液剖面的井;‹井况正常的井。圆柱体模型)2122−=替半径,水半径,水平段长度,油层孔隙,小数柱缺模型a—出水段长度,弓长,堵水剂分布的最大水平深度,高,堵水剂分布的最大垂直深度,水淹面积系数,小数Φ —孔隙度,小数2V αφ=长方体模型a—堵水剂进入的水平深度,平生产层段长度,层深度,v/水淹面积系数,小数Φ —孔隙度,小数变了油、水相渗透率,通过岩心实验及底水油藏水平井稳定渗流公式:及原产量的1/2为堵水后的产量,依此确定泵型号和泵深。⎥⎦⎤⎢⎣⎡+−=2ln)pp(01020304050607080日 期日产油产液02040608010007777777777液面截至 产液 17585t,累 计产油 2# 管柱 解堵 ;换 1600螺杆泵 ; 换 300电 泵 ;;解堵 ;换 ;期:电30 0/0%/50 0/115197678m 水平井控水矿场试验实例)用量设计是受构造控制的层状边水油藏,边水沿近水平方向窜流至井筒,引起油井产水。因此,堵水剂用量按长方体体积公式模型计算。堵水剂进入水平深度45m;可能出水层段长度78m;油层厚度7m;设计堵水剂用量12002)段塞设计序号 段塞名称 液 体 用量,置液 高一联污水 202 工作液 2003 1#顶替液 高浓度聚合物溶液 104 2#顶替液 高一联污水 91水平井控水矿场试验实例)压力与排量设计20℃量为5m3/h、油管内径62虑地层压力,取12井堵水要求低排量,本井选用3~5m3/h。(4)施工步骤‹起原井管柱‹通井‹下光油管堵水管柱‹注选择性堵水剂‹起堵水管柱‹下生产管柱)施工管柱水平井控水矿场试验实例)施工现场水平井控水矿场试验实例)施工压力曲线水施工曲线y = x) - 5:2420072:122007:0020072:0720078:552007:432007:3220075:0320071:522007:4020071:2920078:172007:062007:5420074:4320071:312007:2020071:0820077:572007:452007:3420074:2220071:112007:5920070:4820077:372007:252007:1420074:0720070:542007:4120070:2920077:302007:182007:0520075:2220072:11时间 (h:压(归函数为y = x) - 2= 具有典型的平井控水矿场试验实例8)堵水试验效果0123456789102007007008008008008008008t/d)020406080100120日产液(t/d)、含水率(%)日产油 日产 液 含水油降水 。措施后日产液由113油量由3.3 t,低降到79%。液面由100水于油从哪里来。分析认为油从两个地方出来的:一个是堵水剂进入的含油饱和度高的层段,堵水前生产时动用了;二是堵水剂未进入的含油饱和度高的层段,堵水前生产时未动用。水也是从两个地方来的:一个是未动用的含水饱和度高的层段,有油也有水;二是堵水剂进入的含水饱和度高的层段,这个地方出的水使后来含水上升。因为没有产液剖面、压力、渗透率数据,上述产油出水情况只能依据堵水剂的作用机理和生产情况进行推测。怎样验证推测?就要进行下步工作,为后面的措施提供依据。要调产改变工作制度,观察产液量产油、含水变化。( 9) 分析与建议下调到25t/d,生产5根据多层合采含水下降,则油层是高压层,水层是低压层。堵水剂进入了水层。后来出水是水窜出来了。如含水上升,油层是低压层,要加大生产压差,提液。第二步,上调到60t/d,生产5察产油、含水变化,分析方法如上。第三步,上调到80t/d,生产5察产油、含水变化,分析方法如上。根据产油和含水的变化,确定下步措施。继续生产。反之,提液。继续生产。反之,进行第二次堵水。水平井控水矿场试验实例能严格按照设计调整产量。仅进行了60、80、100、110四个冲次的调整,期间的生产数据如图所示。0 70 80 90 100 110 120冲次日产油(t/d)0102030405060708090100日产液(t/d)、含水率(%)日产 油日产 液含水 率水平井控水矿场试验实例工后产水量降低,产油量先增加后维持措施前水平,说明选择性堵水剂起到了降低水相渗透率的作用;从施工后11天的生产情况看,在液量基本不变的条件下,产油量是逐渐回升的,现了油相渗透率的渐进性恢复,符合选择性堵水剂的作用机理。这是第一次进行有经验可以借鉴。从后期的生产数据看,堵水剂的量设计偏小,强度也偏弱。水平井控水矿场试验实例008008008008008008008008t/d)、日产油(t/d))日产 液 日产 油 含水水 。措施后间抽生产,含水100%。推测是因为砂堵,导致近井地原油不能流动。堵水t/d)020406080100120140160日产液(t/d)、含水率(%)日产 油 日产 液 含水措施后产液由139t/d,d。堵水d,d(d,含水99% 液面由108t/d)050100150200250300日产液(t/d)、含水率(%)日产 油 日产 液 含水堵水160220.0 m~ ,t/d;含水,%0123456油量,t/d;日产液含水日产油堵水施工增油,降水。4效果分析评估堵水前:液量270t/d,动液面150米,d,含水99%。堵水后:液量210t/d,动液面300米,d,d,分析 :从液面不断降低,同样产液量下,产油量为、明井底流压的增大起到了作用。含水有所下降,但降低幅度不大,可能(1)所设置的其作用强度有必要进一步加强;(2)虽然封堵了2165仍然有其它出水点,使井底有较强的能量供给。104月窜聚,推测 划封堵 200~ 2300米水平段,生产下部 40米。0501001502002503002007008008008t/d;含水,%02468101214油量,t/104工情况,为提高封堵效果,采用两步作业方式,即先在下部建立 后借助管内机械封隔器,向上部窜聚地层挤注选择性堵剂 100方。步骤 1: 建立 骤 2: 挤注地层堵剂点位置 压, 11 矿场试验了 30米)的轴向承压能力。0204060801001202008年9月1日2008年9月8日2008年9月15日2008年9月22日2008年9月29日2008年10月6日2008年10月13日2008年10月20日2008年10月27日2008年11月3日2008年11月10日2008年11月17日2008年11月24日2008年12月1日2008年12月8日2008年12月15日2008年12月22日2008年12月29日 2009年1月5日2009年1月12日2009年1月19日2009年1月26日2009年2月2日时间日产液(t/d)t/d)日产液 含水率 日产 油平井出水机理分析2.水平井找水方法3.水平井完井控水技术4.水平井生产控水(堵水)技术5.水平井控水矿场试验实例6.水平井控水技术发展的趋势)创建完善的水平井地质和油藏模型,进行物理模拟和数值模拟,精细描述水平井出水的机理(2)井底流量控制阀、管外遇油/遇水膨胀封隔器完井技术的推广应用(3)水平井测井找水仪器的自主研制及找水技术的推广应用(4)通过液压或物理信号调控的水平井机械找、堵水技术(5)水平井选择性堵水技术的完善、推广应用(6)广应用(7)智能完井控水技术的推广应用迎讨论!中国石油勘探开发研究院采油所李宜坤010297( 办 ), 010682(家)135 0130 8360
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