遼河油田水平井完井方式適應(yīng)性分析

遼河油田水平井完井方式適應(yīng)性分析

平井對(duì)改善油田開(kāi)發(fā)潛力巨大。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，平井可開(kāi)采儲(chǔ)量為8%9%，相當(dāng)于開(kāi)采率為0.5%2.0%，穩(wěn)定生產(chǎn)能力為井的2.5倍。因此,水平井開(kāi)發(fā)方式已經(jīng)引起了人們的高度重視。近年來(lái),遼河油田在水平井的應(yīng)用方面,已經(jīng)從先導(dǎo)試驗(yàn)階段逐步進(jìn)入規(guī)模推廣階段,水平井的部署和開(kāi)采方式也向多樣化發(fā)展,由新區(qū)單水平井部署發(fā)展到整體水平井群部署,進(jìn)而到老區(qū)直井井間加密、層間接替,在超稠油開(kāi)發(fā)方式轉(zhuǎn)換方面開(kāi)展了直井與水平井組合重力泄油(SAGD)的開(kāi)發(fā)試驗(yàn);在稀油開(kāi)發(fā)方式上也開(kāi)始了直井與水平井組合注采開(kāi)發(fā)的可行性研究。對(duì)于不同油藏類型的水平井,其完井方式將對(duì)后期的產(chǎn)能建設(shè)、舉升方式、防砂效果、作業(yè)措施、穩(wěn)油控水等產(chǎn)生重要的影響,因此,開(kāi)展不同油藏類型水平井完井方式的分析和評(píng)價(jià),具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1完井、發(fā)揮發(fā)揮井效果遼河油田水平井以篩管、打孔襯管、射孔3種完井方式為主,其中篩管完井占83.4%,打孔襯管完井占11.7%,射孔完井占3.9%。除了打孔襯管、固井套管射孔這2種常規(guī)的完井技術(shù)外,研究了整體燒結(jié)金屬纖維篩管、激光割縫篩管、彈性篩管、膨脹篩管等完井技術(shù)。1.1孔單元的全方位治理整體燒結(jié)金屬纖維篩管(簡(jiǎn)稱TBS)完井是在套管上按一定規(guī)則打孔,并在高溫高壓條件下將過(guò)濾單元燒結(jié)在打孔的基管上。過(guò)濾單元由多棱角狀相互交纏在一起的卷曲的不銹鋼絲構(gòu)成,同時(shí)每個(gè)過(guò)濾單元內(nèi)、外都能定位,形成立體網(wǎng)狀濾砂屏蔽。主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。1.2篩管加工縫的設(shè)計(jì)激光割縫篩管本體采用鋼級(jí)TP100H、?177.8mm、壁厚9.19mm的套管,篩管在套管上交錯(cuò)式割縫,縫長(zhǎng)45mm、縫寬0.2～0.4mm、縫間距30mm。具有強(qiáng)度高、不易損壞、滲油面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便的特點(diǎn)。1.3單元焊接口、密封彈性篩管保持單層管結(jié)構(gòu),過(guò)濾單元體內(nèi)焊在孔眼的凸臺(tái)上,外緣與篩管本體采用氣體保護(hù)焊牢固焊接在一起,彎曲25°不變形,樣件扭轉(zhuǎn)130(°)/m、過(guò)濾單元焊口邊緣完好。特殊幾何形狀彈性纖維材料在混有固體顆粒的液流通過(guò)時(shí)可有效地阻止固體顆粒,而小于金屬纖維孔道的細(xì)小微粒,可通過(guò)金屬纖維層隨液流排出油井,防止顆粒的淤積堵塞。1.4過(guò)脹錐試驗(yàn)膨脹篩管由膨脹外套、膨脹基管、過(guò)濾層組成。下入井下后通過(guò)脹錐使其徑向膨脹貼緊井壁,減小了篩管與井壁之間的間隙,增大了過(guò)流面積,減小了滲流阻力。膨脹篩管的耐溫、防砂粒徑和篩管直徑均與整體燒結(jié)金屬纖維篩管相同,其他參數(shù)見(jiàn)表2。2油平井固井方法的適應(yīng)性分析2.1采用無(wú)東北部焊tb篩管完井結(jié)構(gòu)巨厚稠油水平井完井必須有利于注汽熱采、防砂、舉升和后期挖潛。遼河油田初期主要采用無(wú)外環(huán)焊TBS篩管完井結(jié)構(gòu),應(yīng)用效果不太理想,主要問(wèn)題是鑲嵌在套管本體上的過(guò)濾單元在通過(guò)水平井彎曲段時(shí)容易脫落;在注汽或使用化學(xué)藥劑時(shí)也容易造成濾網(wǎng)脫落,導(dǎo)致水平段出砂,針對(duì)這些問(wèn)題研究和應(yīng)用了激光割縫篩管完井工藝,效果較好。2.2激光割縫篩管完井對(duì)于巨厚稠油油藏來(lái)說(shuō),要想達(dá)到理想的水平井開(kāi)發(fā)效果,必須在完井投入生產(chǎn)后,能夠保證蒸汽的高質(zhì)量注入,并且在回采時(shí),完井方式又可發(fā)揮油層的最大潛力,不會(huì)因?yàn)橥昃蹎?wèn)題影響油井產(chǎn)能的發(fā)揮。對(duì)于激光割縫篩管完井的巨厚稠油油藏,由于在鉆井過(guò)程中要保證井壁的穩(wěn)定前提下安全鉆進(jìn),雖然采取了一些油層保護(hù)措施,但仍對(duì)油層產(chǎn)生了一定影響,雖然激光割縫篩管完井的污染要遠(yuǎn)小于套管射孔完井,但仍然有必要對(duì)該種完井方式對(duì)產(chǎn)能發(fā)揮的影響進(jìn)行分析。表3是杜84塊激光割縫篩管完井的水平井在第1周期注汽的主要參數(shù)。由表3可見(jiàn),水平井與同區(qū)塊直井注汽參數(shù)相比,在提高排量的條件下,注入壓力上不存在升高的現(xiàn)象(壓力普遍低1～2MPa),蒸汽鍋爐出口干度可以達(dá)到75%以上,說(shuō)明該種完井方式可以滿足巨厚稠油水平井注汽要求。由表4可見(jiàn),水平井與直井相比,能夠更好地發(fā)揮油層的潛力,這也說(shuō)明在滿足水平井注汽要求的同時(shí),地層向井筒供液充足,并且注汽可解除近井地帶的污染,因此從滿足產(chǎn)能要求方面分析,激光割縫篩管完井完全適合巨厚稠油油藏。3膨脹篩管完井嚴(yán)重出砂水平井完井方式主要有礫石充填、膨脹篩管、彈性篩管等。礫石充填完井可以實(shí)現(xiàn)地層深部防砂,防砂效果好,有效期長(zhǎng)。但一次性投入大,施工復(fù)雜,難以均勻地進(jìn)行充填。膨脹篩管完井可以消除地層與篩管之間的砂環(huán),防止地層砂的運(yùn)移,尤其是可以防止地層砂分選性較差時(shí)細(xì)砂充填于粗砂之間,造成油井滲透性的降低,其缺點(diǎn)是施工風(fēng)險(xiǎn)大、成本高。彈性篩管完井方式簡(jiǎn)單,能夠主動(dòng)控制出砂規(guī)模;完善程度高,生產(chǎn)壓差和流阻小,可提高產(chǎn)量30%～50%,與礫石充填完井和膨脹篩管完井相比,施工難度小、投資少、見(jiàn)效快,適用于疏松砂巖地層,遼河油田大多數(shù)出砂水平井采用此種完井方式。3.1懸掛器掛器接入井完井結(jié)構(gòu)主要有3種方式,第1種完井結(jié)構(gòu)是一開(kāi)后固井,二開(kāi)至水平段后固井,然后三開(kāi)水平段。水平段下入?177.8mm彈性篩管,上部連接?177.8mm套管,在穩(wěn)斜段連接懸掛器,再連接套管至井口。投球打壓使懸掛器丟手坐封完井。第2種完井結(jié)構(gòu)是一開(kāi)后固井,二開(kāi)到底,水平段下入?177.8mm彈性篩管,上部連接管外封隔器和盲板,再連接?177.8mm套管至井口,然后固井,同時(shí)使封隔器密封,鉆穿盲板后完井。第3種完井結(jié)構(gòu)基本上與第2種相同,不同之處是用水泥傘替代了管外封隔器。比較3種完井結(jié)構(gòu)得出:第1種完井結(jié)構(gòu)工序多,施工復(fù)雜,井筒留有臺(tái)階。第2、3種完井結(jié)構(gòu)工序少,施工簡(jiǎn)單,與第1種相比完井后油井通徑大,便于后期作業(yè);第3種與第2種相比,用水泥傘替代管外封隔器更為簡(jiǎn)便和節(jié)省費(fèi)用。3.2彈性篩管防砂完井彈性篩管采用的是三角形金屬纖維過(guò)濾材料,因?yàn)槿切谓饘倮w維材料在壓制成形時(shí),纖維與纖維之間交錯(cuò)迭加形成的孔道幾何形狀為不規(guī)則的三角形;三角形孔道與砂粒接觸,孔道不易被堵死,同時(shí)三角形不銹鋼纖維材料在壓制成型時(shí)留有一定的壓縮余量,在生產(chǎn)壓力發(fā)生變化時(shí),彈性防砂材料發(fā)生一定的彈性壓縮,使防砂材料的孔徑發(fā)生微小變化,防止生產(chǎn)壓力增高造成砂粒通過(guò)防砂過(guò)濾單元,在壓力降回原來(lái)壓力時(shí),防砂材料又可恢復(fù)原來(lái)的孔隙和滲流能力。洼60塊儲(chǔ)層埋深1240～1460m,孔隙度27.4%,水平滲透率1485.0×10-3μm2,膠結(jié)疏松,出砂嚴(yán)重,而且出砂較細(xì),防砂難度大。2004年以來(lái),采用水平井二開(kāi)下彈性篩管防砂完井11井次,取得了較好的防砂效果,防砂粒徑設(shè)計(jì)為0.2～0.3mm,7口水平井平均日產(chǎn)油32t/d,其中洼60平103井第1周期生產(chǎn)140d,累計(jì)產(chǎn)油5300t,階段油氣比1.32,平均單井日產(chǎn)油是直井的2.46倍。取得了較好的防砂效果,根據(jù)該井水平井段粒度中值0.2mm,設(shè)計(jì)篩管防砂粒徑0.2mm,該井在3月下旬出砂,沖出地層砂1.95m3,分析時(shí)粒度中值為0.15mm,小于設(shè)計(jì)值0.2mm,之后該井未出砂,生產(chǎn)良好,達(dá)到了排細(xì)砂防粗砂的目的。截至目前,水平井彈性篩管完井累計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用79井次,施工成功率100%,防砂有效率100%,累計(jì)產(chǎn)油31502t,累計(jì)創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益3344萬(wàn)元。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看,彈性篩管完井具有較好的防砂效果,特別是對(duì)于出砂較細(xì)或分選性較差的油藏,其防砂效果是其他完井方式所不及的。4在薄邊底部形成水平井的方法分析4.1篩管完井方式對(duì)于薄層邊底水油藏來(lái)說(shuō),水平井是最好的挖潛措施,同時(shí)與直井相比,邊底水的侵入速度較為緩慢。但由于油層厚度相對(duì)很薄,避水厚度有限,經(jīng)過(guò)蒸汽吞吐后,邊底水侵入問(wèn)題在開(kāi)發(fā)后期肯定要出現(xiàn)。對(duì)于邊底水的侵入,從完井角度講,較好的完井方式是套管固井完井,便于后期出水的封堵,但考慮到這類薄層邊底水油藏在蒸汽吞吐過(guò)程中,出砂現(xiàn)象非常嚴(yán)重,而套管射孔完井又要采取管內(nèi)篩管防砂,因此,綜合考慮還是采用篩管完井方式比較適宜。與巨厚稠油篩管完井不同的是主井眼要采用?177.8mm完井,油層段采用?177.8mm篩管通徑完井方式。消除了因懸掛篩管所遺留的臺(tái)階隱患,這樣生產(chǎn)或措施管柱就可順利地從斜井段平滑地進(jìn)入水平段,為采油、后續(xù)措施和各項(xiàng)作業(yè)的施工帶來(lái)了極大的便利。另外,這類油藏部署水平井的目的在于挖掘剩余油潛力,當(dāng)水平井見(jiàn)水后,采取化學(xué)方法進(jìn)行堵水,可以最大限度地延長(zhǎng)油井壽命。從現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看,這類油藏出砂普遍較為嚴(yán)重,并且細(xì)粉砂比例大。因此,在砂害和水害兩者之間,針對(duì)于該類油藏選擇防砂是首選,篩管完井較適合該類油藏的水平井完井方式。從目前完井的水平井看,為了達(dá)到防大砂排細(xì)砂的目的,防砂篩管的防砂粒徑確定為0.15～0.2mm是較為合適的。即便如此,這類油藏水平井在投產(chǎn)初期還是要出細(xì)粉砂的,但當(dāng)砂橋形成后,砂量會(huì)逐漸減少。例如,歡127塊為稠油邊底水油藏,邊部油藏厚度薄,加之邊水“舌進(jìn)”,用直井很難獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益,因此利用水平井動(dòng)用油藏邊部?jī)?chǔ)量以挖掘油藏邊部剩余油。歡127-平1是部署在歡127塊興隆臺(tái)油層邊水油藏邊部的一口水平井,油藏出砂普遍較為嚴(yán)重,并且細(xì)粉砂比例大,平均粒度中值0.18mm,彈性篩管的防砂粒徑確定為0.2mm。2004年1月27日采用二開(kāi)下彈性篩管防砂完井,注汽2650m3,注汽壓力16.8MPa,2月27日投產(chǎn)放噴,初期日產(chǎn)油37.7t,日產(chǎn)水19.1m3。經(jīng)過(guò)3次沖砂后,砂橋形成,砂量逐漸減少,直到生產(chǎn)穩(wěn)定,井口測(cè)無(wú)含砂,達(dá)到防大砂排細(xì)砂的目的,累計(jì)產(chǎn)油11271.4t,取得了很好的開(kāi)采效果。從防砂角度看,對(duì)于該類油藏水平井完井篩管參數(shù),要經(jīng)過(guò)室內(nèi)分析后得出合理參數(shù),以求最佳防砂效果。綜合分析表明,?177.8mm水平井篩管完井方式較適合薄層邊底水稠油油藏開(kāi)發(fā)。4.2其他水平井生產(chǎn)對(duì)于這類油藏的水平井,篩管完井方式是不可取的。因?yàn)槠錈o(wú)法實(shí)現(xiàn)以分段投產(chǎn)的方式來(lái)控制邊底水的侵入,而且水平井一旦見(jiàn)水后,無(wú)法采取管內(nèi)分段堵水的措施,使堵水方法變得單一。而固井套管射孔完井可根據(jù)需要分先后射開(kāi)水平段生產(chǎn),當(dāng)一段含水率很高時(shí),封死高含水井段,再射開(kāi)剩下的井段。此種完井方式避免了水平井過(guò)早見(jiàn)水、挖掘了層間剩余油,此外,還可實(shí)現(xiàn)壓裂、酸化、堵水等增產(chǎn)措施以及分采、分注選擇性采油和注水工藝,能夠更好地滿足下一步水平井的生產(chǎn)需要。齊2-7-10塊為塊狀氣頂?shù)姿蜌獠亍｝R2-平1井水平段長(zhǎng)99m,距油頂5m,避水厚度20m,套管完井,分段采油。該井于2004年7月投產(chǎn),初期日產(chǎn)油57.2t,日產(chǎn)氣1551m3。投產(chǎn)5個(gè)月,含水僅為1.9%,而齊2-7-10塊1995年以后的直井調(diào)整井油井見(jiàn)水時(shí)間為4～6個(gè)月,如齊2-8-009井投產(chǎn)6個(gè)月,含水達(dá)到56%。可見(jiàn)水平井延緩了油井見(jiàn)水時(shí)間。錦2-5-307塊為底水油藏,平均油層有效厚度15m。錦2平-1井水平段長(zhǎng)240m,避水厚度20m,套管完井,分段采油。該井于2004年10月投產(chǎn),初期日產(chǎn)油33t,日產(chǎn)氣4022m3,日產(chǎn)水1m3。目前日產(chǎn)油23.4t,日產(chǎn)氣3297m3,日產(chǎn)水39.8m3,含水41.1%,累計(jì)產(chǎn)油9890t,累計(jì)產(chǎn)氣114.2×104m3,累計(jì)產(chǎn)水1113m3。因此,固井套管射孔是比較適合薄層邊底水稀油水平井的完井方式。5水平井(1)遼河油田在水平井的應(yīng)用方面,已經(jīng)從