海上机械控水完井技术应用现状及发展趋势

海上油田主要以水平井开发为主,如何有效控制含水上升速度是各油田面临的主要问题之一。海上油田应用的机械控水完井技术包括中心管控水、变密度筛管控水、ICD/AICD分段控水、充填调流控水、C-AICD控水、找控水一体化等。总结了各方法的技术原理、优缺点和适用范围,其中充填调流控水和ICD分段控水是海上油田主要应用的两种机械控技术,前者利用轻质覆膜颗粒作为轴向封隔材料,适用于地层非均质性强、水平段长的油井控水,广泛应用于渤海和南海东部油田;而ICD分段控水技术需要准确设计封隔器坐封位置,因此适用于地层情况认识清楚、非均质性不强的油井控水,主要应用于南海东部油田。基于技术现状,展望了机械控水完井技术的发展趋势,分析结果可为海上油田控水完井方式的选择和后续技术的发展提供借鉴。

小角度燕尾型同层侧钻水平井分段控水策略

渤海油田高含水低产低效的井逐渐增多,部分区块产量递减快。同层侧钻水平井技术搭配分段控水完井是治理高含水低产低效井的有效手段,但小角度燕尾型同层侧钻水平井应用分段控水完井后未见到控水效果。为此,通过建立理论模型分析发现此类井分段控水失效原理,确定了原井眼的“空腔”是分段控水技术在此类井上适应性差的主控因素。在考虑可行性及经济性等因素后,调整现阶段的钻完井思路,提出了水平段延伸与优化完井管柱配管的综合钻完井改进策略,并对该策略的有效性进行了矿场试验验证。试验井控水效果远超预期,投产164 d仍未见水,无水期累产油高达1.5×10^(4) m^(3)。该策略在目标井控水效果显著的同时,单井建井成本增幅仅为8.8%,为后续类似低产低效井治理提供思路及技术储备。

海上水平井防砂控水一体化工艺技术研究

海上边底水油藏水平井采用常规控水技术存在地层与筛管间环空封隔难度大、易发生水窜、出砂风险高等问题,针对这些问题,在总结常规控水工艺技术优缺点基础上,研发了在筛管与井壁间环空充填轻质颗粒形成致密充填层,与装有控水阀的防砂控水筛管配合调节水平段产液量、防止地层出砂和环空水窜的防砂控水一体化工艺技术。实验评价表明,环空充填轻质颗粒后窜流量约占驱替总排量的4%,可以达到环空封窜,其防砂性能与常规砾石充填相近,应用该工艺可以实现防砂与控水协同治理。在渤海油田高含水井、出砂老井和边底水发育的新投产水平井进行试验,含水率降低5%~12%,防砂、控水增油效果显著。研究结果可为海上边底水油藏水平井防砂控水提供参考。

双层合采油井盲管控水机理数值模拟

依托胜利油田盲管控水先导开发试验项目,根据双层合采油井油水流入动态特征,建立了双层合采油井盲管控水模型,并利用Fluent软件开展不同长度与不同位置盲管作用下的双层合采油井地层产液特征数值模拟研究。结果表明:盲管可以增加高含水层的井底流压,降低地层产液流量。对于综合含水率达到80%的双层合采油井,盲管长度是影响其控水效果的主要因素,盲管越长,控水效果越明显。与无盲管相比,在2 m的高含水层全段放置盲管,产液含水率可降低30百分点。盲管位置是影响其控水效果的次要因素,在2 m的高含水层不同位置放置0.5 m盲管,产液含水率下降约3百分点。为保障控水效果,应针对高含水层所在位置,放置适应地层厚度的盲管,调控双层合采油井产液流量,达到控水的目的。在优化双层合采油井盲管长度和盲管位置的基础上,利用流体数值模拟对盲管的控水机理进行了深入研究,研究结果能为高含水油藏双层或多层合采油井实施盲管控水开采提供技术指导。

致密气储层绒囊流体选择性控水实验分析与研究

以临兴地区致密砂岩岩心为研究对象,通过设计正交实验优选潜在适用稳气控水绒囊流体体系类型,建立体系性能参数、施工工艺参数与稳气控水效果间定量关系,以稳气控水效果为评判标准,优选体系配方。并针对致密气地层特征,结合绒囊流体稳气控水作用机制,引入突破压力梯度参数,评价绒囊流体封堵前后地层气、液两相流动能力变化。实验结果表明:绒囊流体对于总孔隙度、有效孔隙度和可动孔隙度改变程度具有差异性,这与不同配方下绒囊流体的性能有关。对于总孔隙度、有效孔隙度以及可动孔隙度改变程度范围分别为40.53%~59.63%、35.42%~44.81%和55.08%~64.75%;根据体系稳气控水强度,优化形成三类绒囊稳气控水流体系,优化得到绒囊稳气控水流体体系控水率达到70%以上。同时,测试3种强度绒囊稳气控水体系注入地层后控制气相突破压力梯度增幅12.50%~22.22%,水相突破压力梯度增幅77.76%~79.01%,优化的绒囊流体体系具有大幅度降低产水、保持产气能力小幅度扰动特点,能够达到稳气控水的效果。

AICD筛管充填控水技术及应用

海上某油田砂体分布复杂,同时受气顶和边水的影响,无法发挥水平井的产能。针对该油田防砂、控水的双重需求,提出了采用AICD控水筛管配合环空充填覆膜颗粒的控水完井工艺技术,详细介绍了AICD充填控水技术的控水原理、管柱设计方法和充填规律。实际投产结果表明AICD筛管配合覆膜颗粒充填技术可以使油井保持稳定的低含水生产状态,降水增油效果显著,适用于渤海油田非均质性较强的油藏。研究的管柱设计方法和充填规律为海上油田水平井控水完井设计提供了参考和借鉴。

渤海特高孔渗储层控水防砂一体化完井技术

渤海BN油田的特高孔渗疏松砂岩油藏储层非均质性强,生产井出水、出砂问题严重,而现有各自独立设计实施的控水和防砂工艺存在设计实施繁琐、控水防砂效果差等问题。为此,在连续封隔体控水完井技术的基础上,根据地质工程一体化的思路,给出了优选连续封隔体颗粒粒径、设计ICD筛管控流强度及优化配置ICD筛管的方法,形成了适用于渤海特高孔渗储层的防砂控水一体化完井技术。BN油田3口井进行了控水防砂一体化完井技术试验,与邻井相比,单井无水采油期平均延长187 d,初期含水率远低于预期含水率,井口无砂时间明显增长,其中BN-D4H1井井口无砂时间长达889 d。现场试验结果表明,防砂控水一体化完井技术可以满足BN油田控水、防砂的双重需求。

裂缝性礁灰岩强底水油藏控水对策研究

裂缝性礁灰岩强底水油藏孔、缝、洞发育,底水能量供应充足,由于裂缝发育的非均质性及裂缝产状类型的多样化,油井水锥规律非常复杂,亟需发展有效的控水措施。以流花11-1油田为例,基于岩心描述、铸体薄片分析和扫描电镜实验结果对储层进行分类,并建立不同储层机理模型,研究不同储层水平井水锥规律。在此基础上通过分析油井历史控堵水措施效果,针对性提出不同储层后期控堵水对策。研究结果表明,4类储层中致密裂缝型和孔洞裂缝型储层最易发生水锥,表现为油井见水快、含水率上升快、产量递减快;在现场已实施的3类控水措施中,“连续封隔体+流入控制装置(Inflow Control Device, ICD)”控水措施既能充填裂缝,又能降低高产能段流量,起到均衡控水的作用,现场应用效果最好。该项研究对于裂缝型底水油藏的高效开发具有重要意义,为该类油田的见水规律和控水对策提供借鉴。

AICD环空控水技术在渤海油田的应用

伴随渤海油田开发生产,部分油田含水率逐年升高,其中一些油井见水后含水迅速上升,居高不下,严重影响了油井产能释放,传统的调剖堵水、下调注水井注入量等方法均无法起到良好效果。因此急需寻找一种有效控水堵水工艺措施,本文以渤海油田X井为例,引进AICD环空控水工艺,并对出水分析,选择防砂控水管柱类型,以及具体施工方案进行了全面阐述,跟踪作业后产出效果,进行评价和总结,最终控水增油效果显著,具有较高的推广应用价值。

水平井智能控水模拟计算与应用研究

南海西部某油田底水油藏开发过程中面临含水率高、油井过早水淹、开发效果逐渐变差等问题。为降低开发井含水率,提高油井产量,结合分析现有智能控水工具技术原理,采用控水模拟软件进行了该油田某口水平井的分段设计、控水筛管参数设计等数值模拟,形成了水平井智能控水方案。现场应用表明采用该智能控水方案后,油井生产初期控水效果良好,最高含水率下降56.67%,产油率提升约13%,具有较好的控水效果和指导意义。

AICD控水技术在南海东部油田的应用及适应性评价

AICD具有防水、控水、控气、防砂、增油、多目标一次完成的技术特点,能够实现抑制高含水井段产出、增大低含水井段产出,实现自动调整水平井段的产液剖面,达到控水增油的目的。本文依托南海东部油田AICD整体实施情况,通过分析应用效果,对该技术适应性进行了系统评价,对后续同类型油藏现场应用具有重要的参考价值。

海上高含水油田示踪监测控水技术及应用

针对海上高含水油田在完井之后无法实现精准找水、控水的难题,将微量元素示踪监测技术与机械控水技术结合,形成示踪监测控水技术,并进行了现场应用。结果表明,该技术可在满足稳油控水需求的基础上,实现对海上高含水油田生产井不动管柱产液剖面在线监测;通过在井口取样分析示踪剂的浓度,无需改变生产制度,即可定量计算出各个层段的油水动态变化及产液贡献;可精准识别见水时间及主力见水位置,有利于优化油田生产制度,实现精准找水,提高稳油控水技术的针对性。研究及应用结果为此类高含水油田的治理提供了借鉴。

北辛窑井田构造特征及其控水作用

北辛窑井田地质构造复杂,且已发生多起突水事件,严重影响煤矿的正常掘进开采。本文从成因的角度系统研究北辛窑井田的地质构造特征,明确地质构造对煤层赋存条件和地下水动力条件的控制作用,提出充水性受NE向大型断裂构造及断裂构造交汇区控制,且分割成多个NE向次级含水系统,为煤矿防治水工作提供建议和科学依据。

黄河流域深度节水控水管理与探究

黄河流域深度节水控水管理旨在优化水资源配置,确保生态安全与可持续发展,致力于提升水资源利用效率,减少水土流失,保持水生态平衡。该管理模式采用精准灌溉、水量控制、径流调节等技术实现水资源的精细化管理与循环利用,不仅能够缓解水资源短缺问题,还对农业生产、工业用水及城市供水系统具有积极影响,可提高黄河流域水资源管理的科学性和精准度,进而维护黄河流域的生态平衡。基于此,本文对黄河流域深度节水控水管理进行探讨。

组合式控水工艺技术在边底水油藏开发中的实践探索——以曹妃甸油田为例

渤海油田存在较多的边底水油藏,此类油藏在开采中后期极易出现油藏水淹现象而阻碍油气开采。为提高采收率,渤海油田近些年也在不断探索各种控水技术,但控水效果和控水投入往往不尽如人意。以曹妃甸油田实践为例,探索降本增效形势下的有效控水技术,旨在节约成本,保证一定的稳油控水效果。

控水采煤技术及其在砂岩含水层下综放开采实践

控水采煤技术是利用煤层中各种矿物的矿化作用,使煤体内的含水层中的煤泥在水的作用下不断被水解,最终形成煤粉,然后进行开采的过程。目前,我国的控水采煤技术主要是通过煤的浸出、气化、矿渣的淋洗以及煤灰的分级分选等技术,实现煤料的高效开采。

均衡流量控水完井技术的控水效果评价方法

均衡流量控水完井技术在新投产水平井中的控水效果多采用“邻井”对比法进行对比评价,评价结果受干扰程度大。基于此类技术原理的控水效果评价方法,可对现有的评价方法进行补充。此类技术控水原理是通过控流装置和分段工具调节各生产段井壁处的回压,从而均衡产液剖面。短时间关井将使得井壁附近回压重新分配,在压力平衡的过程中出现高含水饱和度生产段的流体倒灌进入低含水饱和度生产段的现象。因此,此类技术的生效与倒灌现象的发生有一定的相关性。以应用此类技术的LFY13-2-A7井为例,关井前含水稳定在85.00%,再次开井出现含水率从90.81%逐渐降至85.69%后保持稳定且略有下降的“倒灌”现象。该现象与此类技术原理吻合,结合已有的“邻井”对比法结果,进一步证实该技术在LFY13-2-A7井中发挥了控水作用。

南海油田惠州潜山裂缝性凝析油气藏控水实验

为建立潜山裂缝性凝析油气藏优化控水开发的模式,以南海油田惠州潜山裂缝性凝析油气藏H2-3井参数为基础,设计了气藏控水物理模拟实验,通过非均质储集层设计、实验参数设计、裂缝参数设计和控水实验方案设计,完成了弹性开采实验、连续封隔体控水实验、水敏凝胶控水实验、变密度筛管控水实验和变密度筛管+连续封隔体组合控水实验5组控水实验,对不同方案的控水效果进行了对比,并分析了各个控水工艺的机理。在此基础上,结合数值模拟进行验证,提出了气藏控水开采方案:气藏底水开采初期,水体推进为渐进式上升,中—后期为锥进式发展,后期底水一旦接触储集层裂缝,水体呈突进式侵入;各种方案的控水效果差异较为明显,连续封隔体和水敏凝胶在气井采气期对底水控制作用不明显,变密度筛管在采气初期控水效果较好,但气井见水后无法避免水窜风险。变密度筛管+连续封隔体组合控水效果较好,改变了底水锥进效应,与弹性开采相比,无水采气时间增加了8.84%,总采气时间增加了13.70%,采气量提高了10.40%。

AICD智能控水阀性能评价及应用

自适应流入控制装置AICD依靠对流体黏度等的识别,自动调节过流通道的大小,抑制高产水段产量,进而减缓油井含水上升速度。目前海上油田选择使用AICD控水阀时没有理论依据去判断是否符合产量和生产压差的要求。因此,基于物模实验研究了油、水在不同流速下通过浮板型AICD控水阀时的压降大小,利用非线性回归方法,拟合控水阀压降数学模型。结果表明:AICD控水阀压降主要受流体密度、黏度、流速的影响,相同流速下,黏度越低含水率越高,流体通过AICD控水阀的压降越大,且随着流速增大,过阀压降呈指数增大。研究及应用成果为海上油田控水完井选阀提供了理论依据。

祁东煤矿构造控水特征和地下水运移规律

以祁东煤矿为例,通过研究矿井地下水运移规律及其所在区域的构造控水特征,以期为煤矿水害的超前精准治理和区域防治提供借鉴参考。利用构造控水理论结合祁东煤矿及其所在矿区、煤田的地质构造背景,对构造控水的逐级控制作用和构造控水作用方式进行研究,结果如下:祁东煤矿基岩地层形态整体受宿南向斜控制,局部受魏庙断层等构造控制,新生界地层形态亦受到构造的间接控制;在宿南向斜控制下,矿井内或矿井外南部风化后的二叠系煤系砂岩裂隙含水层、太灰、奥灰与四含角度不整合接触;在魏庙断层控制下,在矿井南部采区部分二叠系煤系砂岩裂隙含水层含水层再次露头,与四含角度不整合接触,不整合接触使得含水层间可产生水力联系。总结分析结果,认为:(1)地质构造通过对地层形态的控制,对地下含水层水起到控制作用;(2)地质构造通过控制含水层间的接触,对含水层间的水力联系起到控制作用。为进一步验证含水层间的水力联系,利用水位变化的对比分析和皮尔逊(Person)相关系数,对放水试验期间南部采区四含、太灰和正常水位观测期间四含、太灰、奥灰的钻孔水位观测结果进行分析,得出:(1)南部采区放水试验期间,四含(SQ10-14)与太灰(ST4)水位变化基本同步,相关性极强;(2)正常水位观测期间,四含(SQ10)、太灰(ST4)、奥灰(SO_(2))两两之间水位变化具有极强的相关性,同一含水层内不同观测孔间水位变化的相关性差异较大。证实:受构造控制,在矿井局部,四含与基岩含水层角度不整合接触区域,存在水力联系。利用地下水数值模拟软件Groundwater Model System(GMS)结合参数反演Parameter Estimation(PEST),对四含水位分布和径流规律进行研究,得出:四含水位在-7~-57 m,南部水位比北部水位高,在魏庙断层处,水力梯度较大;四含水径流集中在矿井西南部和中部,西南部整体向北径流,中部以东西向径流为主,四含径流有绕过魏庙断层。