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

平井對改善油田開發(fā)潛力巨大。據(jù)文獻報道，平井可開采儲量為8%9%，相當(dāng)于開采率為0.5%2.0%，穩(wěn)定生產(chǎn)能力為井的2.5倍。因此,水平井開發(fā)方式已經(jīng)引起了人們的高度重視。近年來,遼河油田在水平井的應(yīng)用方面,已經(jīng)從先導(dǎo)試驗階段逐步進入規(guī)模推廣階段,水平井的部署和開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,進而到老區(qū)直井井間加密、層間接替,在超稠油開發(fā)方式轉(zhuǎn)換方面開展了直井與水平井組合重力泄油(SAGD)的開發(fā)試驗;在稀油開發(fā)方式上也開始了直井與水平井組合注采開發(fā)的可行性研究。對于不同油藏類型的水平井,其完井方式將對后期的產(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,開展不同油藏類型水平井完井方式的分析和評價,具有十分重要的現(xiàn)實意義。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濾單元燒結(jié)在打孔的基管上。過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,同時每個過濾單元內(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)見表1。1.2篩管加工縫的設(shè)計激光割縫篩管本體采用鋼級TP100H、?177.8mm、壁厚9.19mm的套管,篩管在套管上交錯式割縫,縫長45mm、縫寬0.2～0.4mm、縫間距30mm。具有強度高、不易損壞、滲油面積大、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的特點。1.3單元焊接口、密封彈性篩管保持單層管結(jié)構(gòu),過濾單元體內(nèi)焊在孔眼的凸臺上,外緣與篩管本體采用氣體保護焊牢固焊接在一起,彎曲25°不變形,樣件扭轉(zhuǎn)130(°)/m、過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時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,可通過金屬纖維層隨液流排出油井,防止顆粒的淤積堵塞。1.4過脹錐試驗膨脹篩管由膨脹外套、膨脹基管、過濾層組成。下入井下后通過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)見表2。2油平井固井方法的適應(yīng)性分析2.1采用無東北部焊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,主要問題是鑲嵌在套管本體上的過濾單元在通過水平井彎曲段時容易脫落;在注汽或使用化學(xué)藥劑時也容易造成濾網(wǎng)脫落,導(dǎo)致水平段出砂,針對這些問題研究和應(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于巨厚稠油油藏來說,要想達到理想的水平井開發(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,完井方式又可發(fā)揮油層的最大潛力,不會因為完井井眼問題影響油井產(chǎn)能的發(fā)揮。對于激光割縫篩管完井的巨厚稠油油藏,由于在鉆井過程中要保證井壁的穩(wěn)定前提下安全鉆進,雖然采取了一些油層保護措施,但仍對油層產(chǎn)生了一定影響,雖然激光割縫篩管完井的污染要遠小于套管射孔完井,但仍然有必要對該種完井方式對產(chǎn)能發(fā)揮的影響進行分析。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,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到75%以上,說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,水平井與直井相比,能夠更好地發(fā)揮油層的潛力,這也說明在滿足水平井注汽要求的同時,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現(xiàn)地層深部防砂,防砂效果好,有效期長。但一次性投入大,施工復(fù)雜,難以均勻地進行充填。膨脹篩管完井可以消除地層與篩管之間的砂環(huán),防止地層砂的運移,尤其是可以防止地層砂分選性較差時細(xì)砂充填于粗砂之間,造成油井滲透性的降低,其缺點是施工風(fēng)險大、成本高。彈性篩管完井方式簡單,能夠主動控制出砂規(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)是一開后固井,二開至水平段后固井,然后三開水平段。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)是一開后固井,二開到底,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,井筒留有臺階。第2、3種完井結(jié)構(gòu)工序少,施工簡單,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便和節(jié)省費用。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濾材料,因為三角形金屬纖維材料在壓制成形時,纖維與纖維之間交錯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,同時三角形不銹鋼纖維材料在壓制成型時留有一定的壓縮余量,在生產(chǎn)壓力發(fā)生變化時,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防砂過濾單元,在壓力降回原來壓力時,防砂材料又可恢復(fù)原來的孔隙和滲流能力。洼60塊儲層埋深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,采用水平井二開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,分析時粒度中值為0.15mm,小于設(shè)計值0.2mm,之后該井未出砂,生產(chǎn)良好,達到了排細(xì)砂防粗砂的目的。截至目前,水平井彈性篩管完井累計現(xiàn)場應(yīng)用79井次,施工成功率100%,防砂有效率100%,累計產(chǎn)油31502t,累計創(chuàng)經(jīng)濟效益3344萬元。從現(xiàn)場應(yīng)用情況來看,彈性篩管完井具有較好的防砂效果,特別是對于出砂較細(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篩管完井方式對于薄層邊底水油藏來說,水平井是最好的挖潛措施,同時與直井相比,邊底水的侵入速度較為緩慢。但由于油層厚度相對很薄,避水厚度有限,經(jīng)過蒸汽吞吐后,邊底水侵入問題在開發(fā)后期肯定要出現(xiàn)。對于邊底水的侵入,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入水平段,為采油、后續(xù)措施和各項作業(yè)的施工帶來了極大的便利。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)水平井見水后,采取化學(xué)方法進行堵水,可以最大限度地延長油井壽命。從現(xiàn)場情況來看,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”,用直井很難獲得較好的經(jīng)濟效益,因此利用水平井動用油藏邊部儲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,井口測無含砂,達到防大砂排細(xì)砂的目的,累計產(chǎn)油11271.4t,取得了很好的開采效果。從防砂角度看,對于該類油藏水平井完井篩管參數(shù),要經(jīng)過室內(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發(fā)。4.2其他水平井生產(chǎn)對于這類油藏的水平井,篩管完井方式是不可取的。因為其無法實現(xiàn)以分段投產(chǎn)的方式來控制邊底水的侵入,而且水平井一旦見水后,無法采取管內(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)需要分先后射開水平段生產(chǎn),當(dāng)一段含水率很高時,封死高含水井段,再射開剩下的井段。此種完井方式避免了水平井過早見水、挖掘了層間剩余油,此外,還可實現(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)整井油井見水時間為4～6個月,如齊2-8-009井投產(chǎn)6個月,含水達到56%。可見水平井延緩了油井見水時間。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%,累計產(chǎn)油9890t,累計產(chǎn)氣114.2×104m3,累計產(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