ICD筛管环空连续封隔+裂...X油田裂缝型礁灰岩油藏为例_饶志华.pdf

大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 2 月 第 42 卷第 1 期Feb.，2023Vol.42 No.1DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202110020ICD筛管环空连续封隔+裂缝充填双重控水实验以南海东部 X油田裂缝型礁灰岩油藏为例饶志华1 薛亮1 单彦魁1 裴柏林2 宋晓强2 赵威2（1.中海石油（中国）有限公司深圳分公司深水工程技术中心，广东 深圳518067；2.安东柏林石油科技（北京）有限公司，北京102200）摘要：为了探究连续封隔体技术在裂缝型礁灰岩强底水油藏水平井控水中的机理，通过建立双重介质地层与井筒一体化物理模型，进行了不控水、封隔体颗粒+ICD筛管井筒控水、封隔体颗粒+ICD筛管双重（井筒+裂缝）控水对比实验。室内实验结果表明：双重控水实验的井口含水率降幅是井筒控水实验的5倍，且井口含水率对裂缝宽度有明显的敏感性；在对比实验中双重控水实验产液剖面的不均匀系数最小，其次为井筒控水实验，不控水实验的不均匀系数最大；双重控水实验中产油基质的累计压差最大，增油效果最好，其次为井筒控水。现场试验结果表明，2口双重控水井含水率仅为邻近2口未控水井含水率的1/41/12，现场试验与室内物模实验结果基本吻合。研究成果可为高效开发裂缝型礁灰岩强底水油藏提供借鉴。关键词：ICD筛管；封隔体颗粒；双重介质；水平井；双重控水；降水增油中图分类号：TE344 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）01-0083-08Experiment of dual water control by ICD screen annular continuous packing+fracture filling：Taking fractured reef limestone reservoir of X Oilfield in east of South China Sea as an exampleRAO Zhihua1，XUE Liang1，SHAN Yankui1，PEI Bailin2，SONG Xiaoqiang2，ZHAO Wei2（1.Deepwater Engineering&Operation Center，Shenzhen Branch of CNOOC（China）Ltd，Shenzhen 518067，China；2.Anton Bailin Petroleum Technology（Beijing）Co Ltd，Beijing 102200，China）Abstract：In order to study mechanism of continuous packer technology water cut control in horizontal well in fractured reef limestone reservoir with strong bottom water，an integrated physical model for dual media formation and wellbore is established，and comparative experiment is carried out for water uncontrolled，water control in wellbore by packer particles+ICD screen and dual water control in wellbore and fracture by packer particles+ICD screen.The results of laboratory experiments show that water cut decrease at wellhead in dual water control experiment is 5 times of that in wellbore water control experiment，and water cut change is obviously sensitive to fracture width change.Among comparative experiments，dual water control experiment has lowest non-uniformity coefficient of liquid production profile，secondly is wellbore water control experiment，and non-water control experiment has high收稿日期：2021-10-14 改回日期：2022-01-10基金项目：中海石油（中国）有限公司生产性科研项目“流花油田礁灰岩裂缝型油藏完井封隔体颗粒双阶段充填控水技术研究”（SCKY-2019-SZ-14）。第一作者：饶志华，男，1981年生，硕士，高级工程师，从事海洋石油钻完井研究。E-mail：2023 年大庆石油地质与开发est non-uniformity coefficient.Dual water control experiment has the highest accumulative pressure difference of oil producing matrix with optimal oil incremental effect，followed by wellbore water control experiment.Field test shows that WCT of the 2 dual-controlled wells is only 1/41/12 of that of adjacent 2 uncontrolled wells，being basically consistent with laboratory physical model test results.The research provides reference for efficient development of fractured reef limestone reservoir with strong bottom water.Key words：ICD screen；pack-off particle；dual media；horizontal well；dual water control；water cut decrease and oil incremental0引言裂缝型礁灰岩底水稠油油藏在全球范围内分布广泛，其特点为储集空间复杂裂缝溶洞发育、非均质性强12，在油水黏度差的影响下沿裂缝溶洞形成的水窜问题严重3。南海东部 X 油田是中国最大的底水块状生物礁灰岩油藏，目前已开发 25 a，综合含水率高达96%，采出程度仅为11%，水窜问题严重。该油藏的储层非均质性强，高角度裂缝及溶蚀孔发育，当高渗缝洞和条带的油被采出后，这些空间成为供水通道。在储层非均质性和油水黏度差的双重作用下，裂缝和高渗条带的产水能力随着储层含水饱和度升高而进一步提升，因此导致油井无水期短且见水后含水率快速上升39。在 X 油田的开发过程中，多次尝试使用化学控堵水或机械控堵水方法解决该油田开发过程中的产水问题，均未见到明显控水效果。化学控堵水存在储层伤害风险高以及有效期短的问题，应用效果不理想。而传统机械控堵水技术的控水效果依赖于遇液膨胀封隔器的分段封隔作用，但是在裂缝型油藏中，错综复杂的缝网使得原本在封隔器坐封条件下独立分开的生产段重新窜通，导致油井控堵水效果不佳1015。近年来，该油藏以技术试验的方式应用连续封隔体技术的双重控水功能来解决其开发过程中的油井产水问题，取得了较好的实施效果。但目前业界对于该技术的控水机理尚无系统认识，为此，以南海东部 X 油田为研究对象，搭建地层井筒一体化物理模型以探讨双重控水机理，以期对同类油藏的高效开发提供理论依据。1连续封隔体技术双重控水机理连续封隔体技术是利用轻质颗粒搭配含流入控制装置（ICD）的筛管在水平井生产段中实现降水增油的一项完井技术1621。图1为连续封隔体技术应用前后井筒及地层对比示意图，应用该技术后油井将同时具备井筒均衡流量控堵水和地层裂缝深部控堵水功能。1.1ICD筛管及环空充填封隔体颗粒的控水作用ICD筛管及环空充填连续封隔颗粒的作用包括井筒径向控水和井筒轴向控水。流入控制装置（ICD）控制了流入各筛管内部的液量，使得整个水平段中流入筛管的液量分布更加均衡，从而实现井筒径向控水。但受环空窜流的影响，地层的产液剖面并未得到均衡，因此油井含水在仅有ICD筛管的条件下并不能得到有效控制。传统环空防窜封隔手段（遇液膨胀封隔器）在裂缝型油藏中应用存在一定的局限性：其一，封隔器对井身条件有着严格的要求；其二，存在近井裂缝跨接封隔器左右的 2个独立生产段，使得封隔失效。连续封隔体技术采用高强度轻质颗粒对装有ICD筛管的井筒环空进行充填，限制了高产液段的流体沿着井筒环空向邻近生产段窜流，从而实现井筒环空轴向控水。该完井方式既对井身条件有着极强的适应性，同时也对近井地带的裂缝起到很好的封堵作用。在径向控水和轴向控水的相互配合下，使得近井地带储层的产液剖面达到均衡，从而达到延长无水采油期和减缓油井含水率上升的目的。1.2裂缝中充填封隔体颗粒对裂缝的封堵作用裂缝型礁灰岩底水油藏主要的水窜通道为直接或间接沟通底水的高角度裂缝，单纯的井筒内控堵图1封隔体颗粒+ICD完井前后示意Fig.1 Schematic diagram before and after pack-off particles+ICD completion84第 42 卷 第 1 期饶志华 等：ICD筛管环空连续封隔+裂缝充填双重控水实验水可以带来一定的降水增油效果。若在此基础上将轻质封隔体颗粒充填至裂缝中，实现对水窜通道的限制和封堵，则可从地层深部改善产液剖面不均衡的现象，从而达到进一步加强井筒径向控堵水的效果。同时由于水窜通道被轻质封隔体颗粒填满后，裂缝的水窜能力被进一步的限制，迫使更多的水驱能量进入相对低渗的基质，提高水驱波及系数和最终的单井采收率，提高油井降水增油效果。为了量化颗粒充填进入裂缝后对裂缝的封堵作用，对裂缝充填前后的流量进行理论计算对比。将裂缝模型简化成平板模型，如图2所示。当 lb、hb，液体不可压缩，忽略重力，流体黏度恒定的条件下，在裂缝中未充填颗粒时，裂缝中的流量可表示为qp=hb3p12l（1）式 中：qp 平 板 裂 缝 充 填 前 的 流 量，mL/s；h 裂 缝 高 度，cm；b 裂 缝 宽 度，cm；p裂缝出入口端的压差，Pa；流体黏度，Pas；l裂缝长度，cm。由式（1）可见，随着裂缝宽度的增加，裂缝中水的流量增大，导致在充填过程中地层漏失量增大，裂缝内充填的颗粒也增多。而生产过程中，这些大裂缝也是油水前缘推进的主要流动通道。当颗粒随着充填液漏失进入地层裂缝、溶洞及大孔道以后，裂缝中水的流动特征将从缝流转变为满足达西定律的渗流，此时裂缝中的流量可表示为Qp=KwSpl=Kwhbpl（2）式中：Qp平板裂缝充填后的流量，mL/s；Kw裂缝中水相有效渗透率，m2；S流体过流截面积，cm2。将式（1）、式（2）统一量纲后，得到相同压差条件下同一裂缝充填前后的流量比为qpQp=b212Kw（3）连续封隔体颗粒在裂缝堆积紧实后的裂缝渗透率为30 m2，油藏裂缝宽度一般为15 mm。通过计算不同裂缝宽度裂缝在充填前后的流量比发现，裂缝充填前流量与充填后流量的比值可达 104105，可见颗粒进入裂缝后对水窜通道有较好的封堵和限制作用，进而延缓了油水前缘到达井筒的时间，延长了无水采油期。2双重控水模拟实验为了加强对连续封