辽河油田水平井完井方式适应性分析

辽河油田水平井完井方式适应性分析

平井对改善油田开发潜力巨大。据文献报道，平井可开采储量为8%9%，相当于开采率为0.5%2.0%，稳定生产能力为井的2.5倍。因此,水平井开发方式已经引起了人们的高度重视。近年来,辽河油田在水平井的应用方面,已经从先导试验阶段逐步进入规模推广阶段,水平井的部署和开采方式也向多样化发展,由新区单水平井部署发展到整体水平井群部署,进而到老区直井井间加密、层间接替,在超稠油开发方式转换方面开展了直井与水平井组合重力泄油(SAGD)的开发试验;在稀油开发方式上也开始了直井与水平井组合注采开发的可行性研究。对于不同油藏类型的水平井,其完井方式将对后期的产能建设、举升方式、防砂效果、作业措施、稳油控水等产生重要的影响,因此,开展不同油藏类型水平井完井方式的分析和评价,具有十分重要的现实意义。1完井、发挥发挥井效果辽河油田水平井以筛管、打孔衬管、射孔3种完井方式为主,其中筛管完井占83.4%,打孔衬管完井占11.7%,射孔完井占3.9%。除了打孔衬管、固井套管射孔这2种常规的完井技术外,研究了整体烧结金属纤维筛管、激光割缝筛管、弹性筛管、膨胀筛管等完井技术。1.1孔单元的全方位治理整体烧结金属纤维筛管(简称TBS)完井是在套管上按一定规则打孔,并在高温高压条件下将过滤单元烧结在打孔的基管上。过滤单元由多棱角状相互交缠在一起的卷曲的不锈钢丝构成,同时每个过滤单元内、外都能定位,形成立体网状滤砂屏蔽。主要技术参数见表1。1.2筛管加工缝的设计激光割缝筛管本体采用钢级TP100H、∅177.8mm、壁厚9.19mm的套管,筛管在套管上交错式割缝,缝长45mm、缝宽0.2～0.4mm、缝间距30mm。具有强度高、不易损坏、渗油面积大、结构简单、施工方便的特点。1.3单元焊接口、密封弹性筛管保持单层管结构,过滤单元体内焊在孔眼的凸台上,外缘与筛管本体采用气体保护焊牢固焊接在一起,弯曲25°不变形,样件扭转130(°)/m、过滤单元焊口边缘完好。特殊几何形状弹性纤维材料在混有固体颗粒的液流通过时可有效地阻止固体颗粒,而小于金属纤维孔道的细小微粒,可通过金属纤维层随液流排出油井,防止颗粒的淤积堵塞。1.4过胀锥试验膨胀筛管由膨胀外套、膨胀基管、过滤层组成。下入井下后通过胀锥使其径向膨胀贴紧井壁,减小了筛管与井壁之间的间隙,增大了过流面积,减小了渗流阻力。膨胀筛管的耐温、防砂粒径和筛管直径均与整体烧结金属纤维筛管相同,其他参数见表2。2油平井固井方法的适应性分析2.1采用无东北部焊tb筛管完井结构巨厚稠油水平井完井必须有利于注汽热采、防砂、举升和后期挖潜。辽河油田初期主要采用无外环焊TBS筛管完井结构,应用效果不太理想,主要问题是镶嵌在套管本体上的过滤单元在通过水平井弯曲段时容易脱落;在注汽或使用化学药剂时也容易造成滤网脱落,导致水平段出砂,针对这些问题研究和应用了激光割缝筛管完井工艺,效果较好。2.2激光割缝筛管完井对于巨厚稠油油藏来说,要想达到理想的水平井开发效果,必须在完井投入生产后,能够保证蒸汽的高质量注入,并且在回采时,完井方式又可发挥油层的最大潜力,不会因为完井井眼问题影响油井产能的发挥。对于激光割缝筛管完井的巨厚稠油油藏,由于在钻井过程中要保证井壁的稳定前提下安全钻进,虽然采取了一些油层保护措施,但仍对油层产生了一定影响,虽然激光割缝筛管完井的污染要远小于套管射孔完井,但仍然有必要对该种完井方式对产能发挥的影响进行分析。表3是杜84块激光割缝筛管完井的水平井在第1周期注汽的主要参数。由表3可见,水平井与同区块直井注汽参数相比,在提高排量的条件下,注入压力上不存在升高的现象(压力普遍低1～2MPa),蒸汽锅炉出口干度可以达到75%以上,说明该种完井方式可以满足巨厚稠油水平井注汽要求。由表4可见,水平井与直井相比,能够更好地发挥油层的潜力,这也说明在满足水平井注汽要求的同时,地层向井筒供液充足,并且注汽可解除近井地带的污染,因此从满足产能要求方面分析,激光割缝筛管完井完全适合巨厚稠油油藏。3膨胀筛管完井严重出砂水平井完井方式主要有砾石充填、膨胀筛管、弹性筛管等。砾石充填完井可以实现地层深部防砂,防砂效果好,有效期长。但一次性投入大,施工复杂,难以均匀地进行充填。膨胀筛管完井可以消除地层与筛管之间的砂环,防止地层砂的运移,尤其是可以防止地层砂分选性较差时细砂充填于粗砂之间,造成油井渗透性的降低,其缺点是施工风险大、成本高。弹性筛管完井方式简单,能够主动控制出砂规模;完善程度高,生产压差和流阻小,可提高产量30%～50%,与砾石充填完井和膨胀筛管完井相比,施工难度小、投资少、见效快,适用于疏松砂岩地层,辽河油田大多数出砂水平井采用此种完井方式。3.1悬挂器挂器接入井完井结构主要有3种方式,第1种完井结构是一开后固井,二开至水平段后固井,然后三开水平段。水平段下入∅177.8mm弹性筛管,上部连接∅177.8mm套管,在稳斜段连接悬挂器,再连接套管至井口。投球打压使悬挂器丢手坐封完井。第2种完井结构是一开后固井,二开到底,水平段下入∅177.8mm弹性筛管,上部连接管外封隔器和盲板,再连接∅177.8mm套管至井口,然后固井,同时使封隔器密封,钻穿盲板后完井。第3种完井结构基本上与第2种相同,不同之处是用水泥伞替代了管外封隔器。比较3种完井结构得出:第1种完井结构工序多,施工复杂,井筒留有台阶。第2、3种完井结构工序少,施工简单,与第1种相比完井后油井通径大,便于后期作业;第3种与第2种相比,用水泥伞替代管外封隔器更为简便和节省费用。3.2弹性筛管防砂完井弹性筛管采用的是三角形金属纤维过滤材料,因为三角形金属纤维材料在压制成形时,纤维与纤维之间交错迭加形成的孔道几何形状为不规则的三角形;三角形孔道与砂粒接触,孔道不易被堵死,同时三角形不锈钢纤维材料在压制成型时留有一定的压缩余量,在生产压力发生变化时,弹性防砂材料发生一定的弹性压缩,使防砂材料的孔径发生微小变化,防止生产压力增高造成砂粒通过防砂过滤单元,在压力降回原来压力时,防砂材料又可恢复原来的孔隙和渗流能力。洼60块储层埋深1240～1460m,孔隙度27.4%,水平渗透率1485.0×10-3μm2,胶结疏松,出砂严重,而且出砂较细,防砂难度大。2004年以来,采用水平井二开下弹性筛管防砂完井11井次,取得了较好的防砂效果,防砂粒径设计为0.2～0.3mm,7口水平井平均日产油32t/d,其中洼60平103井第1周期生产140d,累计产油5300t,阶段油气比1.32,平均单井日产油是直井的2.46倍。取得了较好的防砂效果,根据该井水平井段粒度中值0.2mm,设计筛管防砂粒径0.2mm,该井在3月下旬出砂,冲出地层砂1.95m3,分析时粒度中值为0.15mm,小于设计值0.2mm,之后该井未出砂,生产良好,达到了排细砂防粗砂的目的。截至目前,水平井弹性筛管完井累计现场应用79井次,施工成功率100%,防砂有效率100%,累计产油31502t,累计创经济效益3344万元。从现场应用情况来看,弹性筛管完井具有较好的防砂效果,特别是对于出砂较细或分选性较差的油藏,其防砂效果是其他完井方式所不及的。4在薄边底部形成水平井的方法分析4.1筛管完井方式对于薄层边底水油藏来说,水平井是最好的挖潜措施,同时与直井相比,边底水的侵入速度较为缓慢。但由于油层厚度相对很薄,避水厚度有限,经过蒸汽吞吐后,边底水侵入问题在开发后期肯定要出现。对于边底水的侵入,从完井角度讲,较好的完井方式是套管固井完井,便于后期出水的封堵,但考虑到这类薄层边底水油藏在蒸汽吞吐过程中,出砂现象非常严重,而套管射孔完井又要采取管内筛管防砂,因此,综合考虑还是采用筛管完井方式比较适宜。与巨厚稠油筛管完井不同的是主井眼要采用∅177.8mm完井,油层段采用∅177.8mm筛管通径完井方式。消除了因悬挂筛管所遗留的台阶隐患,这样生产或措施管柱就可顺利地从斜井段平滑地进入水平段,为采油、后续措施和各项作业的施工带来了极大的便利。另外,这类油藏部署水平井的目的在于挖掘剩余油潜力,当水平井见水后,采取化学方法进行堵水,可以最大限度地延长油井寿命。从现场情况来看,这类油藏出砂普遍较为严重,并且细粉砂比例大。因此,在砂害和水害两者之间,针对于该类油藏选择防砂是首选,筛管完井较适合该类油藏的水平井完井方式。从目前完井的水平井看,为了达到防大砂排细砂的目的,防砂筛管的防砂粒径确定为0.15～0.2mm是较为合适的。即便如此,这类油藏水平井在投产初期还是要出细粉砂的,但当砂桥形成后,砂量会逐渐减少。例如,欢127块为稠油边底水油藏,边部油藏厚度薄,加之边水“舌进”,用直井很难获得较好的经济效益,因此利用水平井动用油藏边部储量以挖掘油藏边部剩余油。欢127-平1是部署在欢127块兴隆台油层边水油藏边部的一口水平井,油藏出砂普遍较为严重,并且细粉砂比例大,平均粒度中值0.18mm,弹性筛管的防砂粒径确定为0.2mm。2004年1月27日采用二开下弹性筛管防砂完井,注汽2650m3,注汽压力16.8MPa,2月27日投产放喷,初期日产油37.7t,日产水19.1m3。经过3次冲砂后,砂桥形成,砂量逐渐减少,直到生产稳定,井口测无含砂,达到防大砂排细砂的目的,累计产油11271.4t,取得了很好的开采效果。从防砂角度看,对于该类油藏水平井完井筛管参数,要经过室内分析后得出合理参数,以求最佳防砂效果。综合分析表明,∅177.8mm水平井筛管完井方式较适合薄层边底水稠油油藏开发。4.2其他水平井生产对于这类油藏的水平井,筛管完井方式是不可取的。因为其无法实现以分段投产的方式来控制边底水的侵入,而且水平井一旦见水后,无法采取管内分段堵水的措施,使堵水方法变得单一。而固井套管射孔完井可根据需要分先后射开水平段生产,当一段含水率很高时,封死高含水井段,再射开剩下的井段。此种完井方式避免了水平井过早见水、挖掘了层间剩余油,此外,还可实现压裂、酸化、堵水等增产措施以及分采、分注选择性采油和注水工艺,能够更好地满足下一步水平井的生产需要。齐2-7-10块为块状气顶底水油气藏。齐2-平1井水平段长99m,距油顶5m,避水厚度20m,套管完井,分段采油。该井于2004年7月投产,初期日产油57.2t,日产气1551m3。投产5个月,含水仅为1.9%,而齐2-7-10块1995年以后的直井调整井油井见水时间为4～6个月,如齐2-8-009井投产6个月,含水达到56%。可见水平井延缓了油井见水时间。锦2-5-307块为底水油藏,平均油层有效厚度15m。锦2平-1井水平段长240m,避水厚度20m,套管完井,分段采油。该井于2004年10月投产,初期日产油33t,日产气4022m3,日产水1m3。目前日产油23.4t,日产气3297m3,日产水39.8m3,含水41.1%,累计产油9890t,累计产气114.2×104m3,累计产水1113m3。因此,固井套管射孔是比较适合薄层边底水稀油水平井的完井方式。5水平井(1)辽河油田在水平井的应用方面,已经从