深海油田采油工艺技术综述

深海油田采油工艺技术综述

中国拥有丰富的海上石油资源。据预测，在渤海、黄海、东海和南海大陆架海域，石油资源总量为275128吨，天然气资源总量为10.6.1012吨。中国石油工业未来的发展将不可避免地从农村地区转移到海洋。但开采工艺技术与国外相比,还存在着较大差距,缺乏自主知识产权产品,比较依赖国外。因此,了解国内外海上油田开采工艺技术的应用状况和研究动态,对海上采油工艺技术的发展形成认识,推动技术进步,为中石化的海洋上产开发战略和转型海外提供技术支撑。1国内外海上勘探技术的新技术1.1水平井控水采空油试验研究近年来水平井完井工艺快速发展,在已有的裸眼完井、割缝衬管完井、砾石充填完井、封隔器完井、注水泥射孔完井等常规完井方式的基础上,迅速发展出了水平井控水完井新技术。(1)国内水平井控水采油技术发展现状。目前国内常用的主要有水平井分段变密度筛管与水平井中心管两种控水完井工艺。a、水平井分段变密度筛管控水完井。水平井分段变密度筛管控水完井技术是根据油藏渗透率的变化,优化水平段每段的筛管孔密,均衡生产压差,达到调节流量的目的。胜利油田已在海上油田开展了分段变密度筛管试验,距跟端2~120m长度范围内,孔密逐渐由55孔变化到90孔,由于时间尚短,分段变密度筛管控水效果还有待进一步验证。目前多限于简单的分段卡堵水功能,离真正意义控水尚有距离。b、水平井中心管控水完井。水平井中心管控水完井技术是针对长水平井、高渗高产地层、井筒摩阻大、对底水油藏开采影响大而旨在延缓底水锥进的完井措施。根据对南海油田模拟研究,采用中心油管技术后,最大生产压差和最小生产压差之间相差0.77MPa。中心油管技术大大调整了水平井内生产压差的分布,大大有利于延缓底水锥进。在胜利海上油田CB1FA-P4也展开了试验,试验效果良好。(2)国外水平井控水采油技术发展现状。国外对于水平井控水采油技术及工具进行了大量的研究,主要包括:流入控制装置ICD、可渗透性膜控水装置、双完井技术和智能完井系统。a、流入控制装置。流入控制装置的关键技术主要由BarkerHughes、Schlumberger、Weatherford和Halliburton四大石油公司主导,现在,FloTech公司也在进行相关的研究开发。常见的结构有:流道式、喷嘴式、喷管式。前者主要通过流道表面产生的摩阻压降达到限压节流的作用,对于流体粘度依赖性较大;后二者主要通过喷嘴或者喷管的节流作用,达到平衡压降的作用,与粘度关系不大。b、可渗透性膜控水装置。该系统的原理是当底水流经可渗透性膜时,渗透膜膨胀、孔隙变小,底水流入阻力增大。当油流入可渗透性膜时,渗透膜收缩,孔隙加大,油流入阻力减小。通过可渗透性膜的选择作用,达到控水的目的。c、双完井技术。双完井技术就是基于这种原理在油水界面增加一组管柱来平衡油水界面处的压力。图1是同一主井眼下的两个分支水平井,上分支井采油,下分支井采水。d、智能完井系统。智能完井系统,一般包括:井下传感器系统、生产控制系统、数据传输系统、地面控制系统等。这种系统是在不起出生产管柱的情况下,操作人员使用地面控制系统来监测不同水平段的流体流入状态,通过调整安装在不同层位的流入控制阀对不同层位进行可选择性的开或关,从而实现灵活的控制各产段油、气、水的流入,调整变化的生产剖面,延缓水或气的锥进,从而优化生产。1.2适度防砂完井技术适度出砂技术是指有选择地防砂,或者有限度地防砂,打破了对地层砂“防死”的传统观念。适度防砂完井技术作为疏松砂岩稠油油藏提高单井产能的有效手段,在渤海油田已经得到了广泛的应用,效果明显。(1)筛管选型。渤海油田适度防砂用的特殊筛管主要有两种,一种是金属棉蠕动筛管,另一种是金属网布复合筛管。金属棉蠕动筛管以优质无缝钢管做基管,两端为丝扣自由连接,在基管上钻阶梯孔。滤砂室与基管阶梯孔采用螺纹连接,提高抗拉、抗扭、抗挤强度。过滤单元独立,流压损失小。金属网布复合筛管以不锈钢金属纤维作为过滤介质,过滤介质是一种耐腐蚀、耐高温金属材料,过滤精度根据适度防砂的技术原理确定。实际使用情况证明,金属棉蠕动筛管对适度防砂井具有良好的适应性。(2)适度出砂界限。现场实践和实验证明:产油量是产砂量存在一定的线性函数关系,产油量和产砂量是相互依存的。对于适度防砂井,含砂小于0.05%时,可视为正常生产井;若含砂大于0.05%,则应合理控制生产压差,调小油嘴或降低频率,同时加密取样分析,连续观察出砂状况;若调小油嘴后含砂仍持续上升,应考虑关井,等待下一步处理措施。要采用携砂能力极强,且排量较高的井下泵。从实际应用情况看,螺杆泵明显优于活塞泵。(3)适度防砂配套技术。低频起泵控制合理生产压差投产技术是适度防砂完井技术的重要配套技术。下入防砂管柱前的清洁井眼技术,主要目的是为了有效除去泥浆中的岩屑含量,防止堵塞筛管。地面采油流程配套技术,应该具备处理适度含砂原油的能力。防砂管柱上要合理安放扶正器,保证筛管居中,减小筛管下入过程中因刮擦井壁而被堵塞的可能性。为了更好地控制生产压差,井下压力检测技术。在油井生产过程中,必须监测和跟踪油井的出水情况,采取必要的措施,防止油井大量出砂,同时做好地面流程的准备。1.3自流浇注效果自流注水就是利用水体较大、能量较充足的地层水直接注入到需要补充能量的油藏中,这种方法省去人工注水中需先在平台进行水质处理然后用高压注水泵注入地层等一系列复杂的工艺,更是省去了专用注水井。国外某油田水平多分支井B01井2007年生产,投产6个月后,地层压力下降近9MPa,产量由投产初期200m3/d下降至20m3/d。为缓解油田产量压力,设计并完钻采油、注水功能于一井的B02井,该井为一多底多分支水平井,不仅可以开采M4b、M4c油藏,同时兼钻一个水平分支段达到地层自流注水的目的。自流注水于2009年1月成功见效,B01井产量和压力均有大幅度提高。注水前日产油量为20m3/d左右,油压波动、不稳定,注水后日产油量提高到40m3/d左右,油压相对稳定。2009年2月25日,B01井关井,井口压力由注水前的2MPa逐步回升到7.9MPa,2009年4月27日,B01井重新开井生产,产油量高达65m3/d,可以看出,自流注水后地层能量得到明显补充。为此油藏开发效果显著改善,开发效益稳步提高。2防砂与排水剂的结合(1)水平井控水采油技术作为国际水平井完井技术的发展方向,目前国内开展了一些研究,并取得了一定的成果,与国外相比,还没有形成一套系统的、配套的、适应不同井况下的水平井控水采油技术。(2)适当调整防砂理念,防-排结合。对于高泥质、粉细砂稠油油藏和进入开发中后期的油田,防砂不能只注重“防”,而应该同时考虑“疏导”,防-排结合,提高油井防砂后的生产效果;尤其是海上油田,为尽快收回投资、确保在平台有效期内收获高采收率,适度防砂解放产能正成为许多海上油田探索的方向之一。(3)面对海上高额的开发成本,地层自流注水将为对我国海上油田中后期挖潜以及对难动用储量的有效开发开辟一条新的更好的途径。总之,随着国内海洋石油