AICD篩管充填控水技術(shù)及應(yīng)用

曾奇燈 馬宇奔 張斌斌 莘怡成 胡澤根

中海油田服務(wù)股份有限公司 天津 300459

海上油田由于平臺空間的限制，為了提高單井控制儲量，增大泄油面積，水平井生產(chǎn)已成為海上油田主要的開發(fā)模式。渤海油田邊底水分布廣泛，在生產(chǎn)過程中，由于底水錐進導(dǎo)致水平井無水采油期短，水平段一旦見水，水會沿井筒與裸眼井壁間的環(huán)空竄流，油井含水將快速上升，干擾井段沿程產(chǎn)油量[1-4]。同時海上油田大多屬于疏松砂巖油藏，大段產(chǎn)水會加劇對地層的沖刷，導(dǎo)致出砂等問題[5-8]，嚴重時甚至造成油井砂埋，被迫關(guān)井停產(chǎn)，影響油田經(jīng)濟效益。因此如何抑制環(huán)空中的竄流以及阻擋地層出砂是海上油田亟需解決的問題[9-14]，采用合適的防砂控水一體化完井技術(shù)能夠延長油井的生產(chǎn)時間，提高單井經(jīng)濟效益。

1 AICD 充填控水技術(shù)原理

AICD充填控水技術(shù)原理在控水篩管上安裝AICD控水閥[15]，該閥作為流體流入基管內(nèi)的唯一通道，能夠識別油水并增加水相流動阻力，同時在控水篩管與井壁之間充填輕質(zhì)覆膜疏水顆粒，抑制環(huán)空軸向的竄流，起到精細化分段的作用?？厮Y管和充填密實的輕質(zhì)顆?？梢孕纬呻p重擋砂屏障，能夠滿足油田水平井的防砂控水一體化要求。

螺旋通道型AICD智能控水閥結(jié)構(gòu)如圖1所示，根據(jù)流體流速自動調(diào)節(jié)過流量[16-19]，水相黏度低、流速大，在控水閥內(nèi)切向速度大，油相黏度高、流速低，在閥內(nèi)切向速度小，

圖1 AICD控水閥水相（左）與油相（右）流通路徑

更容易沿著徑向方式流入孔內(nèi)，而水相沿周向旋轉(zhuǎn)，進而抑制產(chǎn)水量。

環(huán)空中充填的輕質(zhì)覆膜疏水顆粒是一種復(fù)合顆粒，外表面鍍有多層樹脂膜，通過涂覆最外層的高分子控水劑，使顆粒親油疏水，充填至環(huán)空中能夠增加環(huán)空阻流性能，實現(xiàn)環(huán)空近似無限分段的控水方式。同時充填密實的顆粒能夠在篩管外形成擋砂層，防止地層砂進入篩管堵塞流動時的通道。

2 施工設(shè)計及應(yīng)用效果

2.1 控水方案設(shè)計

A區(qū)塊S1砂體分布有較大范圍的邊水和氣頂，屬于邊水驅(qū)動的巖性-構(gòu)造油氣藏。目標(biāo)井A3H位于該砂體中部，油柱高度9.4m，存在出水較早的風(fēng)險，設(shè)計水平段平均垂深1501.5m，距下底水7m，距上氣頂2.4m，A1H井跟端距邊水390m。根據(jù)油水、油氣界面距離，以及測井解釋結(jié)果，認為A1H井油柱高度較小，氣頂發(fā)育，存在初期快速見水的風(fēng)險，地層非均質(zhì)性較強，控水難度高，著重對高滲段進行卡控水。

A1H井地層物性分布，跟端含水飽和度低、地層滲透率較高，中部滲透率高但存在夾層，含水飽和度較高，水平井筒沿程非均質(zhì)性較強，滲透率級差63。采用封隔器分段控水需要的數(shù)量較多、施工難度大且分段較粗，影響控水效果。因此采用AICD控水篩管充填輕質(zhì)顆粒防砂控水完井方式，在環(huán)空中充填的顆?？梢孕纬蔁o限細分段，抑制水在環(huán)空軸向的竄流，徑向采用AICD控水閥控制水相產(chǎn)出，實現(xiàn)精細化分段控水的目的?？紤]氣頂氣和設(shè)計液量等因素，結(jié)合NETOOL軟件模擬設(shè)計控水閥的組合方式，以達到釋放跟趾端產(chǎn)量、均衡產(chǎn)液剖面的目的。

用NETOOL軟件分別計算了優(yōu)質(zhì)篩管充填陶粒、AICD控水篩管充填輕質(zhì)覆膜顆粒兩種方案的產(chǎn)量數(shù)據(jù)及沿井筒軸向產(chǎn)液剖面。第一種方案采用優(yōu)質(zhì)篩管充填陶粒進行礫石充填防砂完井，此時井底流壓14.01MPa，生產(chǎn)壓差0.99MPa，日產(chǎn)油39.99m3/d，含水率40.31%。水平段沿程生產(chǎn)剖面如圖2所示，從圖中可以看出跟趾段是主要的產(chǎn)油段，中部是主要的出水段，控水時可以考慮重點限制中部的產(chǎn)量，適當(dāng)縮小AICD控水閥的孔徑。

圖2 優(yōu)質(zhì)篩管充填防砂生產(chǎn)剖面

第二種方案采用AICD控水篩管充填輕質(zhì)覆膜疏水顆粒，該完井方式日產(chǎn)油47.26m3/d，生產(chǎn)壓差2.29MPa，含水率29.46%，比不控水方案降低了10.85%，由于控水閥的限流作用，AICD控水閥充填防砂的完井壓降較大。釋放了跟趾端的產(chǎn)油能力，抑制了中部產(chǎn)水量，實現(xiàn)了均衡產(chǎn)液剖面的目的。

2.2 充填規(guī)律

由于螺旋形AICD控水閥對流經(jīng)的流體會產(chǎn)生較大的附加壓差，因此充填時充填排量要遠低于常規(guī)礫石充填完井。有別于常規(guī)礫石充填，AICD篩管覆膜顆粒充填無明顯α波，同時，由于每根篩管只有控水閥作為唯一的流通通道，隨著充填砂量的增加，液體流通通道減少，壓力會逐漸升高，為避免壓力快速升高、影響充填效果，需要逐漸降低充填排量至直至脫砂。

2.3 控水效果分析

A1H井實際生產(chǎn)曲線如圖3所示，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液量為95m3/d左右，日產(chǎn)油91.2m3/d左右，含水率4%，10月初進行提液生產(chǎn)，穩(wěn)定生產(chǎn)時日產(chǎn)液量140m3/d，日產(chǎn)油135m3/d，含水率穩(wěn)定在4%，與油藏預(yù)測相比，日增油量95m3/d，含水率降低36.31%，降水增油效果明顯，表明該井的AICD控水閥設(shè)計合理，能夠充分發(fā)揮產(chǎn)油和控水的功能。

圖3 充填施工曲線

3 結(jié)束語

（1）AICD充填控水完井利用控水閥和輕質(zhì)顆粒實現(xiàn)了精細化分段控水的目的，適用于非均質(zhì)性強、油水認識不清的油井防砂控水。

（2）由于AICD控水閥結(jié)構(gòu)的特性，充填排量遠低于常規(guī)礫石充填作業(yè)，需要根據(jù)不同尺寸控水閥的流量與壓降的關(guān)系設(shè)計安全的充填排量。

（3）油井產(chǎn)量、地層滲透率、含水飽和度、原油粘度等因素會影響控水效果，設(shè)計時需要根據(jù)地層和流體物性選擇合理的控水閥組合方式，保證油井生產(chǎn)能力和控水效果。