基于多段井模型的海上油田新型控水技术可行性研究

王敉邦,王中华,杨胜来,陈秋月 ,路　强

(1.中海油能源发展工程技术分公司, 天津塘沽，300457； 2.中国石油大学(北京)石油工程学院)



基于多段井模型的海上油田新型控水技术可行性研究

王敉邦1,2,王中华1,杨胜来2,陈秋月1,路强1

(1.中海油能源发展工程技术分公司, 天津塘沽，300457； 2.中国石油大学(北京)石油工程学院)

新型控装置(AICD)具有对水相的智能识别和抑制功能。通过建立海上某高渗底水砂岩油田多段井模型,对AICD技术进行了数值模拟研究。研究表明，采用AICD技术能抑制底水锥进速度、扩大底水波及面积、降低油井含水率和提高油井产量；在油田综合含水达到80%前实施AICD技术增油效果最好，而在目标油田综合含水92%的情况下进行AICD完井仍能有效增加油井产量。AICD技术为海上油田控水技术的发展提供了新的思路。

控水技术；多段井模型；应用效果；完井时机

储层非均质及井筒摩损是造成底水砂岩油藏水平井开发中底水脊进快，油井见水早、含水上升迅速等问题的重要原因[1-2]。在传统控水装置(ICD)基础上，国内外石油公司研发出对不利流体(水或气)具有智能识别和抑制功能的新型控水装置(AICD)[3-4]。

采用油藏数值模拟方法预测和分析AICD技术应用效果，具有速度快、精度高、费用低的优势。由于传统网格划分方法无法精确描述环空、AICD装置以及油管三者间的耦合，因此本文对多段井进行模拟[5]。

1　 AICD技术机理及数模表征方法

1.1AICD技术机理

以浮动圆盘型AICD装置为例[6](图1)，高黏流体(如原油)从入口流过时，由于摩擦损失增大，动压变化量减小，作用于圆盘上方的力增大，圆盘打开程度大；低黏流体(如水)流过时，由于速度快、摩擦阻力小，根据伯努利原理，作用在圆盘上方的压力减小，圆盘背面压力迫使圆盘向入口端运动，使流动面积减小，阻碍低黏流体的进一步流入。

1.2AICD技术数模表征方法

多段井模型是用一系列连续的具有一定长度和宽度的一维流动网格描述复杂的井筒条件[7]。AICD多段井模型中，AICD段较短并与油管段垂直，油管段不与油层相连[8]，流体只有经AICD装置才能进入井筒。不同流体流经AICD段产生的阻力大小受流体属性和流动速率影响。

封隔器位置与数量影响环空内流体流动方向并决定AICD技术应用效果。封隔器一般布置在高渗区和低渗区之间，以防止水锥在高渗层突破后沿环空流动造成低渗区水平段关闭[9]。在实际施工和数值模拟中，封隔器设计决定AICD技术运用效果。在北海Peregrino底水稠油砂岩油田浮动圆盘型AICD实际应用中,在相同产水量情况下日产油提高142.4%[10]。

图1　浮动圆盘型AICD装置工作原理

2　 AICD技术数值模拟研究

2.1模型建立

国内陆上仅陆梁油田进行过AICD试验性施工，施工后日增油幅度达136.8%，油井含水下降8%，效果较好。在南海还未有应用先例情况下，以南海东部某高渗砂岩底水油藏为例，建立机理模型对AICD技术的应用效果和可行性进行分析。

(1)所建机理模型面积为0.96 km2，油藏厚度100 m，包含一个水层和一个油层，油层厚度95 m，水层和油层之间无夹层遮挡，油藏物性属于中孔高渗砂岩油藏。

(2)油藏中部有一水平井，水平段长900 m，距跟部约90 m处有长约300 m、宽200 m的高渗区域，是底水锥进的主要通道。

(3)为解决油井过早见水、油井含水上升较快的问题以及“跟趾效应”的影响，采用AICD技术进行改造。在高渗区和低渗区之间安装封隔器，在高渗区安装10个AICD装置，1节/30 m，每节3孔；左边低渗区3个，1节/25 m，每节1孔；右端低渗区6个，1节/50 m，每节2孔。

(4)模型具体参数见表1。同时用Eclipse数值模拟软件建立并生成AICD多段井模型，如图2。

表1　模型参数

图2　AICD多段井模型

2.2AICD技术效果预测分析

为研究AICD技术在控水压锥中的作用，对以下3种情况进行模拟：①无安装AICD装置；②生产初始安装AICD装置；③生产1年后安装AICD装置，并从底水波及面积、累计产油量、累计产水量和油井含水率变化等四个方面对应用效果进行评价。

无AICD装置情况下(图3 a和b)，底水沿高渗区迅速突破入井；对比第二年末和第一年末水体波及情况，波及区面积增长较小，右端低渗区富集大量剩余油。AICD技术改造后，水体波及体积明显扩大，右端低渗区波及体积增加(图3 c和d)。同时，AICD安装时间越早，右端低渗地带波及区面积越大，采出程度也就越大。

从3种情况下累计产油量和产水量的变化(图4)看，相比于无AICD情况下，初始采用AICD完井则实现累产油增加7.4×104m3，产水减少7.7×104m3；情况③下实现累产油增加4.6×104m3，产水减少4.6×104m3。从油井含水率变化曲线可以看出(图5)，改造后油井含水率上升趋势减缓；第一年末进行AICD改造后，油井含水率从83%迅速降低至64.5%然后缓慢上升，AICD技术对底水侵入的抑制作用明显。

图3　不同情况不同时间下水体波及情况

本模型中设计的AICD装置安装频率约为1节/30m，低于国外1节/10～12m的安装频率，表明AICD装置在该油田应用效果还有较大的提升空间。而AICD装置在国外高渗底水砂岩油藏Troll的实践中，13井BY2H分支AICD改造后比BY1H分支累计产量提高约20%[10]。

2.3AICD完井时机影响

图4　不同情况下累计产量变化曲线

采用AICD完井时机对油田产量和采出程度影响很大。图6中，随油井含水率上升，累计产油量呈下降趋势。但在油井含水率达80%前进行AICD完井对10年内累计产量影响较小，而当含水率突破80%后累计产量变化显著，但累计产油量仍大于未采用AICD技术的情况(109×104m3)。因此在含水率达到80%前采用AICD技术增油效果最好。

图5　不同情况下含水率变化曲线

图6　AICD完井时机对产量的影响

2.4AICD技术应用可行性评价

AICD技术能有效增加油井产量，提高油藏采收率。目前油田综合含水92%，虽大于80%，但累计产油量下降幅度偏小，且优于未进行AICD改造的情况。在采用侧钻或MPC技术等增产措施的同时,选择AICD完井，控水增油效果会更好。因此，AICD技术在该油田具有较好的可行性和较大的发展空间。

3　结论

(1)数值模拟研究证明，AICD技术能抑制底水沿高渗通道的快速侵入,降低油井含水率,提高水体波及面积、原油产量和采出程度。

(2)AICD完井时机对油井产量具有重要影响，在含水率达80%之前安装AICD装置对累计产油量影响幅度较小，但累计产量均大于未采用AICD技术的情况。

(3)在目标油田综合含水92%的情况下，AICD技术仍具有较好的可行性和发展空间，值得推广。

[1]杜丙国.控水防砂技术在边底水稠油油藏的研究与应用[J].科学技术与工程,2014,(34)14:160-168.

[2]Vidar M, Haavard A, Bjornar W, et al. The autonomous RCP valve-new technology for inflow control in horizontal wells[C].SPE 14573,2013.

[3]Crow S L,Coronado M P,Mody R K.Means for passive inflow control upon gas breakthrough[C].SPE 102208,2006.

[4]王敉邦.国外AICD技术应用与启示[J].中外能源，2016，21(4):40-44.

[5]李威,姜汉桥,李杰，等.基于多段井模型的非均质储层水平井分段动用政策研究[J].科学技术与工程,2013,(33)13:9935-9939.

[6]朱橙， 陈蔚鸿， 徐国雄，等. AICD 智能控水装置实验研究[J].设计与研究，2015，42(6):19-22.

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[8]King P,Ghosh B.Optimisation of smart well completion design in the presence of uncertainty[R].SPE 166008,2013.

[9]Least B, Greci S,Konopczynski M，et al. Inflow control devices improve production in heavy oil wells[R].SPE 167414,2013.

[10]Eltaher E M K,Sefat M H,Muradov K, et al.Performance of autonomous inflow control completion in heavy oil reservoirs[C].IPTC,Kuala Lumpur,17977,2014.

编辑：李金华

1673-8217(2016)05-0117-03

2016-05-13

王敉邦，在读硕士生，1991年生，现从事油藏工程和油藏数值模拟方面研究。

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