海上油田AICD智能控水工艺标准化探讨

刘华伟，冯明星，刘明发

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 （天津 300452)

海上油田AICD智能控水工艺标准化探讨

刘华伟，冯明星，刘明发

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 （天津 300452)

针对油田AICD的智能控水工艺应用无技术标准情况，结合海上油田的工艺管柱、地质油藏及生产制度特点，对AICD控水工艺及效果评价标准进行探讨分析。首先，研究工艺设计规范，对工艺中的化学封隔器堵剂、封隔器和丢手井下工具进行优选研究，然后对工艺施工情况进行对比分析，最后对整体工艺控水效果进行综合评价，开发一套适合海上油田的稳油控水技术参数确定与施工规范及效果评价方法，解决海上油田高含水的问题，提高油田经济效益与社会效益。

智能控水；稳油控水；标准化；效果评价

由于油藏储集层孔隙性与渗透性的差异及油藏空间均存在着原油成分的浓度梯度与原油物性密度梯度的不均一导致油藏具有非均质性，使水在纵向和横向上推进不均匀；并且开发过程生产压差过大，边底水或注入水沿局部突进；同时，地层有裂缝存在，或钻遇水层附近，这些因素都会造成见油井水过早，使含水率上升，产油量下降。目前，世界上许多油田都相继进入中高含水期,而地下可采储量依然较大。我国陆上石油80%以上是靠注水开发的，各大油田极为重视控水技术。

AICD（Adaptable Inflow Control Device）是一种新型控水技术，相对于目前针对新井的分段变密度筛管控水完井技术，中心管控水完井技术及ICD控水完井技术[1-4]，AICD技术无须找出具体出水位置，并且除了老井，可以用于老油井的稳油控水。AICD技术在我国非均质强、底水锥进快、不利流度比的油田中具有广阔的应用前景和发展空间。现场应用经验表明，早期分析评估、室内流体实验以及数值模拟优化等，对AICD技术的成功应用至关重要，因此形成一套适合中国油田特点的AICD技术设计和施工行业规范是今后主要发展方向。

1 工艺设计

AICD是依据伯努利方程中流体动态压力与局部压力损失之和恒定的原理，通过流经阀体的不同流体黏度的变化控制阀体内碟片的开度和开关。如图1所示，当相对黏度较高的油流经阀体时，碟片处于开启状态，当相对黏度较低的水或气流经阀体时，碟片因黏度变化引起的压降自动“关闭”，当从而达到控水、控气、增油的目的。

图1 不同流体流径AICD时的碟片开度

根据海上油田生产管柱特点，考虑原油特性、渗透率、含油饱和度及井眼轨迹等地质油藏参数及生产压差、产液量及含水率等生产参数，综合测井解释数据、设计AICD智能控水管柱工艺，如图2所示。

图2 AICD工艺修井管柱图

首先，方案设计时，注意高渗区与低渗区的封隔。通过安装在筛管和井壁之间设置化学封隔器，可以防止水锥在高渗区突破后沿井筒流动造成全井水淹，造成对低渗区原油流动的抑制。然后，根据油藏参数设计分层数，最后，根据油井中的粘度及产液量，设计各层间的AICD的布置个数。

1.1 具体的施工工艺参数确定与规范

1）准备工作。准备包括耗料清单工具物料，采购AICD阀、堵剂、封隔器、变扣等物料。准备药剂物料，采购前置液、堵剂、隔离液等药剂物料。将物料进行整理，小件装笼装箱，大件用钢丝绳打捆，并用铁丝固定；吊装和运输过程中注意对物料保护，防磕碰，以免影响作业效果。

2）执行《井下作业分册》HSE/WE系列规程，进行移井架，拆井口，装防喷哭器组，起原井生产管柱，通井洗井。

3）下入堵剂挤注管柱。下入挤注堵剂工具串组合，由下至上为：圆头管鞋+油管+单流阀+扶正器+K344封隔器+节流接头+扶正器+K344膨胀封隔器+球座+油管+扶正器+K344膨胀封隔器+油管+定位密封+油管+循环头+定量注入装置+软管+酸化泵，注入管柱的配制误差尽量控制在1m以内。

4）所有下入油管用油管规通径，非标准内径目视或者测量，保证钢球能投入到位；试注，分别记录泵压值；下挤注管柱至设计深度挤注第一段塞堵剂,用插入密封定位并调整深度；依次泵注清洗液、隔离液及堵剂，压力小于10 MPa；堵剂材料泵注结束，立即投球，然后，泵隔离液，压力小于10 MPa；球到位后，压力下降，将球释放，停泵，等待15 min；低泵速反循环洗井1周，洗出残留的堵剂堵剂；候凝6h。

5）对化学堵剂构成的化学封隔器进行验封，然后上提挤注管柱至第二段塞设计深度，重复上述挤注步骤，挤注第二段堵剂。

6）确定化学封隔器位置，化学封隔堵剂注入地层，由于地层压力的影响，化学封隔器施工后的预定位置与实际位置可能有偏差，需要对位置进行确定。挤注完管柱后，利用管柱从下面的化学封器开始验封,逐步往上提，打压3 MPa，查看压力减小到0 MPa的时间，时间最长的一段为有效层段，做为AICD管柱中Y341封隔器的位置。

7）下入AICD控水管柱。按照下列顺序自下而上连接下入：圆堵+油管及短节+AICD控制阀+油管及短节+Y341封隔器+油管及短节+AICD控制阀+油管及短节+Y341封隔器+油管及短节+AICD控制阀+油管+变扣+RCV油层防污染阀及定位密封总成+油管。

8）下钻至顶部封隔器以上3 m，降低下钻速度，逐渐下入管柱至顶部封隔器，油管打压，剪切丢手销钉，让丢手脱手。

9）油管内依次打压 5 MPa×5 min,10 MPa×5 min,16 MPa×10 min座封Y341封隔器。由于Y341具有凡尔的坐封机构，封隔器胶筒也具有弹塑性，所以，须逐级打压进行坐封。

10）起出丢手以上管柱，施工结束，恢复井口，进行正常生产。

1.2 堵水剂的特性

化学封堵剂可以在水平环空形成高强度阻流环，并且堵水剂与注入水、地层水及地层岩石具有良好的配伍性；同时，堵水剂价格合理、现场配液方便，实现对筛管外环空的有效封隔，进而为后续分段堵水提供前提，所以需要具有以下特性。

1.2.1 触变特性

堵水剂材料须具备较好的剪切变稀特性，堵水剂在剪切停止后，受破坏的结构须容易恢复。

1.2.2 环空充填性

建立环空充填模型，其外部采用透明材料，尺寸为 21.59 cm(821/in)，模拟裸眼尺寸，内管采用 13.97 cm(521/in)割缝管，注入管采用 7.30 cm(2in)树脂类，模拟油管，并开孔，开孔前后均设置O圈，O圈模拟扩张式封隔器。堵水剂注入模型后，迅速固化，固化后的堵水剂能够充满模型环空，须具有良好的充填性。

1.2.3 可控胶凝性

堵水剂加入引发剂后，会由触变流体成为高强度粘弹固体，且随着引发剂浓度的增加，堵水剂的胶凝时间会减少,可根据现场作业需求,控制胶凝时间。

1.2.4 抗压强度

胶凝后的堵水剂抗压强度测试后，须具有较强的抗压能力，在有机玻璃管内，化学封隔器段塞在0.8 MPa/m下，不发生滑移,能够满足特定条件下的封堵作业。

1.2.5 热稳定性

堵水剂在140℃以下、矿化度为15×104~21×104mg/L的条件下有效期能够达到半年以上。

封隔器选用得当，可以确保甚至提高井下工作效果。因此，必须对井下作业的目的进行分析。一般来说，应当结合油气井现在的和将来的情况，在预计可能要进行其他作业的情况下，选择尺可能达到多项使用目的，而总成本又最低的封隔器类型。

压缩式封隔器简称Y系列封隔器，其适用条件：①高压或油管负荷变化大，要求长期可靠密封的井；②油管长度变化大的深井；③生产条件复杂，坐封的准确位置比较恶劣。

扩张式封隔器简称K系列封隔器，其适用条件：①井壁不规则的裸眼井或套管损坏的井；②选择性措施和测试；③分层采油、注水。

依据稳油控水的需要，结合封隔器的适用条件，优选选用K系列封隔器进行施工作业。固定方式为悬挂式（代号3），坐封方式为液压式（代号4），解封方式为提放管柱式（代号1）的封隔器(型号为Y341),用在AICD控水管柱上，满足分层密封的要求。而解封方式（代号4）为液压式封隔器（Y344），用在化学封隔管柱上，满足重复坐封来挤注堵剂的要求。

2 现场应用效果与分析

化学药剂注注入筛管与井壁环空后，需要验封化学封隔效果，查看耐压性能。根据地面试验测试结果，化学封隔器的耐压性能，打压3 MPa，下降到0 MPa时，需要15 s以上才能判断化学封隔管柱工艺成功。

AICD管柱丢手工具成功脱手与否，用3种方法判断丢手是否座封。首先，看悬重变化，由于是水平井，生产管柱中丢手以下的管柱的摩擦阻力较小，整体管柱悬重变化不大，所以需要减少0.5 t以上才能确定丢手脱手成功；其次，管柱上提1 m左右，确保定位密封有效，否则定位密封脱离密封筒，液体从AICD进入油管，无法判断丢手脱手。从油套环空往油管进行反循环打压，若油管有返出液，则判断丢手成功；最后，从油管打压，从油管环空的套管翼阀观察有无返出液，但井口泥浆泵压力不能高于封隔器坐封压力，避免坐封封隔器。

AICD管柱下放到位后，环空打压12 MPa，稳压30 min，压力不降，确定定位密封工具密封性能良好，分层合格。

目前现有对堵水效果评价，引用的标准是SY/T 5874—2012《油井堵水效果评价方法》[5]，此标准中只计算了施工后的增油量，有效期也没有明确规定，也未进行经济评价。所以，依据经济效益和经济效益进行综合评价，有效期定义为在产液量里不高于措施前的条件下，含水率连续10天比以前的下降2%，视为AICD控水措施失效。原油价格、电费及水处理成本以有效期内的现有标准来计算，评价系统计算方法如下。

K=T有效(P油×q增+P水×W降+P电×Q功-Q投)/Q投

式中：K为措施的效果评价系数；T有效为有效期，d；P油为原油价格，元/m3；q增为综合措施的日增油量，t/d；P水为水处理价格，元/m3；W降为综合措施中堵后日降水量，m3/d；P电为工业用电价格，元/kW；Q投为控水措施总投入，元；Q功为潜油电泵电机功率，kW。

根据公式计算方法，得到应用的4口井的效果如表1所示。

表1 效果评价表

从表1中可以看出，1#井的评价系数为2.8，说明具有很好的控水效果。而3#井有效期仅为93天，评价系数最小，说明控水工艺失败。4#井没有安装化学封隔器，与2#井的评价系数相差不多，而3#井的化学封隔器的稳压时间最短，说明化学封隔工艺的性能直接决定了控水效果的优劣。

3 结论

AICD控水技术具有很好的应用前景，对工艺技术参数的确定与操作规范，能有效指导现场作业，提高油田稳油控水技术水平。对现场应用AICD技术工艺进行综合评价探讨，对现有的评价标准进行有效补充，进一步增加油田经济效益。

[1]庞 伟,陈德春,张仲平,等.非均质油藏水平井分段变密度射孔优化模型[J].石油勘探与开发,2012,39(2)：214-221.

[2]饶富培,董云龙,吴杰生,等.大港油田底水油藏水平井控水完井工艺[J].石油钻采工艺,2010,32(3)：107-109.

[3]张瑞霞,王继飞,董社霞,等.水平井控水完井技术现状与发展趋势[J].钻采工艺,2012,35(4)：35-37.

[4]曾泉树,汪志明,王小秋,等.一种新型 AICD的设计及其数值模拟[J].石油钻采工艺,2015,37(2)：101-106.

[5]国家能源局.油井堵水效果评价方法：SY/T 5874—2012[S].北京：石油工业出版社,2012.

In view of the problem that there is no technical standards for the application of AICD intelligent water control process in oilfields,the AICD water control process and the evaluation criteria of its application effect are discussed according to the characteristics of process string,reservoir geology and production system in offshore oilfield.First of all,the chemical plugging agents used for packer,packers and releasing downhole tools were selected,and then the construction processes were analyzed.Finally,the water control effect of the process was evaluated.So a set of method for the determination of the technical parameters and construction specifications of offshore oilfield oil stabilization and water control and the evaluation of offshore oilfield oil stabilization and water control effect was developed.The method solves the problem of high water cut in offshore oilfields and improves the economic and social benefits of offshore oilfields.

AICD;oil stabilization and water control;standardization;effect evaluation

刘华伟（1985-），男，硕士，工程师，主要从事油田稳油控水工艺、井下工具设计及研究等工作。

路 萍

2017-04-21