南海东部油田ICD控水完井工艺

单彦魁

（中海油深圳分公司深水工程技术中心，广东深圳518067）

南海东部海域基本都属于砂岩油田，纵向上层状边水油藏和底水油藏交互存在，具有储集层物性好、海相砂岩连通性好、水体能量充足的特点，单井产液量高（可达2800m3/d），强水驱、高液量开采使得油井含水普遍上升快。底水油藏无水采油期短，见水后含水比较快，低—中含水期比较短，高含水期累计产油量大，高含水期为油藏最主要的生产时期，如XJ23-1油田开发初期投产的10口开发井，投产3个月，油田含水上升到70%，投产12个月，含水达到93%。边水油藏无水采油期相对较长，但在开发中—后期，油藏下部水淹，成为次生底水油藏，控水难度也很大。

南海东部油田主要尝试了以下几种控水方式：①分段变密度筛管控水，利用不同的孔密来调节不同部位的压差节流，其调节压差范围比较小，效果有限；②中心管控水，通过在筛管内插入中心管，平衡水平井段生产压差，在油井生产初期—中期有一定的控水效果，但生产中—后期使用效果并不明显；③连续封隔体控水，用连续封隔体替代遇液膨胀封隔器，以控制高渗出水段的水沿轴向流动后进入井筒，施工工艺较复杂，效果不明显；④流入控制阀控水（ICD）。

1 ICD控水完井技术原理

水平井进行生产时会出现产液剖面不均匀的现象，主要是因为：跟趾效应，跟端井底流压低，生产压差大；储层非均质性影响，高渗带产液量高，低渗带产液量低；钻井轨迹影响，钻遇泥岩段或者距离边、底水近[1]。

图1 水平井中调节的油藏压降曲线示意图

通过与裸眼封隔器、盲管配合使用，通过ICD在砂面和下部完井管柱之间形成可设计的附加压降[2]，提高水平井跟端附加压降，抑制跟趾效应，见图1。同时，在非均质油藏中，提高ICD附加压降，限制高渗带产液量；降低ICD附加压降，不抑制低渗带的产液量；对于钻遇的泥岩段采用盲管封隔，使水平井的流入剖面趋于均衡，防止水锥局部突破，油水界面均匀推进[3]。ICD根据结构不同包括以下几种类型：螺线孔道型[4]、喷嘴型[5]、孔板型[6]和混合型[7-8]，见图2。螺线孔道型主要是流体通过流道时产生的摩擦阻力实现附加压降，喷嘴型和孔板型是通过节流效应产生附加压降，由于过流面积小，容易被流体中的颗粒堵塞或冲蚀。

2 ICD控水完井设计方法

图2 螺线孔道型、喷嘴型、孔板型和混合型ICD示意图

在非均质油藏中建立油藏渗流模型和井筒流动模型，考虑不同孔数ICD对砂面到井筒流体产生的附加压力降，通过对井筒进行离散化和油藏、井筒耦合模型的建立求解，获得不同ICD附加压降下的井筒流入动态，对比不同情况下的井筒流率，获得较为优化的均衡流量剖面。

在钻井过程中通过随钻测井和测量获得以下参数：井眼轨迹、泥质含量、含水饱和度、渗透率、孔隙度，见图3。在实际ICD孔数调节选择上需要考虑以下几点：

（1）构造部位与井眼轨迹变化，对于强底水油藏一般采用贴顶钻进，以获得较高的避水高度，对于构造低部位和避水高度较低的井段调低ICD孔数，并用管外封隔器进行层段封隔，如控水段1，见图4；

图3 井眼轨迹、泥质含量、含水率、渗透率和孔隙度分布图

图4 ICD控水完井设计图

（2）跟部效应，跟部井底流压低，生产压差相对较大，根据势的叠加原理跟部流量一般较大，对跟部进行适当控水，如控水段2；

（3）渗透率及孔隙度影响，对于高渗条带或者裂缝发育井段，需要进行适当控水，如控水段3；

（4）泥质含量影响，大段泥岩不仅会对水平井产能有影响，也易水化、缩径，可能造成防砂管柱下不到位，生产过程中也易垮塌而造成筛管堵塞，在钻井过程中要尽量避免钻遇大段泥岩，如果钻遇泥岩在完井中也要采取相应措施，如增加盲管段和管外封隔器对泥岩段进行封隔，如盲管段1。

3 ICD控水完井施工及工艺措施

南海东部在ICD控水防砂作业中出现过ICD控水部分无倒角下放遇阻不能通过尾管挂，控水筛管堵塞导致产液量不足等问题，如果发生ICD控水筛管被堵塞的情况，挤入酸液或者连续油管作业酸洗均不能有效地恢复产量，为了避免此类情况，主要采取的工艺措施有：

（1）如采用免破胶的完井液体系（含有固相颗粒），要进行地层、完井液和ICD控水筛管的匹配性实验，ICD控水筛管过流面积小，如直接返排可能产生堵塞；

（2）在完钻后要过振动筛彻底循环干净，振动筛筛布目数应大于ICD筛管目数，并在裸眼段替入新浆；

（3）要用循环结束前井筒内返出的完井液做筛管通过性实验（PST）；

（4）ICD筛管下入过程中要严密观察管柱内液面情况，发现井筒内液体不能正常流入管柱内的情况要停下来分析原因；

（5）下入冲洗管用弱酸完井液替出免破胶完井液体系，并洗井干净，同时监测井筒漏失情况。

4 ICD控水完井应用效果分析

南海东部油田控水完井中分段变密度筛管控水应用14口，中心管控水应用57口井，ICD完井控水技术应用40口，连续封隔体控水技术试验1口井，其中ICD控水应用效果最好，是近年控水井中主要采用的完井方式，在同等产液量条件下，可实现单井增油1.9×104m3。

惠州油田在南海东部率先使用ICD控水完井，通过对比2口油藏物性相似的水平井，发现使用ICD完井的井初产日产油量高，初产含水率低，开发后期含水率低，累积产油量高[9]。

西江R3油藏为典型的底水油藏，储层岩性主要为细—中粒长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，储层胶结疏松，纵向上夹层分布较少，且底水能量强。该油藏共有5口生产井，其中A03H和A04H井于2008年投产，分别采用筛管完井和中心管完井，A18H井是2009年12月投产，采用ICD控水完井，A18H井位于A03H井的尾端中部，平面距离大约180m。可以明显看到在初—中期A18H井含水率较低，含水上升率最低，A04H井次之，A03H井最差，见图5。当3口井在达到相同累积产油量34×104m3时，A18H、A4H和A3H井产水量分别为140×104m3、180.9×104m3和214.6×104m3。

5 结论及建议

（1）ICD控水设计要综合考虑井眼轨迹、泥质含量、含水饱和度、渗透率、孔隙度等因素的影响，抑制跟趾效应、高渗条带的影响，以达到均衡采液的理想目标；

图5 3口不同完井方式井累积产油与含水率对比图

（2）ICD筛管过流面积小，前期要做好地层、完井液和筛管的匹配性研究，要采取下入冲洗管循环清洗井筒、做PST实验等措施避免筛管的堵塞，一旦堵塞可实现回复产能的措施较少；

（3）ICD控水筛管完井在强边底水、高液量的油井开采中可以起到良好的控水采油效果。