水平井平衡采油工艺研究与应用

水平井平衡采油工艺研究与应用

武连永苏军辉饶德林

(中油辽河油田分公司曙光采油厂辽宁盘锦124010)

摘要：水平井是斜角接近直角，且井身沿水平方向钻进一定长度的井。由于在油层中水平延伸了一段距离，这种井与油层接触的面积大幅增加，因此具有泄油面积大、所需压差低的优点，投资周期短、经济效益高，受到各大油田的重视，水平井采油技术的研究也在各油田相继展开。当油藏勘探开发进入到中后期以后，越来越重视水平井的平衡采油工艺。当前水平井的平衡采油技术已经得到广泛地研究与应用，并取得了显著的成就，有效解决了长井段水平井开采过程中出现的各井段不能均衡采油的问题，提高了水平井的采油率。

关键词：水平井采油；生产不均衡性；完井方法；注汽强度；优化举升

随着采油技术的发展，水平井在开发低渗透薄层油藏、边底水油藏、枯竭油藏、致密气藏等领域的重要性日益凸显，对保证油田产能起着重要作用。但是对于长井段的水平井，由于存在不均衡压差及井筒摩阻，在水平段两端采油强度高，中间采油强度低，进而使水平井各井段的采油率不均衡。因此，如何最大程度地保证水平井各井段能均衡采油是水平井开发中的重要课题，研究水平井平衡采油工艺技术将对水平井的开发产生积极作用。

1裸眼完井技术

裸眼完井是套管下至生产层顶部进行固井，生产层段裸露的完井方法。在最早的水平井中，第一批完井采用裸眼完井。根据钻开生产层和下入套管的时间先后，裸眼完井又分为先期裸眼完井和后期裸眼完井。先期裸眼完井是钻头钻至油层顶界附近后，下技术套管注水泥固井；水泥浆上返至预定的设计高度后，再从技术套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。

2筛孔、割缝衬管完井技术

筛孔、割缝衬管将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外环形空间。许多长半径、中半径及短半径水平井采用该方法。割缝衬管可分为三种类型。第一种是沿衬管轴线铣出不同宽度和长度的割缝；第二种是在管体上钻不同直径的孔；第三种是预制砾石充填衬管。其优点为：割缝衬管起着保持油层与井眼间的流体通道作用，使储层不受污染，并能提供足够的流通面积，防止储层坍塌；选择适当尺寸的割缝和筛孔可以控制部分出砂；在松软地层可使用绕丝筛管控制出砂，而砾石充填筛管可以有效进行砂控。其缺点是：不可控制生产；废弃部分生产井段困难；不可进行生产测井。

3套管外封隔器完井技术

套管外封隔器完井技术是依靠套管外封隔器或水泥封隔水平井段。封隔方法有：使用套管外封隔器，封隔油层的底部和顶部；隔离裂缝；固井注水泥封隔全井段或部分井段；采用密封皮碗或油管封隔局部液流。这种封隔可以在生产中减少产层或层段之间的干扰；减少采油中的含水、含气量；提高产量；有助于砾石填充、增产和压裂作业；提高对油藏的评价能力。由于管外封隔器同割缝衬管一道使用在裸眼井中，很难预测其密封效果，只能起到以下作用：在石灰岩裂缝地层中实现层段的隔离；隔绝水层和气层；达到部分准确的生产测井；完成部分选择性的增产作业。

4水平井生产影响因素探究

4.1地层气的影响

地层含气比较高，而从某种程度而言，位于西—中部的水平井的情况和其他地方的水平井相比，显得特别严重，而且此处的水平井在很多大程度上还缺少了比较可靠的自动放压装置，以致使水平井在生产作业的过程中，因为没有对套管进行比较彻底和比较及时的放气而出现出液含气过高、油井在供液方面严重不足等诸多问题，这些在很大程度上水平井的安全及正常生产造成了比较严重的影响。

4.2井间汽窜、出砂

地层胶结过于疏松，稠油油层埋藏比较浅，注汽过程中对井间汽窜带来影响，从而导致某些生产井产生关井现象，甚至致使某些油气井出现汽窜或少量出砂的情况，严重的会导致泵卡乃至砂埋。

4.3原油粘度高

从某种角度来说，如果原油有比较高的粘度，通常会很容易导致水平井注汽结束后出现转抽困难的情况；在推油作业的过程中，原油从水平段向抽油泵入口流动的工程中，温降的变化通常会受长距离的影响而不断改变，通常，水平段到井口的温降都会在50℃以上，井筒举升在很大程度上会受原油粘度的影响（原油粘度越高，井筒的举升就越困难），而光杆又不同步，因此，必须对它们进行比较频繁的伴热。

4.4抽油泵及杆柱故障

水平井在起抽后，会出现不同程度的杆脱，而且抽油机的负荷也会出现比较异常的变化，从而导致某些井发生非正常的关井情况，进而在一定程度上对生产效率和井底热能的有效利用产生负面影响。

4.5蒸汽超覆及汽窜

一般水平井的控制井段距离较长，在各种因素的影响下，如地层倾斜角度、井眼的走向等，水平段的部分位置倾角较大，该类部位则会很容易出现蒸汽超覆现象。注入的蒸汽会首先行至水平段倾角较高的位置，因此水平段高倾角部位相较低倾角部位的蒸汽接受程度更高。另外，水平井之间在进行蒸汽的注入时，会出现汽窜现象，且汽窜通常具有多向性，及一个水平井的蒸汽注入后，会在多个井中进行运行，均会出现不平衡的现象，直接影响到水平段动用的均匀度。

5稠油水平井采油工艺

5.1注汽强度和吸汽均匀性的关系分析

通常采用平面均质模型对沿水平井蒸汽的干度、温度、压力的变化进行计算，此外，沿着水平井吸热速度及吸气速度的变化及其影响因素也用此计算方法对其进行研究并计算。对注气过程进行比较时，可选择水平井始端位置的某个点及末端位置的某个点，通常，始端位置的某个点和某端位置的某个点到Ａ点的距离分别是21.5m和656.5m，然后观察这两个点是吸热速度和吸气速度等参数在注汽时间的影响下会发生怎样的变化，并根据实际情况把水平井注气分为水平井开始注汽的四个阶段：即初始阶段、吸汽差异阶段、吸汽补偿阶段、降速憋压注汽阶段。根据模拟结果可知，经过8ｄ的注汽（其中，第一阶段的注气时间为0.6d，第二阶段的注气时间为2d，第三阶段的注气时间为2.5d，第二阶段的注气时间为3d），最后，水平井的末端和始端的累计吸热量之差为32.3％，而累计吸汽量之差则为7.9%，这都在一定程度上说明沿水平井的吸汽量经过4个不同阶段后差异已经相对变小，而差异较大的则是吸热量，而且接近注汽口的吸热量比远离注汽口的吸热量高很多。综上，对水平井长和注汽参数进行有效优选时，必须以第二阶段的吸汽特点作为重要参考对象。通常，油层的实际情况并不是均质的，而且注汽参数等对井长的优化也有着非常重要的影响，因此，对水平井进行有效优化时，必须考虑油层非均质性、蒸汽干度以及注汽速度等因素。

5.2优化举升

（1）水平段电加热技术，此技术可对井下水平段的连续钢管及原油进行集中加热，并使原油的乃粘度得到一定程度的降低，进而使油稠入泵困难及流动性差得到有效解决。（2）双进油重球泵、长柱塞多功能泵以及空心泵等都能应用于抽油泵优选水平井，而且都能在一定程度上符合水平井主副管同注的需要。

5.3优化注汽方式

（1）逐层逼进式注汽，即通过对水平井注汽效果进行观察，提出了适合油层原油含水、含砂及粘度等情况的注汽方案。（2）限流法注汽方法。为了对注汽质量进行有效提高，并使水平井段受热不均匀情况得到有效改善，可考虑在副管上打孔的限流方式（流道面积为638.12mm2），在注汽的时候，为了使主副管能够同注，可使蒸汽从小孔进入到水平段，这样也能在一定程度上使水平段的受热更均匀，抽油时，还可以对Ａ点附近的油层给予适当拌热以使油层的粘度得到有效降低。

参考文献：

[1]杨博，陈波，杨灿，晏加刚.水平井钻井工艺相关探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2017，25（01）：256—261