海上底水油藏水平井自适应控水技术

中图分类号： ＴＥ３５５ ６
文献标识码： Ａ００７１⁃０６
Ａｄａｐｔｉｖｅ ｗａｔｅｒ⁃ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｉｎ
ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｂｏｔｔｏｍ⁃ｗａｔｅｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ
ａｎｃｅ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ， ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ⁃ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ
ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｉｌ⁃ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ． Ｓｉｎｃｅ ２０１７， ３９ ｗｅｌｌ⁃ｔｉｍｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｎ⁃
１ １ ＡＩＣＤ 控水技术
水有很强阻流作用。 相同压差下， 介质黏度越高，
ＡＩＣＤ 控水技术原理是利用伯努利方程即流体
机械能守恒定律： 动能 ＋ 重力势能 ＋ 压力势能 ＝ 常
表现出明显的自适应增油特性。 黏度为１２２ ｍＰａ·ｓ
１ １ １ 技术原理
数。 浮盘上下机械能是个常数， 流过浮盘流体性质
ｗｅｌｌｓ， ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐｅｒ⁃ｗｅｌｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ２００ ｍ ３ ／ ｄ ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐｅｒ⁃ｗｅｌｌ ｗａｔｅｒｃｕｔ ｒｅａｃｈｅｓ ４５％． Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ
ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｓｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｗｅｌｌ ａｒｅ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ａｄｊａｃｅｎｔ ｗｅｌｌｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃ⁃
ｔｅｒ⁃ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ
ｏｆ ａｄａｐｔｉｖｅ ｗａｔｅｒ⁃ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈ “ ａｃｔｉｖｅ” ｗａｔｅｒ⁃ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｄｏｅｓｎ’ ｔ ｎｅｅｄ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｃａｎ ｂａｌ⁃
３ ０
３ ４
３
１
－１
０ ４
３
０ ８
２ ２
３ ６
２ ４
４ ２
不同黏度原油排量 ／ （ ｍ３ ·ｈ －１ ）
井开发提供了重要技术支持和使之成为未来的发展
方向。
１ 自适应控水技术
自适应 控 水 技 术 具 有 “ 主 动 式” 控 水 功 能，
模拟装置的压力、 压差和流量进行测试， 依据流量
果。 实验样品： 采用高黏度原油添加柴油搅拌均
匀， 形 成 实 验 所 需 的 ２２０、 １８８、 １２２、 ９０、 ６０、
Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ
纯水排量 ／
压差 ／
ＭＰａ
（ ｍ ·ｈ ）
２０ ｍＰａ·ｓ
６０ ｍＰａ·ｓ
２
０ ６
ＹＡＮ Ｈｏｎｇｔａｏ １ ， ＸＵ Ｗｅｎｊｉａｎｇ １ ， ＪＩＡＮＧ Ｗｅｉｄｏｎｇ １ ， ＺＯＵ Ｘｉｎｂｏ ２
（１ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ＳＩＮＯＯＣ （ Ｃｈｉｎａ） Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１０， Ｃｈｉｎａ；
ｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄｓ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ｆｒｅｅ ｏｒ ｌｏｗ ｗａｔｅｒｃｕｔ ａｒｅ ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ ｆｏｒ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １ ５ ｙｅａｒｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｏｔｔｏｍ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ； ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ； ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ； ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ； ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ
２０ ｍＰａ·ｓ黏度油待用； 原油黏度 １２２ ｍＰａ·ｓ 固定
条件下在 ２０％、 ４０％、 ６０％、 ８０％、 ９５％、 １００％含
水率条件下样品待用。 实验步骤： ①测试纯水介质
通过实验装置出入口压力及排量； ② 测试黏度为
它通过主动干预实现控制水窜和局部水脊问题。 经
２２０、 １８８、 １２２、 ９０、 ６０、 ２０ ｍＰａ · ｓ 条 件 下 流 体
收稿日期： ２０２０⁃０９⁃１５ 改回日期： ２０２０⁃１０⁃２０
基金项目： 中海石油 “ 十三五” 重点科技项目“ 中国近海采油工艺技术体系研究与建设（ 二期） ” （ ＹＸＫＹ⁃２０１８⁃ＫＦＳＣ⁃０２） 。
第一作者： 阎洪涛， 男， １９７０ 年生， 硕士， 高级工程师， 从事海上油田开发与开采技术研究。
２ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ ＳＩＮＯＯＣ （ Ｃｈｉｎａ） Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｉｌｆｉｅｌｄｓ ａｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｇｏｏｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｌａｒｇｅ ｌｉｑｕｉｄ ｖｏｌｕｍｅ ｐｅｒ ｗｅｌｌ，
开展现场试验 ３９ 井次， 措施井平均单井日增油量 ４５ ｍ３ ， 较措施前提高产量 ３ ２ 倍， 平均单井含水率降低 １９％； 调整井平
均单井日产油量 ２００ ｍ３ ， 平均单井含水率 ４５％， 油井初始含水率、 含水上升速度均远低于邻井， 延长无水或低含水采油期
１ ５ ａ 以上。
关
键
词： 底水油藏； 水平井； 自动控水； 实验研究； 矿场试验
排量越大， 高黏度油和水的最高排量比达 ８ ５ 倍，
时， 相同压差下， 油水混合物含水率越高， 排量越
小， 表现出明显的自适应控水特性。
· ７３·
第 ４０ 卷 第 ３ 期 阎洪涛 等： 海上底水油藏水平井自适应控水技术
表 １ 不同黏度原油的排量与压差的关系
道， 从而抑制流量； 当黏度较大流体流入时， 摩擦
阻力较大， 流速小， 动压力减小， 碟片就会打开或
增大流入通道， 增加流体流入。
长的水平井， 由于油层存在较强非均质性， 油藏边
水和底水突进导致水平井水脊并见水 ［１⁃６］ ， 最终导
致关井。 同时， 油藏水平井流体产出特征和水平井
段内流体分布特征存在较大差异， 致使水平井找水
２０２１ 年 ６ 月
第 ４０ 卷第 ３ 期
大庆石油地质与开发
Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇｅｏｌｏｇｙ ＆ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｄａｑｉｎｇ
Ｊｕｎｅ， ２０２１
Ｖｏｌ ４０ Ｎｏ ３
ＤＯＩ： １０ １９５９７ ／ Ｊ ＩＳＳＮ １０００⁃３７５４ ２０２００９０１９
ｇａｇｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ， ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｗｅｌｌ ｏｉｌ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｈａｓ ｒｅａｃｈｅｄ ４５ ｍ ３ ／ ｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｅ ｗｅｌｌｓ， ３ ２ ｔｉｍｅｓ
ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｗｅｌｌ ｗａｔｅｒｃｕｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １９％． Ｆｏｒ ａｄｊｕｓｔｅｄ
难度大、 准确性低和控水技术适应性较差， 无法有
效控制油田含水快速上升态势， 进而影响油田开发
效果， 水平井出水已经成为制约海上油田稳产上产
的核心问题 ［７⁃１２］ 。 而海上油田水平井控水存在出水
层位判定难， 控水工艺施工难、 风险大， 地层条件
复杂、 控水技术要求高等特点， 如何在不找水的前
提下实现有效控水， 是海上油田水平井控水的重点
ａｎｄ ｌｏｎｇ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ⁃ｗａｔｅｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｗｅｌｌｓ， ｉｔ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｆｏｒｍ ｗａｔｅｒ ｒｉｄｇｅ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｗａｔｅｒ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ， ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ｒｉｓｅｓ ｒａｐｉｄｌｙ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ
０ 引 言
目前， 中国海上油田共有采油井 ３ ３００ 口， 其
中水平井 １ ５００ 多口。 水平井中高含水和特高含水
井所占比例达 ８０％。 对于那些产液量高和水平段
不同， 浮盘上部流体流速不同 （ 图 １） 。 当黏度较
小流体流入时， 摩擦阻力较小， 流速较大， 导致碟
片上方动压力增加， 碟片会弹起封闭或缩小流入通
攻关方向 ［１３⁃１５］ 。 本文在机械、 化学和中心管控水
研究与实践基础上， 通过室内研究和矿场试验的方
法， 开展了无需找水的自适应控水技术研究， 获得
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Fig.1 Floating desk and liquid flowing directions
１ １ ２ 控水效果
海上底水油藏水平井自适应控水技术
阎洪涛１ 徐文江１ 姜维东１ 邹信波２
（１ 中海石油 （ 中国） 有限公司开发生产部， 北京 １０００１０； ２ 中海石油 （ 中国） 有限公司深圳分公司， 广东 深圳 ５１８０００）
摘要： 海上油田具有储层物性好、 单井液量大和水平井水平段长等特点， 水平井开发底水油藏时容易形成底水脊进， 底水
在由压力传感器、 压差传感器和流量计组成的
了自动流入控水工艺 （ ＡＩＣＤ） 和连续封隔体控水
实验装置上， 分别对油相、 水相和油水混合相进入
口井， 取得了较好增油降水效果， 为海上油田水平
和压力数据评价 ＡＩＣＤ 阀对 油 和 水 的 节 流 控 制 效
工艺， 并在南海东西部和渤海油田成功应用 ４０ 余
突破后含水迅速上升， 出现水淹， 造成产油量降低， 严重影响油田开发效果。 针对海上油田水平井控水难点和高含水特
点， 以室内实验研究为基础， 以现场试验为手段， 开展了新型控水技术研究与应用。 结果表明， 自适应控水技术具有 “ 主
动式” 控水功能， 无需找水， 可实现全井段均衡控制， 有针对性地抑制出水层位生产， 促进产油段生产。 自 ２０１７ 年以来，
隔体控水为主的自适应控水技术， 可有效抑制出水
１２２ ｍＰａ·ｓ条件下不同含水率流体通过装置的流量
过多年探索和实践， 海上油田形成了以 ＡＩＣＤ 和封
层位生产量， 促进产油段生产， 取得较好控水增油
效果。
通过实验装置的流量和压力数据； ③ 测试黏度为
和压力数据， 实验结果见表 １ 和表 ２。
从表 １、 表 ２ 中数据可以看出， ＡＩＣＤ 装置对
ｗａｔｅｒ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ， ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌｆｉｅｌｄ． Ａｉｍｉｎｇ ａｔ
ｔｈｅ ｗｅｌｌ⁃ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ⁃ｗａｔｅｒｃｕｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｉｌｆｉｅｌｄ， ａ ｎｅｗ ｗａ⁃
Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｈｔ＠ ｃｎｏｏｃ ｃｏｍ ｃｎ
通信作者： 姜维东， 男， １９８０ 年生， 硕士， 高级工程师， 从事海上油田开发与开采技术研究。
Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｗｄ＠ ｃｎｏｏｃ ｃｏｍ ｃｎ
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大庆石油地质与开发 ２０２１ 年