長水平段儲層非均衡開采會導致過早見水或見氣,這歸因于儲層非均質性和摩擦壓降。實際生產中在隔離封隔器之間使用流入控制裝置(inflowcontroldevice,以下簡稱ICD)調節隔離井段的產液剖面。目前,國內外主要有3種類型ICD:孔板/噴嘴式、螺旋通道式和混合式,雖然結構不同,但工作原理基本一樣。這3種ICD的尺寸和結構固定,下井以后不能更改,更不能根據儲層生產動態進行自我調節,屬于被動型調流ICD。在油田開發過程中,儲層產液量不斷變化,流體特性也隨著儲層條件變化而變化,并且滲透率測井資料也不一定準確,因此,在整個石油開采過程中,最優的完井設計可能不會保持最佳,ICD的被動行為減少了應用過程中的潛在優勢。石油圈原創www.h29736.cn
多節點智能完井技術應用主動式流量控制裝置(Activeflowcontroldevice,以下簡稱AFCD),井下閥可將長水平井筒分隔為多個生產單元,有選擇性地對每個生產單元的流入進行遠程單獨控制,實現均衡流動。與目前的液壓流入控制閥(inflowcontrolvalve,以下簡稱ICV)技術相比,多節點智能完井技術是一項革新技術,它有效克服了油管頭穿透限制問題,提高了可控制生產單元的數量。
1 傳統ICD完井技術
在過去的30多年里,先進的鉆井技術極大地促進了長水平段水平井和多分支水平井的發展,顯著提高了油氣產能。然而,長水平段儲層非均質性及摩擦壓降會引起非均衡開采,從而導致過早見水或見氣,為此,生產中在隔離封隔器之間使用ICD調節隔離井段的產液剖面,以控制和優化單井或整個油藏的動態特征。使用ICD完井被認為是一種智能完井,ICD是專為實現流體平衡流動所開發的水平井完井工具,具有通過延長流入高峰期而達到延長油氣井生產壽命,減少水錐量及提高采收率的功能。
孔板/噴嘴式、螺旋通道式和混合式ICD雖然結構不同,但工作原理基本一樣,即在環空和完井管柱內部之間產生附加壓降來平衡流動??装?噴嘴式ICD采用復合孔板或噴嘴來產生流動平衡所需的壓差。該ICD由很多已知直徑和流動特性的孔板或噴嘴構成,通過減少或打開孔板或噴嘴數來獲得不同的壓降值,作用效果與流體密度、流速密切相關。螺旋通道式ICD由最早的曲徑式ICD改進而來,由一定直徑和長度的螺旋通道組成,通過預設直徑和通道數來獲得特定流速下的壓降,作用效果依賴于流體的黏度?;旌鲜絀CD是一種新型ICD,該類型ICD由許多帶流槽的端板組成,相鄰端板上的流槽成90°相位,使用多個隔板形成流道和180°分開的流槽,并由此而產生壓降。
2 MultiNode?全電動智能完井系統
目前,貝克休斯公司進行了多節點智能完井技術研究,研發了MultiNode?全電動智能完井系統。該系統主要由通過單根TEC電纜連接至地面控制單元(surfacecontrolunit,以下簡稱SCU)的AFCD井下閥組成,是目前業內最先進的完井系統。石油圈原創www.h29736.cn
MultiNode?全電動智能完井系統可將長水平井筒分隔為多個生產單元(最多可達27個),作業者通過AFCD井下閥可有選擇性地對每個生產單元的流入進行單獨控制,從而達到控制開采動態的目的。與目前使用多根液壓控制線的ICV技術(直接液壓系統和液壓轉位系統)相比,多節點智能完井技術是一項革新技術,它有效克服了油管頭穿透限制問題,提高了可控制生產單元的數量。
3 現場應用
中東某油田易發生水竄,為了緩解水竄風險,提高采收率,2014年在一口水平井中安裝了Multi-Node?全電動智能完井系統,這也是該系統在全球范圍內的首次安裝。復雜的完井設計涉及套管井中的3個分支井眼及1個水平裸眼段,分為8個單獨的生產層。在每個生產層內都安裝了MultiNodeTMAFCD井下閥,為了確定每個生產層的產能,部署了SureSENSTM175PT壓力/溫度計,以實時監測井下壓力和溫度。為了降低新技術實施風險,還額外安裝了InForceTMHCM-S閥以備用。為了限制來自高含水層的涌入水量,地面遠程操作逐步關閉AFCD井下閥,確保了均衡開采,延長了井開采壽命,消除了未來干預成本,提高了富烴層最終采收率。
4 結論與建議
(1)與被動型ICD相比,AFCD井下閥可遠程調節,在石油開采和注水的全壽命周期內的任何時候保持最佳的開啟角度,無需干預作業;
(2)MultiNode?全電動智能完井系統操作靈活、可靠,作業者可有選擇性地對多個AFCD井下閥進行單獨控制,實現均衡開采和注水,提高最終采收率。如果某個層發生水侵,全關閉位置可降低含水量,從而提高綜合產能;
(3)與直接液壓和液壓轉位的ICV系統相比,MultiNode?全電動智能完井系統是一項重大創新,有效克服了井口穿透限制問題,提高了可控制生產單元的數量,可極大地推動智能完井系統的應用;石油圈原創www.h29736.cn
(4)建議加強與AFCD井下閥和MultiNode?全電動智能完井系統功能類似的流入控制工具及智能完井技術研發,為我國向隱蔽油藏和邊際油藏等難動用油藏開發提供堅實的技術儲備。
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