自适应调流控水防砂工艺在塔河油田的研究与应用

宋正聪， 李 青， 何 强

(1中石化西北油田分公司采油三厂 2中石化西北油田分公司勘探开发研究院 3中石化西北油田分公司采油二厂)

塔河油田西南部古近系库姆格列木群碎屑岩油藏具有典型的“水上漂”特点：砂体厚度一般在50～60 m，油层厚度只有1.8～4.5 m，且无明显隔断层，储层非均质严重，底水锥进，另外，储层胶结物少、岩石胶结强度低，易出砂。油井含水上升快、易出砂，严重影响该区块水平井整体开发效果。针对上述问题，本文提出了利用油、水物性差别，采用流道转换及结构变化的方法，建立新型调流控水装置的技术思路，研发了一种新型的自适应调流控水防砂完井工艺，在塔河油田10口井进行现场试验，获得了较好的稳油控水防砂效果，有效的抑制了底水锥进、提高了油藏采收率。

一、装置结构及原理

1.装置结构

自适应调流控水防砂装置(如图1所示)主要由精密复合防砂筛管、自适应调流控水短节两部分组成。其中，防砂筛管是在常规精密复合筛管[1-2]的基础上，结合地层产液在水平井井筒内流动特点，对常规精密复合筛管的结构和流体通道进行改造而成。

图1 自适应调流控水防砂装置结构示意图

2.控水部分原理

自适应调流控水短节(如图2所示)是自适应调流控水防砂装置的核心部件，由外壳、工作筒、自适应节流控制器等组成。地层流体经过筛管过滤后流入筛管环形空间，完成防砂功能；然后流体沿着对接插头内的孔道经过自适应节流控制器流入基管内，实现调流控水功能。

图2 自适应调流控水短节

调流控水功能是通过流体在自适应节流控制器内实现的。该控制器(如图3所示)主要由入口通道、节流喷嘴、节流通道、中心出口等组成。入口通道主要功能是将进入自适应调流控水装置流体腔内的流体引入节流控制器，节流喷嘴利用局部摩阻效应起到进油阻水的作用，节流通道利用沿程摩阻效应起到进水阻油的作用，中心出口是连接节流控制器与中心管基管的通道。其工作原理(如图4所示)为：利用油水基本物性差异，通过改变流动通道的几何特性改变流体的运动势能，达到实现自动识别流体、自适应稳油控水的功能。

图3 自适应节流控制器结构

图4 水(左)、油(右)在控水装置中流动

3.防砂部分原理

该精密复合防砂筛管(如图5所示)由内向外为绕丝骨架、打孔管、扩散网、滤砂网和外保护管组成。与常规防砂管的区别主要是：将最里层的骨架改成了绕丝固架，从而使基管与滤砂层之间留有轴向流动通道，地层产液通过滤砂层后可通过该轴向流动通道流向中间接箍内侧的凹槽通道以快速对接插头内侧的凹槽通道内，最终流向自适应调流控水装置内的流体腔内[3]。

图5 精密复合防砂筛管结构示意图

二、装置主要性能及特点

(1)智能调节。利用油水基本物性差异[4]，通过其内部独特的流体流动通道改变流体的运动势能，实现自动识别流体、自动调整调流压降、自适应稳油控水；利用遇油膨胀封隔器对储层进行封隔[5]，随着各分隔井段含水率的提高，自适应调流控水筛管产生的压差相应提高，实现油井整个生命周期均衡油相入流剖面，无限级控水。整个生产的过程中无需人为干预、自主控制，实现了低成本的智能完井。

(2)对水具有高敏感性。自适应节流控制器水油压差比为3～7.5，阻水能力大于阻油能力50%以上。

(3)耐冲蚀性强。选用钨钴合金作为核心部件的材料，洛氏硬度达87 HRC。

(4)结构简单。自适应调流控水装置与筛管部分的连接采用螺纹+插入密封的方式，可以实现不同规格的筛管与不同规格的自适应调流控水装置的自由搭配安装。

三、现场应用评价

截止2017年6月，已现场实施10井次，工艺有效率100%，平均单井无水采油期>1 063 d，最高无水采油期>2 348 d，平均单井采油3.03×104t。相比传统射孔完井(单井平均无水采油期263 d、平均单井采油1.08×104t，开发效果优势明显，实现油井无水采油期延长18个月，较常规控水筛管控水效果提高了20%以上，已在塔河油田碎屑岩底水油藏全面推广应用。

S1井是塔河油田11区古近系库姆格列木群砂体圈闭构造上的一口水平井，井深3 572 m，油层厚度1.8 m，油层下部为底水，水平段避水高度仅0.8 m。3口邻井位于同一背景圈闭构造，平均产油量5.4 t/d，平均含水率 58%以上，无水采油期仅510 d。

控制底水抬升、防止地层出砂是该井完井所面临的主要难题。为此，该井采用了水平井自适应调流控水装置进行完井，日产油8.8 t，含水率45.3%，无水采油期1 418 d，较邻井延长908 d。

利用水平井自适应调流控水装置的阻水稳油特性达到控水稳油的目的，从而抑制底水的快速抬升和锥进，实现水平井产液剖面的均匀上升。

四、结论

(1)该装置具有自适应调流、控水、防砂一体化功能，现场安装方便，适用性强。

(2)该装置有效解决了塔河油田西南部古近系库姆格列木群碎屑岩油藏底水锥进和出砂的问题，实现油井无水采油期延长了18个月，较常规控水筛管控水效果提高了20%以上，可在类似油井中推广应用，前景十分可观。