渤海油田油水井治理技術與發展趨勢

馬 立，李 進，林家昱，張啟龍，張藝耀

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300459；2.海洋石油高效開發國家重點實驗室，天津 300459；3.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

近年來，渤海油田因長期注水開發導致儲層水淹的高含水井，以及工程原因（出砂）或地質原因（儲層物性差等）導致的低效井和關停井越來越多[1-5]，油水井治理已成為渤海油田“ 七年行動計劃”增產目標實現的關鍵途徑之一。但受渤海復雜地質條件、作業風險和成本、非常規稠油高效開發、海洋環境保護等因素的影響，給油水井治理帶來嚴峻挑戰[6，7]。為了促進渤海油田油水井治理技術發展，系統梳理了渤海油田油水井低效的原因、挑戰與技術現狀，并探討了治理技術發展趨勢。

1 油水井低效原因及難點

統計數據顯示，至2018 年底，渤海油田低產低效井和關停井共計318 井次，其中低產低效井168 井次、關停井150 井次，占油井總數的7.9 %和7.1 %。渤海油田低產低效井原因可以歸為三大類：地層原因、井筒原因和地面原因[8-10]。其中，地層原因具體包括高含水、油藏壓力低、儲層物性差、儲層厚度薄等；井筒原因主要是防砂失效導致的出砂問題、儲層污染和泵故障等；地面因素主要是指平臺處理能力受限及修井設備限制。從統計井數來看，高含水導致的低產低效井井數最多，其次為儲層出砂、低產、油藏壓力低、物性差、儲層污染、電泵故障等（見圖1）。

結合油藏地質條件、井別、井型及生產情況，通過對低產低效井和關停井的成因分析，究其根源是渤海油田開發本身存在5 個方面的技術挑戰：

（1）渤海油田地質構造復雜，斷裂發育，非均質性強，具有儲層薄、物性差的特點，深部地層發育低孔低滲儲層。同時，長期注水開發導致壓力體系復雜，高效開發難度大。

（2）水平井水淹嚴重，部分油田綜合含水率達到90 %以上，嚴重制約了油田的整體開發，高含水問題已成為渤海油田低產低效井的首要原因，準確找水和有效控水難度大[11-13]。

圖1 渤海油田油水井低效成因

（3）渤海油田儲層以疏松砂巖為主，具有高孔、高滲的特點，生產過程中出砂風險高。同時，渤海多以稠油為主，黏度高，生產拖曳力大，加劇了油井生產出砂的風險[14]。

（4）稠油資源豐富、黏度高、開發難度大。渤海油田稠油資源豐富，占原油儲量的65 %以上，渤海稠油油田儲層為河湖三角洲—河流相沉積的砂體，儲層變化大，埋藏淺、含油層數多，油水關系復雜。稠油油藏密度大、黏度高，流體性質較差，天然能量不足，邊底水不活躍，開發難度大。

2 油水井治理技術

2.1 中短半徑側鉆技術

渤海油田部分在生產油田年遞減率達到8 %～10 %，并存在生產井控制儲層面積有限的問題。如何有效治理低產低效井，進一步挖潛剩余油，提高油田的產能和降低開發成本是渤海油田開發的關鍵環節。目前油田挖潛的主要手段是新鉆調整井和治理低效井。新鉆調整井需外掛槽口或者新建平臺，投資高、效益低。側鉆短半徑水平井鉆完井技術是老井恢復產能和油水井治理的有效手段，充分利用老井槽口和井身結構，可有效開發老井未受控面積內的儲油和剩余油，恢復并提高單井產量和終極采收率，減少鉆井投資，有效規避淺層防碰風險和復雜地層作業風險，具有極高的技術經濟效益。

中短半徑側鉆技術于2017 年6 月首次成功應用于SZ36-1-E19H1 井，一趟鉆開窗，最大狗腿度達到18.97°/30m，鉆完井管柱下入順利，且較常規側鉆方式節省鉆完井工期7 d，節約進尺1 120 m，節省費用約800 萬元。E19H1 井水平段長239 m，油層鉆遇率100%。初期產液60 m3/d，產油49.12 m3/d（配產46 m3/d），含水18 %，高峰產油量130 m3/d，應用效果良好。截至目前，該技術已在現場推廣應用實施8 口井，累計節省投資4 201 萬元。該技術的應用對于降低海上鉆井成本、提高油氣田采收率和經濟效益，以及克服低油價對投資和生產形成的剛性制約等，具有重大意義。

2.2 水平井找堵水技術

為了有效控水，解決渤海油田儲層水淹問題，渤海油田先后嘗試應用了多種找堵水技術，如水利輸送找水、連續油管找水、ICD 控水、變密度篩管控水等?？傮w而言，渤海油田主流的找堵水技術均是基于水平裸眼井條件下的技術，存在找堵水成本高、效果差、成功率低等特點。近年來，由于水平套管井在控水方面的獨特優勢，在渤海油田的應用越來越多，未來采用水平套管井結合定向射孔或變密度射孔進行控水是發展趨勢。同時，在找水技術方面，渤海油田正在通過科研攻關，嘗試應用示蹤劑找水技術。

2.3 水力噴射壓裂工藝

針對部分儲層物性差、井筒附近污染以及堵塞較嚴重的油水井，利用水力噴射壓裂工藝技術進行儲層定點壓裂改造，以增大油藏有效接觸面積，解除近井地帶污染，實現油水井的增產增注。該技術是運用伯努力原理通過噴嘴噴射的高速流體，加上研磨砂，噴射開套管，并且帶來負壓，實現動態封隔。油管加砂壓裂，環空補液的壓裂工藝技術。具有對近井地帶污染小，管柱結構簡單、施工方便、高效等特點。目前，該技術已成功應用于渤中34-2/4 油田A40 井，日產液125 m3，含水僅10 %，應用效果良好。

2.4 二防砂完井技術

二次防砂完井技術主要包含兩種：保留原篩管，下入小尺寸篩管二次防砂，恢復生產；通過化學防砂的手段，進行補救式的二次防砂完井。其中，下入小篩管二次防砂具有工序簡單、費用低和工期短的優點，其技術缺點在于縮小了內通徑，后期措施受限?；瘜W防砂技術又分為人工井壁法和人工膠結法兩種，化學防砂的優點在于不影響防砂內通徑，同時可實現不動管柱防砂作業。目前，化學防砂技術在勝利油田大規模應用，幾乎所有注水井全部采用化學防砂，針對常規樹脂涂敷砂存在的抗溫性能差的問題，孤島油田開發了具有低溫固結、高強、高滲特點的新型涂料砂（AB 砂），將化學防砂有效期從最初800 多天逐漸增加到近1 000 天。

近年來，渤海油田出砂井越來越多，為了有效防砂，恢復生產，渤海油田不斷引進二次防砂完井技術，同時結合海上油田層段跨度大、有效期要求高等特點，在技術引進過程中結合渤海需求和特點，不斷完善、升級二次防砂完井技術。目前，小篩管二次防砂技術已在秦皇島油田完成4 口井應用，化學防砂技術已在南堡油田和旅大油田推廣應用，應用效果良好。

2.5 多分支井增產技術

為了進一步挖掘油田潛力，同時節省槽口和開發成本，采用老井眼側鉆多分支井技術治理低產低效井，在原井眼保留的基礎上進行側鉆，后期可實現新井眼與老井眼的輪采。具有擴大泄油面積、提高單井產量、降低鉆完井投資和提高油田采收率等特點。目前，已在曹妃甸11-1 油田A 平臺部署了3 口水平分支井，屬于多分支井技術在渤海油田油水井治理中的首次應用，形成了215.9 mm 井眼著陸段與水平段一趟完鉆技術、側鉆開窗技術、鉆井液性能優化技術、下尾管技術、分支井眼重入技術、分支井完井技術等一系列關鍵技術，應用效果良好。該批次井的成功實施，有效節省了槽口和開采成本，為水平分支井技術在油水井治理和油田挖潛中的應用提供了經驗，在渤海油田中后期的大規模調整開發中有廣闊的應用前景。

3 技術發展趨勢

隨著渤海油田勘探開發的不斷深入，油水井低效成因越來越復雜，呈現出新的特點與挑戰，如面臨儲層埋藏更深、地質環境更為復雜、地層溫度壓力更高等地質條件，綜合治理難度逐步增大?？偨Y未來渤海油田油水井治理技術發展趨勢主要包括以下方面。

（1）“ 水平井套管井+定向射孔或變密度射孔”是渤海油田水平井未來堵控水技術的主要方向，水平套管井較裸眼井控水而言，具有可以避射或分倉封隔的優勢，后期堵控水措施選擇更多。未來需針對如何提高水平套管井固井質量、水平段固井質量檢測、定向射孔技術及卡槍風險、水平井出水機理與找水等方面開展研究，為水平套管井控水技術在渤海油田油水井治理中的推廣應用做好技術儲備。

（2）壓裂增產工藝方面，實踐認為壓裂充填防砂工藝是一種適合中、高滲疏松砂巖油藏的優選防砂完井和增產新技術，未來在渤海油田推廣應用前景廣闊。但仍需在一趟多層壓裂充填配套的工具管柱、壓裂施工參數以及規模優化、現場施工監測與解釋系統、效果后評估等方面開展技術攻關，提高防砂施工作業的成功率和有效期。

（3）針對常規防砂方式易沖蝕、堵塞、作業難度大、成本高的問題，輕型預充填篩管防砂是替代“ 優質篩管+礫石充填”防砂的有效手段，實現復雜井低成本高效防砂開發。輕型預充填篩管的技術關鍵在于管柱輕、方便下入、充填層的親油疏水特性、自清潔防堵塞功能、抗沖蝕等，現階段已完成輕型預充填篩管的研發，正在開展室內試驗評價，下一步即將進行現場應用。

（4）稠油油藏的大規模動用是渤海油田穩產增產的重要保障，為高效開發稠油油田，解決稠油開發面臨的難題，亟需進一步從延長防砂有效性、井下工具耐溫性、隔熱油管高效隔熱性等方面開展攻關研究，做好技術儲備，在保證油井安全高效生產的同時，降低初期工程投資成本，實現稠油油田的低成本高效開發。

（5）新技術的引進與應用是油水井治理的有效途徑，目前正在開展低成本鉆完井技術調研與研究工作，比如T 型鉆井技術、魚骨刺豐產技術、徑向鉆孔技術、連續油管鉆井技術等超短半徑側鉆技術，具有技術簡單、高效的特點，未來需繼續開展適應性研究和選井工作，力爭盡快應用于現場。

（6）射孔是連通井筒和油藏、解除污染、建立油氣生產通道的關鍵技術，未來新型射孔工藝技術的應用可有效提高油井產能，如定方位定射角射孔技術、超深穿透射孔彈技術等。定方位定射角射孔技術可實現順油層射孔，主要可用于薄儲層、低孔低滲、低產油、帶有傾角的地層。超深穿透射孔彈可提供更大的射孔波及深度，更有利于解除近井帶的污染，釋放產能，超深穿透射孔彈目前正處于研發與試驗階段。

4 結論

面臨渤海油田“ 七年行動計劃”的產量壓力和低油價新形勢，油水井治理是老油田剩余油挖潛和增產穩產的關鍵途徑之一。歷經多年的技術積累與沉淀，通過不斷的科研攻關和作業實踐，形成了以中短半徑側鉆技術、水平井找堵水、水力噴射壓裂、二次防砂和多分支井增產技術為代表的油水井治理技術體系，很大程度上解決了低產低效井問題。然而，面臨儲層埋藏更深、地質環境更為復雜、地層溫度壓力更高、安全環保風險更高等難題，油水井治理難度逐步增大，通過技術攻關和引進低成本高效治理新技術，是未來渤海油田油水井治理技術的必經之路。