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分布式光纖監(jiān)測及ICD配合技術(shù)應(yīng)用注水剖面監(jiān)測

時(shí)間：2020-08-10 09:53 來源：作者:高碩劉鎮(zhèn)領(lǐng)

為掌握注入井井況和注入剖面，選取一口試驗(yàn)井，應(yīng)用ICD閥配合可膨脹封隔器及光纖DTS系統(tǒng)開展了現(xiàn)場試驗(yàn)。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在套管井和裸眼ICD生產(chǎn)井中進(jìn)行了應(yīng)用，DTS系統(tǒng)布置在生產(chǎn)封隔器上方。本次試驗(yàn)采用ICD及DTS配合進(jìn)行裸眼完井，在全球尚屬首次。試驗(yàn)?zāi)康氖菍?shí)時(shí)提供多速率測試信息、實(shí)時(shí)分區(qū)注入分析，免去水平井流量計(jì)測井和修井作業(yè)。

本文所述現(xiàn)場試驗(yàn)采用噴嘴式ICD設(shè)計(jì)。ICD位于井筒和環(huán)空之間，進(jìn)行流量限制。ICD上的壓降與流速的平方成正比，能夠有效地防止任何一個(gè)部位（ICD位置）出現(xiàn)沿井筒方向的優(yōu)勢流體流出。ICD閥如圖13所示。

圖1 ICD閥示意圖

在過去的六年中，Saudi Aramco公司率先采用先進(jìn)的完井（AWC）技術(shù)，利用ICD、機(jī)械或膨脹式封隔器在其生產(chǎn)井中實(shí)現(xiàn)裸眼分段。這項(xiàng)技術(shù)降低了開發(fā)成本，同時(shí)延遲了不必要的水錐和氣錐。Saudi Aramco公司初代AWC系統(tǒng)中，在7英寸完井管內(nèi)鉆出裸眼側(cè)管，以提供所需的接觸面積/儲(chǔ)層區(qū)域，以優(yōu)化速率和回收率。
近期設(shè)計(jì)將ICD完井技術(shù)與DTS監(jiān)測相結(jié)合，用于7″套管下方的6-1/8″裸眼井段，以監(jiān)控和控制每個(gè)部位的實(shí)時(shí)流入，延長油井壽命并提高恢復(fù)能力。該案例涉及利用DTS和ICD技術(shù)來j監(jiān)控近水平井中裸眼段的注入剖面，如圖2所示。利用兩種類型的帶旁通裝置的膨脹封隔器（滲透型和超吸型）進(jìn)行封隔，并提供DTS通道。使用裸眼測井?dāng)?shù)據(jù)的水力模型優(yōu)化封隔部位長度，以便在整個(gè)井段長度上均勻地分配注入，以優(yōu)化注入效率并延遲生產(chǎn)井中的水錐。

圖 2: 帶有膨脹封隔器的試驗(yàn)井的完井圖

完井設(shè)計(jì)
如表1所示，將儲(chǔ)層分為六個(gè)層段。

表1 儲(chǔ)層分布

	頂部	底部	長	ICD數(shù)量
1	8251	8780	519	8
2	8780	8873	93	2
3	8873	8957	84	2
4	8957	9099	142	0
5	9099	9316	217	4
6	9216	9544	328	4

依據(jù)圖3a和3b中所示的裸眼井測井圖，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水力模型來進(jìn)行ICD完井設(shè)計(jì)。如圖所示，該儲(chǔ)層沿整個(gè)井段具有均勻的孔隙度，并且存在少量碳酸鹽層段。因此，利用ICD和封隔器的間距以封隔碳酸鹽部分，同時(shí)沿井段分配所需的注入速率。為降低井底部位完井時(shí)被卡的風(fēng)險(xiǎn)，決定將裸眼封隔器的數(shù)量限制為6個(gè)，從而減少了封隔層數(shù)。

為驗(yàn)證該井中ICD的使用效果，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬器對裸眼完井情況進(jìn)行建模，結(jié)果如圖4a所示。該圖顯示所有注入的流體將在前450英尺處進(jìn)入儲(chǔ)層部位，而其余裸眼段出現(xiàn)交叉流動(dòng)，原因是從趾端至跟部存在較高的儲(chǔ)層壓差（約50psi）。在設(shè)置ICD的情況下運(yùn)行相同的水力模型（其細(xì)節(jié)見圖2和表1）。圖4b為裸眼和ICD完井對比圖，證明已經(jīng)消除了裸眼井橫向流動(dòng)，并且產(chǎn)生了相對均勻的注入剖面。

DTS系統(tǒng)
光纖分布式溫度傳感系統(tǒng)（DTS）和永久性井下監(jiān)測系統(tǒng)（PDHMS）于2009年4月成功完成安裝。光纖DTS光纜連接并固定在生產(chǎn)油管柱上，提供全井多點(diǎn)溫度監(jiān)控曲線，減少了修井需求。DTS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測ICD隔室之間和ICD隔室內(nèi)部的注入速率，并識(shí)別交叉流動(dòng)，其數(shù)據(jù)可用于優(yōu)化注入和儲(chǔ)層管理。惡劣環(huán)境下，DTS監(jiān)控單元的安裝如下：2009年4月13日至14日，將光纜以及穿越組件安裝到生產(chǎn)封隔器上；2009年4月15日，在生產(chǎn)封隔器上方安裝傳感光纜；2009年4月16日，完成DTS光纜布置并在井場安裝接線盒。應(yīng)甲方要求，目前此次試驗(yàn)使用移動(dòng)存儲(chǔ)器記錄讀數(shù)。在獲得技術(shù)批準(zhǔn)后，將安裝永久監(jiān)控系統(tǒng)以提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，并將其綁定到客戶的數(shù)據(jù)處理室。

DTS光纜位于在生產(chǎn)封隔器上方4 ½″管柱的外側(cè)，然后交叉至3 ½″托管尾管，進(jìn)而將DTS光纜、ICD和膨脹封隔器輸送到6 1/8″裸眼內(nèi)設(shè)置深度。分布在整個(gè)管柱長度上的光纜保護(hù)器為光纜提供保護(hù)，防止在入井操作期間損壞光纜。在安裝過程中，需要不斷監(jiān)控DTS系統(tǒng)，以確保在整個(gè)安裝中保持系統(tǒng)的光學(xué)完整性。
在對井口進(jìn)行調(diào)整和測試之后，對光纖光纜進(jìn)行熔接，并在井柴油置換操作期間監(jiān)測3個(gè)半小時(shí)，以便在安裝完成之后快速建立井的地溫梯度。

儲(chǔ)層優(yōu)化
該儲(chǔ)層為非均質(zhì)裂縫碳酸鹽巖，構(gòu)造起伏較大。曾使用垂直動(dòng)力注水器（PWI）在油田周邊鉆井以提供壓力支持。由于這些井位于結(jié)構(gòu)低位，距離第一線生產(chǎn)線向下傾斜4-5公里，靠近含水層，效率較低。井筒軌跡在結(jié)構(gòu)上向上移動(dòng)并轉(zhuǎn)換為近水平完井。儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)高度破碎，為壓力支持方案的實(shí)施增加了難度。盡管這些井注入速率較高，但注入剖面將以裂縫為主，導(dǎo)致過早出現(xiàn)水錐，注水效果不良，并且在某些井中，出現(xiàn)儲(chǔ)層中水多于油的現(xiàn)象。
為了在整個(gè)井的長度上均勻分布注入，優(yōu)化波及系數(shù)并延遲水突，利用新的ICD技術(shù)進(jìn)行了測試。注入井高度傾斜穿透整個(gè)儲(chǔ)層，利用ICD完井技術(shù)與DTS相結(jié)合，對每個(gè)層段的實(shí)時(shí)流出量進(jìn)行監(jiān)測，計(jì)劃注入率為2385m³/d（15MBD）。

初始注入
在ICD完井后，該井于2009年8月進(jìn)行注入。在初始注入速率為8.4 MBPD時(shí)進(jìn)行了測試。從初始注入溫度曲線（圖5中的藍(lán)色曲線）中，可獲得粗略定量的注入信息。該數(shù)據(jù)顯示注入溫度一直下降至到趾端，與地溫梯度相比，注入溫度低90°F，因此表明注入水已達(dá)到井底。后續(xù)將需要進(jìn)行溫度恢復(fù)測試進(jìn)行定量分析。
在注入一段時(shí)間后，關(guān)井以確定注入性分布，并確認(rèn)膨脹封隔器的隔離區(qū)域及其完整性。層段1的頂部，層段5和層段6溫度都在緩慢地回升，表明這些間隔注入量較多。

如圖6所示，對圖5中的相同數(shù)據(jù)以時(shí)間維度呈現(xiàn)。同樣，由于在儲(chǔ)層間隔吸入注入水時(shí)已經(jīng)發(fā)生近井筒冷卻，因此封隔層段的溫度緩慢恢復(fù)。層段4除外，因?yàn)閷佣?無ICD；這個(gè)層段以與套管鞋相似的速度進(jìn)行溫度恢復(fù)。該數(shù)據(jù)表明膨脹封隔器密封效果完好。DTS溫度恢復(fù)曲線定量分析得出的注入曲線如圖7所示。（未完待續(xù)）

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