智能完井技术在印尼得到了广泛的现场应用,它能在油藏开发中,充分利用覆气顶的“自由能量”,特别是在含水量较高的油气藏。此前,该地区海上油气田都是采用从平台外提供天然气的常规气举完井法。作为一项智能完井技术,“自动气举”(AGL)概念的引入,摒弃了常规气举的相关井下设备,也节约了资金。
自动气举优化采油
KE-38油田位于东爪哇盆地,距印尼马都拉岛北部海岸约30公里(图1)。该区块平均水深约190英尺。油柱厚度60~300英尺,平均气顶及下覆水层厚度500英尺。油水接触面的实际垂深为4,500~5,000英尺。
含油区域边缘孔隙度为18~26%,渗透率20~100md。该油藏为正常压力范围,生产率5~20bbl/(psi-D)。最大井底压力和温度分别为 2,200psi、195°F。原油中含有微量蜡质为35°API(原油密度)(API:是美国常用的表达原油密度的单位。本文中提及的35°API约为 0.85g/cm3。)。由于储层流体已接近饱和,该井在生产初期就出现了自喷。但是,其出油管线压力较高(约为900psi),需要在作业初期采用人工举升来实现自喷,从而保持一定的气液比,优化采油率。
常规气举完井中,气举阀工作筒有预设深度限制,最大角度应小于60°。然而,自动气举则可以把井下层间控制阀(ICV)设在井筒最深处来优化采油,还能通过它来设置任意轨迹角。自动气举完井法的原理是不采用机械外力来改变某一地层的流动特性。
自动气举智能
完井法优势明显
自动气举是利用气顶或气层附近的能量,从油藏中举升流体,从而淘汰地表的人工举升设备。该系统的优点在于它能节约一大部分成本,降低作业资金,而且减少(甚至是避免)修井。虽然这不是一个新观点,但是,要找到合适的井位还是很困难的。自动气举完井法一旦投入使用,它的优点就能显现出来。
常规气举完井是在地表通过环空注气。在自动气举中,来自气顶的天然气直接进入套管,减轻液柱的静液压力,从而提高单井产量。井下层间控制阀与气顶相隔,安装在两个封隔器之间,起到远程液控注气的作用。它能够在地表根据井眼动态条件来控制气体流量。油气比(GOR)变化、油藏压力、含水量或者其它参数的变化都要求在可控的范围之内。层间控制阀就是针对油气藏自身条件变化以及变化较大的压力和温度而设计的。要想成功实现有效的自动气举,需参照以下的井眼条件参数和特征:
气体压力——气藏压力必须大于油管流体静液压力。层间控制阀进气有一个单独的进气深度。
采气量——油气藏的采气量必须达到或超过举升要求。
天然气储量——油气藏中,天然气储量必须足够大到井眼在举升过程中,压力充足,确保采气量。
Kujung气顶的层间
控制阀控制气举
Kujung气顶中,层间控制阀被用来控制气举,从而将较低储层中的石油举升出来。如图2所示,它有11个方位,并采用直径为1/4-in的控制线将地表与井下工具直接连通,实现液压操作。当最小控制线压差达到250psi时,节流器的金属或金属接触型封结就会打开,这就能防止由意外引起流体摩擦。节流器一旦打开,就会对“开放”的管线施压,使层间控制阀到达理想位置;再通过对“关闭”管线施压,使之回复闭合状态。
当气层中的举升气体通过层间控制阀控制孔沿轴向流动,并与采出的油混合时,油层中的流体会通过阀体沿轴向向上流动。通过移动接箍,会有额外的控制孔显露出来,从而提高举升气体的流动性和容量。
自动气举敏感性
自动气举的设计过程应考虑到井眼周期的不确定因素。主要考虑的参数包括:采气指数、气藏压力、气层流体组成、油层生产指数、油藏压力以及油层流体组成(含水率和油气比)。在选择候选井时可采用节点分析法,并充分考虑以上多种主要参数。针对不同的压力衰减值和生产递减值,可以重复使用节点分析法。
KE-38油田自动气举
应用效果与经济评价
KE-38中流体管线压力高达900psi,且采用浓度为9%的盐水完井液,无法在采油初期实现自喷。因此,要在作业初期采用连续油管和氮气举升来实现卸载套管和开始采油。安装或拆卸设备并进行氮气举升至少需要2天时间。
淘汰压缩机和海底管线能节约20,000,000美元,而在天然气井中采用气举资源代替压缩机能将该井的成本控制在约10,000,000美元。
额外增加的产油量为200BOPD(每日石油桶数),这个数字比用常规气举法高出约10%,因为层间控制阀的安装位置更深且不受安装角度限制。在安装了出油管线的气举系统中,层间控制阀自动气举与其它在油田中使用的人工举升系统相比,其运行成本最少。
层间控制阀自动气举系统能够优化气顶或油气藏中的采油效率。采用该种气举系统后,可以不使用其它人工举升系统。其优点如下:
一是层间控制阀的安装位置最深,且不受井筒角度的影响。
二是可以从地表调节层间控制阀的接管口径,从而实现优化采油量。
三是层间控制阀自动气举系统淘汰了压缩机和海底管线,使投资成本最小化。
四是常规气举方法需要进行打捞作业,而且在打捞作业期间要关井;而层间控制阀自动气举系统则只需要调节接管口径就能避免修井作业。减少修井作业还能提高安全性。