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分布式光纤监测及ICD配合技术应用注水剖面监测

发布时间:2021-10-26

为掌握注入井井况和注入剖面,选取一口试验井,应用ICD阀配合可膨胀封隔器及光纤DTS系统开展了现场试验。此项技术已经在套管井和裸眼ICD生产井中进行了应用,DTS系统布置在生产封隔器上方。本次试验采用ICD及DTS配合进行裸眼完井,在全球尚属首次。试验目的是实时提供多速率测试信息、实时分区注入分析,免去水平井流量计测井和修井作业。

本文所述现场试验采用喷嘴式ICD设计。ICD位于井筒和环空之间,进行流量限制。ICD上的压降与流速的平方成正比,能够有效地防止任何一个部位(ICD位置)出现沿井筒方向的优势流体流出。ICD阀如图13所示。

在过去的六年中,Saudi Aramco公司率先采用先进的完井(AWC)技术,利用ICD、机械或膨胀式封隔器在其生产井中实现裸眼分段。这项技术降低了开发成本,同时延迟了不必要的水锥和气锥。Saudi Aramco公司初代AWC系统中,在7英寸完井管内钻出裸眼侧管,以提供所需的接触面积/储层区域,以优化速率和回收率。
近期设计将ICD完井技术与DTS监测相结合,用于7″套管下方的6-1/8″裸眼井段,以监控和控制每个部位的实时流入,延长油井寿命并提高恢复能力。该案例涉及利用DTS和ICD技术来j监控近水平井中裸眼段的注入剖面,如图2所示。利用两种类型的带旁通装置的膨胀封隔器(渗透型和超吸型)进行封隔,并提供DTS通道。使用裸眼测井数据的水力模型优化封隔部位长度,以便在整个井段长度上均匀地分配注入,以优化注入效率并延迟生产井中的水锥。
 DTS系统
光纤分布式温度传感系统(DTS)和永久性井下监测系统(PDHMS)于2009年4月成功完成安装。光纤DTS光缆连接并固定在生产油管柱上,提供全井多点温度监控曲线,减少了修井需求。DTS系统实时监测ICD隔室之间和ICD隔室内部的注入速率,并识别交叉流动,其数据可用于优化注入和储层管理。恶劣环境下,DTS监控单元的安装如下:2009年4月13日至14日,将光缆以及穿越组件安装到生产封隔器上;2009年4月15日,在生产封隔器上方安装传感光缆;2009年4月16日,完成DTS光缆布置并在井场安装接线盒。应甲方要求,目前此次试验使用移动存储器记录读数。在获得技术批准后,将安装永久监控系统以提供实时数据监控,并将其绑定到客户的数据处理室。
 
DTS光缆位于在生产封隔器上方4 ½″管柱的外侧,然后交叉至3 ½″托管尾管,进而将DTS光缆、ICD和膨胀封隔器输送到6 1/8″裸眼内设置深度。分布在整个管柱长度上的光缆保护器为光缆提供保护,防止在入井操作期间损坏光缆。在安装过程中,需要不断监控DTS系统,以确保在整个安装中保持系统的光学完整性。
在对井口进行调整和测试之后,对光纤光缆进行熔接,并在井柴油置换操作期间监测3个半小时,以便在安装完成之后快速建立井的地温梯度。
 
储层优化
该储层为非均质裂缝碳酸盐岩,构造起伏较大。曾使用垂直动力注水器(PWI)在油田周边钻井以提供压力支持。由于这些井位于结构低位,距离第一线生产线向下倾斜4-5公里,靠近含水层,效率较低。井筒轨迹在结构上向上移动并转换为近水平完井。储层结构高度破碎,为压力支持方案的实施增加了难度。尽管这些井注入速率较高,但注入剖面将以裂缝为主,导致过早出现水锥,注水效果不良,并且在某些井中,出现储层中水多于油的现象。
    为了在整个井的长度上均匀分布注入,优化波及系数并延迟水突,利用新的ICD技术进行了测试。注入井高度倾斜穿透整个储层,利用ICD完井技术与DTS相结合,对每个层段的实时流出量进行监测,计划注入率为2385m3/d(15MBD)。
 
初始注入
在ICD完井后,该井于2009年8月进行注入。在初始注入速率为8.4 MBPD时进行了测试。从初始注入温度曲线(图5中的蓝色曲线)中,可获得粗略定量的注入信息。该数据显示注入温度一直下降至到趾端,与地温梯度相比,注入温度低90°F,因此表明注入水已达到井底。后续将需要进行温度恢复测试进行定量分析。
在注入一段时间后,关井以确定注入性分布,并确认膨胀封隔器的隔离区域及其完整性。层段1的顶部,层段5和层段6温度都在缓慢地回升,表明这些间隔注入量较多。