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AICD控水工艺效果评价新方法

文档作者：郑圣黠高晓飞万钧李凡罗启源赵义强李小东周路遥文档来源：中海石油(中国)有限公司深圳分公司惠西作业公司		更新日期： 2026年10月10日	点击数：
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作者简介院郑圣黠袁工程师袁硕士袁2013 年毕业于德国克劳斯塔
尔工业大学油藏管理专业袁目前主要从事油藏开发相关工作遥
E-mail院zhengshx4@cnooc.com.cn
员前言
目前的增油挖潜技术主要有压裂技术尧注水调
剖技术尧三次采油技术尧水平井技术和控水技术等
5 个方面遥其中袁控水技术作为解决生产井含水快
速上升问题的一个重要途径袁常用到自动流入控制
装置(Autonomous Inflow Control Devices袁AICD)[1袁2]袁
如何评价AICD 效果就成为更好地推广应用该技
术的前提遥
目前在南海东部可行的AICD 效果评价方法有
三种院第一种是纵向动态对比法袁即通过单井使用
AICD前后的实际动态对比和数模预测效果进行评
价遥但由于南海东部极少有生产井进行二次完井下
入AICD袁数值模拟结果具有不确定性袁该方法无法
推广应用遥第二种是横向动态对比法袁即采用地质
油藏条件类似尧未采用AICD 的生产井进行动态对
比遥但满足条件的可对比井少袁且地质油藏因素对
单井动态影响大袁很难完全撇开地质油藏的影响袁
因此该方法在南海东部未被广泛使用遥第三种是实
时监测法袁如采用水平井光纤检测遥但目前监测井
未下AICD袁且费用较高遥由于以上方法的局限性袁
笔者从AICD 的工艺原理出发袁研究利用生产动态
数据检验措施有效性的评价新方法遥
2 工艺原理
目前主流的AICD 包括两种院一种是基于涡流
原理袁另一种是基于伯努利方程遥这两种原理利用
油水黏度差袁使黏度低的相(通常为水相)产生更大
的生产压差袁从而让黏度高的相(通常为原油)的流
动更具优势遥其中袁基于涡流原理的AICD(见图1)袁
黏度低的水相通过更长的路径到达油嘴袁因而产生
更大的生产压差曰黏度较高的油相到达油嘴的路径
更短袁从而产生较小的生产压差遥基于伯努利方程
原理的AICD(见图2)袁当黏度较低的水相经过时袁
由于湍流态程度较低袁产生的黏性力较高袁从而产
生较大的压差袁使得装置的浮动盘向上袁阻止水相
流入井筒曰而当黏度较高的油相经过时袁产生更大
程度的湍流袁黏性力较低袁从而使浮动盘向下袁使更
多的液体流入井筒[3]遥
AICD控水工艺效果评价新方法
郑圣黠袁高晓飞袁万钧袁李凡袁罗启源袁赵义强袁李小东袁周路遥
(中海石油(中国)有限公司深圳分公司惠西作业公司袁广东深圳518054)
摘要控水技术是解决生产油井含水快速上升的一个重要途径袁自动流入控制装置(AICD)控水技术在南海东部得到了广
泛应用遥为了更好地应用AICD 控水技术袁需要对该技术进行效果评价遥目前在南海东部常规的AICD 效果评价方法
为纵向动态对比法尧横向动态对比法和实时监测法袁由于客观条件的局限性袁无法满足评价需求遥为此袁从AICD 原
理出发袁即在相同液量下袁随着含水率的升高袁单位变化的单井含水率对应的AICD 造成的生产压差差值(压差变化
率)会越大袁提出利用油藏动态数据判断AICD 畅油限水有效性的评价方法遥为了计算AICD 井生产压差变化袁建立
从油藏到井筒的压力模型袁结合分流量方程和近似理论水驱曲线袁得到单井含水率与压差变化率的关系遥以南海东
部某AICD 单井为例袁含水率与压差变化率呈现明显符合AICD 原理的规律袁证实了该方法的有效性遥
关键词AICD 控水工艺单井含水率压差变化率水驱曲线效果评价
图1 基于涡流原理的AICD 示意图
中外能源
第 10 期 SINO-GLOBAL ENERGY 窑63窑
10 12 14 16 18 20 22
驻P3
驻P2
驻P1
图3 AICD 压力特征曲线
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
00 2 4 6 8
流量/(L窑min-1)
水 含水率75% 含水率50% 含水率25% 纯油
式中院fw 为含水率袁%曰nw 为水相指数曰no 为油相指
数曰M 为水油流度比遥
式(5)中no尧nw尧M 这3 个参数袁可通过对广适水
驱曲线做出改善的近似理论水驱曲线的特征参数
计算得出[5]遥近似理论水驱曲线的表达式如下院
Np=NR-aNp
p/Wp
q (6)
式中院Np 为累计产油量袁104m3曰NR 为可动油储量袁
104m3曰Wp 为累计产水量袁104m3曰a尧p尧q 为近似理论
不管基于哪种原理的AICD 都起到了限水畅油
的作用袁并且具备相同的压力特征袁即在相同液量
下袁随着含水的升高袁单位变化的单井含水率对应
的AICD 压差差值(简称压差变化率)会越大(见图
3)遥因此只要单井含水率与AICD 压差变化率呈现
正相关的特征袁就可以认为AICD 有效果袁反之认
为AICD 没有效果或效果甚微遥
为得到压差变化率随含水率的变化趋势袁首先
需推导出AICD 额外带来的生产压差袁而该压差可
以在流体从油藏到井筒模型建立的基础上得到遥从
压力传导的角度分析袁地层和单井存在串联关系袁
即安装AICD 单井的压降由两个部分组成院一部分
是因油藏水动力系统产生的压差驻Pe袁另一部分是
AICD 因限水畅油产生的额外生产压差驻PAICD袁简化
模型见图4遥该模型有以下假设院
淤流动为稳定流曰
于多孔介质100%为流动液体所饱和袁要么多
孔介质中的水为束缚水袁油为可流动相袁或者多孔
介质中的气是比临界气体饱和度还低的可动气体袁
油为可流动相曰
盂流体的黏度为常数曰
榆油藏是等温的曰
虞多孔介质均质且各向同性曰
愚孔隙度和渗透率为常数袁即与压力无关曰
舆油藏流体流动为层流袁即不考虑紊流影响曰
余忽略重力曰
俞油藏能量充足遥
运用渗流机理和压力节点分析袁可以得到两个
等式院PIe=QL/驻Pe=JDL伊Jo (1)
PI=QL/(驻PAICD+驻Pe) (2)
结合式(1)和式(2)可求得院
驻PAICD=(JDL伊Jo-PI)伊驻Pe/PI (3)
驻PA忆ICD(t+1)=[驻PAICD(t+1)-驻PAICD(t)]/[fw(t+1)-fw(t)] (4)
式中院PI 为AICD 井采液指数袁m3/(d窑MPa)曰PIe 为单
井对应油藏部分的采液指数袁m3/(d窑MPa)曰QL 为液
量袁m3/d曰驻Pe 为流体流动时油藏对应的压差袁MPa曰
驻PAICD 为流体流动时AICD 井对应的压差袁MPa曰JDL
为单井对应油藏部分的无因次采液指数曰Jo 为无水
期采油指数袁m3/(d窑MPa)曰驻PA忆ICD(t+1)为 t+1 时刻(t逸0)
单位变化的单井含水率对应AICD 产生的压差差
值袁MPa/1%含水率曰驻PAICD(t +1)为t+1 时刻流体流动
时AICD 井对应的压差袁MPa曰驻PAICD(t)为t 时刻流体
流动时AICD 井对应的压差袁MPa曰fw(t+1)为t+1 时刻
的单井含水率袁%曰fw(t)为t 时刻的单井含水率袁%遥
其中袁无因次采液指数是基于近似理论水驱曲
线袁通过生产动态数据得到[4]院
图4 AICD 单井压力构成示意图
驻PAICD 驻Pe
AICD 油藏
图2 基于伯努利方程的AICD 示意图
顶盘和
浮动盘
之间的
距离
弹簧院支撑浮动盘的作用力
油嘴
JDL= 1
(1-fw) 1+0.006738exp 3.5nnww++6n.o5no 蓸蔀1M
fw 1-fw 蓘 蓸 蔀 蓡nw 1n.3nw+0.7no (5) w(nw+no)
窑64窑 2025年 第 30 卷
中外能源
SINO-GLOBAL ENERGY
将这口井的实际生产数据代入上述公式袁得
到含水率与压差变化率的关系(见图6)遥可以看到袁
在含水率大于90%后袁AICD 的压差变化率变大袁即
在油井含水大于90%时AICD 开始起作用袁这与A1
井生产动态相符(见图5)袁即含水率大于90%以后袁
含水率上升速度明显缓慢遥
4 结语
淤不管是基于涡流原理还是伯努利方程的
AICD 装置袁都具备相同的压力特征袁即在相同液量
下袁随着含水率的升高袁单位变化的单井含水率对
水驱曲线特征参数遥
由分流量方程和水油流度比得到式(7)院fw 1-fw = MSwd
nw
(1-Swd)no (7)
式中院Swd 为归一化含水饱和度遥
由近似理论水驱曲线可得式(8)[5]院
fw 1-fw =pq
a1q
NR
p-q-1 q Swd
p-q
q
(1-Swd) q+1 q (8)
由式(7)尧式(8)可得院
M=a1q
NR
p-q-1 q pq
(9)
nw= p-q
q (10)
no= q+q1 (11)
3 现场应用
A 油田为天然能量充足的南海海相砂岩油田袁
以三角洲前缘沉积为主遥B 油藏为薄层底水油藏袁
有效厚度为3.2m袁高点油柱高度为5.5m袁水油砂厚
比为2.8袁隔夹层不发育袁渗透率为1828mD遥目前在
生产油井2 口袁日产液2674m3/d袁油田综合含水率
96.9%袁处于高含水期遥A1 井于2019 年12 月完成
AICD 安装并投产袁由图5 可见袁当含水率小于90%
时袁含水率快速上升曰在含水率大于90%后袁含水率
上升速度明显变慢遥
图5 A 油田B 油藏A1 井动态曲线
2500
2000
1500
1000
500
0 2019年2020年2021年2022年2023年2024年
100
80
60
40
20
0
含水率
日产液
日产油
表1 A 油田A1 井参数
油藏井号
参数
q p a NR/104m3 M nw no Jo/(m3窑d-1窑MPa-1)
B A1 0.8 2 1.90 80.7 16.71 1.5 2.25 1427.7
根据A1 井实际生产数据袁应用近似水驱曲线袁
按照式(6)构建Np 和Np
p/Wp
q的线性关系袁通过调整
p尧q 值使得理论含水率和产水量与实际生产数据
吻合袁从而确定p尧q尧a尧NR 等4 个参数袁代入式(9)耀
(11)得到M尧nw 和no袁再代入式(5)计算得到JDL遥将
某一时刻的生产数据和JDL 代入式(3)袁得到驻PAICD袁
这里要注意驻Pe 需校正到同一液量遥表1 为计算
驻PAICD 所需参数值遥在得到驻PAICD 的基础上袁将t+1
和 t 时刻的生产数据代入式(4)袁得到 驻PA忆ICD(t+1)袁对应
fw(t+1)得到图6遥
图6 A 油田B 油藏A1 井压力特征曲线
0.365
0.315
0.265
0.215
0.165
0.115
0.065
0.015
-0.035
含水率袁%
第 10 期 郑圣黠等. AICD控水工艺效果评价新方法 窑65窑
A new Method for Evaluating Effect of AICD Water Control Technology
Zheng Shengxia袁Gao Xiaofei袁Wan Jun袁Li Fan袁Luo Qiyuan袁
Zhao Yiqiang袁Li Xiaodong袁Zhou Luyao
(Huixi Operating Company袁Shenzhen Branch of CNOOC(China) Co.袁Ltd.袁Shenzhen Guangdong 518054)
[Abstract] As a water control technology袁the automatic inflow control device (AICD) is an important way to
solve the rapid rise of water cut in producing oil wells and has been widely used in the eastern South Chi鄄
na Sea.It is necessary to evaluate the effect of this technology for better application.At present袁the conven鄄
tional AICD effect evaluation methods in the eastern South China Sea include the vertical dynamic compari鄄
son method袁horizontal dynamic comparison method袁and the real-time monitoring method袁which cannot meet
the evaluation needs due to the limitations of objective conditions.Based on the principle that the differential
pressure variation ratio caused by AICD corresponding to the unit change of single well water cut will be
greater with the rise of water cut under the same liquid volume袁a method using reservoir dynamic data to
judge the effectiveness of AICD is proposed.A pressure model from reservoir to wellbore is established to cal鄄
culate the production differential pressure of AICD wells.The relationship between water cut and differential
pressure variation rate of a single well is obtained by combining the fractional flow equation and an approxi鄄
mate theoretical water drive curve.An AICD well in the eastern South China Sea is studied袁the water cut
and differential pressure variation rate match the AICD principle袁which proves the effectiveness of this
method.
[Keywords] AICD water control technology曰water cut for single well曰differential pressure variation rate曰water
drive curve曰effect evaluation
应的AICD 压差差值会越大遥只要AICD 单井呈现
这样的特征袁就可以认为AICD 有效果遥
于应用实例证明袁用新方法评价AICD 单井效
果袁单井含水率-压差变化率呈现较好的规律袁证明
了新方法的合理性和准确性遥
盂新方法所需数据简单易取袁计算较为方便袁
可为AICD 的后续应用起到指导作用遥
参考文献院
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(编辑谢守国)
窑66窑
中外能源
SINO-GLOBAL ENERGY 2025年第30 卷

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