疏松砂巖油藏防砂技術(shù)的應(yīng)用

疏松砂巖油藏防砂技術(shù)的應(yīng)用

1防止地層出砂通過收集和緩慢釋放地層中的水流，通常將層中的砂粒帶到井中。防砂就是控制井壁處“承載骨架砂”,保證地層穩(wěn)定。如何準(zhǔn)確有效的防止地層出砂,使地下油氣資源順利的采出成為油田一直探究的問題。數(shù)年來,隨著防砂技術(shù)的不斷完善,逐步形成了以機(jī)械防砂和化學(xué)防砂為主的防砂工藝技術(shù)。1.1油田機(jī)械防砂發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械防砂是把機(jī)械(過濾)裝置下入油井,阻擋地層砂進(jìn)入井內(nèi),而允許地層液體流入井筒,以達(dá)到產(chǎn)油、防砂的目的。機(jī)械防砂又可分為兩大類:(1)防砂管柱擋砂;(2)繞絲篩管礫石充填防砂。目前這兩類防砂技術(shù)已經(jīng)普遍在各油田得到較好應(yīng)用。機(jī)械防砂技術(shù)在油田有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著新科技、新材料的發(fā)展,機(jī)械防砂技術(shù)也在不斷的發(fā)展之中,并在部分油田得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合各大油田開發(fā)現(xiàn)狀,機(jī)械防砂主要趨向于以下幾個(gè)方面發(fā)展:(1)對(duì)于出砂嚴(yán)重、生產(chǎn)壓差大的直井、定向井,多采用繞絲篩管礫石充填防砂;對(duì)于出砂不太嚴(yán)重或大斜度井、水平井,多采用防砂管防砂;(2)礫石充填趨向于正循環(huán)擠壓充填,尤其是高壓大排量正循環(huán)擠壓充填,以提高炮眼內(nèi)和篩管環(huán)空礫石充填密實(shí)程度,減少對(duì)地層的污染;(3)適用于大斜度井、水平井裸眼或管內(nèi)防砂的新型防砂管不斷出現(xiàn),主要有膨脹篩管及各種多層復(fù)合防砂管;(4)水平井礫石充填防砂已進(jìn)入成熟期,采用旁通礫石充填法,砂漿在篩管環(huán)空出現(xiàn)的“砂橋”前面的分流管進(jìn)入,從“砂橋”后面的分流管流出;(5)壓裂充填防砂技術(shù)顯示了巨大的優(yōu)勢(shì);(6)復(fù)合射孔防砂技術(shù)為防砂提供了一個(gè)新的選擇。1.2新型化學(xué)防砂劑化學(xué)防砂是將化學(xué)藥劑注入地層,將疏松的地層砂顆粒膠結(jié)起來,形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的擋砂屏障,從而達(dá)到產(chǎn)油、防砂的目的。該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單,井筒中不留任何機(jī)械裝置,可用于多層完井和小直徑井防砂?；瘜W(xué)防砂大致分為三類:(1)人工膠結(jié)法;(2)人工井壁法;(3)其它化學(xué)固砂法:如氫氧化鈣固砂、四氯化硅固砂、水泥-碳酸鈣混合液固砂、聚氯乙烯固砂和氧化有機(jī)物固砂法等。由于經(jīng)濟(jì)成本及防砂成功率較低等現(xiàn)實(shí)條件的制約,與機(jī)械防砂相比,目前化學(xué)防砂還沒有較好的得到大范圍推廣和應(yīng)用。研究廉價(jià)實(shí)用高效的新型化學(xué)防砂劑及其工藝技術(shù)成為開發(fā)疏松砂巖油藏的必然趨勢(shì)。主要研究方向和發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾方面:(1)研制開發(fā)既可在低溫又可在高溫條件下固化且固結(jié)強(qiáng)度較高的各類有機(jī)或無機(jī)膠結(jié)劑;(2)完善和改進(jìn)防砂用的各類助劑,如偶聯(lián)劑、稀釋劑、分散劑和乳化劑等,以滿足特殊地層的防砂要求;(3)優(yōu)化組合膠結(jié)劑、防砂助劑和其它入井流體的配伍性,較好的處理防砂作業(yè)和其它作業(yè)之間的矛盾;(4)根據(jù)油藏物性特點(diǎn)、井筒條件、生產(chǎn)條件和作業(yè)條件等具體情況,繼續(xù)完善復(fù)合防砂技術(shù);(5)重視出砂預(yù)測(cè)技術(shù)和防砂基礎(chǔ)理論的研究,同時(shí)對(duì)防砂效果進(jìn)行準(zhǔn)確有效的評(píng)價(jià);(6)在降低防砂綜合成本,延長(zhǎng)防砂有效期等方面加強(qiáng)科研力度。2樹脂涂層礫石擋砂法為響應(yīng)新時(shí)期下油田發(fā)展的需求,各技術(shù)專家針對(duì)防砂工藝發(fā)展趨勢(shì),從不同角度進(jìn)行了新型防砂技術(shù)研究,并取得了一定的應(yīng)用效果。谷國(guó)棟針對(duì)孤島油田粉細(xì)砂巖油井用繞絲篩管防砂易堵塞的問題,提出了分級(jí)礫石充填防砂工藝。其防砂工藝機(jī)理是:(1)對(duì)地層進(jìn)行預(yù)處理,使油層近井地帶疏松帶粉細(xì)砂以及易堵塞井筒的泥質(zhì)排入井筒;(2)對(duì)地層擠入高粘、帶有正電荷的防膨液,這種防膨液和地層帶有負(fù)電荷的微小顆粒結(jié)合成較穩(wěn)定的深層地層結(jié)構(gòu),組成第一道擋砂屏障;(3)向地層擠注一定粒徑的樹脂涂層礫石和外固化劑,在地層溫度和樹脂涂層內(nèi)外催化劑的作用下,膠結(jié)成較高強(qiáng)度、高滲透的礫石人工井壁,阻擋住較穩(wěn)定的深層地層微小顆粒帶,成為第二道擋砂屏障;(4)在油層部分下入不銹鋼繞焊篩管(濾砂管)及配套井下機(jī)具,在篩(濾)套環(huán)形空間充填質(zhì)量高、圓球度好的高滲透的石英砂,形成穩(wěn)定的礫石充填層。通過樹脂涂層礫石阻擋地層粉細(xì)砂帶,高滲透石英砂阻擋樹脂涂層礫石,繞絲篩管則阻擋住充填的礫石,從而形成逐級(jí)擋砂過濾屏障,最終達(dá)到防砂、高產(chǎn)目的。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)張紀(jì)雙針對(duì)勝利油田樹脂涂敷砂防砂適應(yīng)的地層溫度一般要高于60℃,不能滿足低溫油藏防砂需求的問題,研制出了以硫鋁酸鹽為主要成分的低溫固砂劑,并將之現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用于墾東32塊,取得了較好效果。中國(guó)石油大學(xué)耿娜娜為解決稠油熱采中高溫防砂出現(xiàn)的難題,以無機(jī)硅酸鹽為主要原料研制出了一種改性硅酸鹽固砂劑。此種固砂劑具有固結(jié)強(qiáng)度高、適用溫度范圍寬、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景較為廣闊。3國(guó)內(nèi)防砂技術(shù)方向發(fā)展建議在機(jī)械防砂與化學(xué)防砂技術(shù)已趨于成熟的條件下,伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及各油田間的相互合作,追求最低廉的工藝成本,實(shí)現(xiàn)通用防砂工藝的應(yīng)用乃是今后發(fā)展的主要目標(biāo)。通過大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)及現(xiàn)實(shí)工作的考察,目前對(duì)地層出砂機(jī)理及影響因素的認(rèn)識(shí)已趨于成熟。這里所說的通用防砂工藝便是以地層出砂機(jī)理及影響因素為基準(zhǔn)點(diǎn),并參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有防砂工藝的進(jìn)展及應(yīng)用,來研究更加細(xì)化的防砂工藝,以適應(yīng)不同油田相似油藏類型的防砂。比如針對(duì)不同級(jí)別砂巖類型、針對(duì)不同溫度地層、針對(duì)不同厚度地層、針對(duì)不同酸堿條件地層等,研究出相配套的防砂工藝,來滿足不同油田防砂的需求。(1)最大化降低原料成本;(2)研制出針對(duì)粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖的成熟防砂技術(shù);對(duì)于中、高含水油田來說,對(duì)剩余油的有效開采已成為提高油氣產(chǎn)量的重要目標(biāo),因此研究出成熟的粉細(xì)砂巖防砂工藝更是當(dāng)務(wù)之急,最為直接的原因是油田開發(fā)中后期砂巖沉積地層剩余油往往分布在物性較差(粉細(xì)砂巖)部位(如圖1所示);(3)研制出針對(duì)不同溫度地層(高溫、中溫、低溫)的成熟防砂技術(shù);(4)研制出針對(duì)不同厚度地層的成熟防砂技術(shù);(5)研制出針對(duì)不同酸堿性地層的成熟防砂技術(shù);(6)研制出針對(duì)不同類型井(直井、斜井、水平井等)最優(yōu)防砂技術(shù);(7)研制出更加抗老化的化學(xué)防砂原料;(8)積極探索地層出砂的其他影響因素,并有針對(duì)性的研制出新型防砂技術(shù)。當(dāng)然,對(duì)于較為復(fù)雜井,還需要各通用化工藝之間的進(jìn)一步結(jié)合與滲透。防砂工藝之所以朝向通用化方向發(fā)展,除防砂切實(shí)需要外,還主要涉及到兩個(gè)經(jīng)濟(jì)方面的原因:(1)海外市場(chǎng)存在的必然。改革開放后,我國(guó)各行業(yè)已通向國(guó)際化,石油行業(yè)也不例外,如何運(yùn)用低成本且具有針對(duì)性的防砂技術(shù)勢(shì)必成為未來的發(fā)展目標(biāo)。(2)打造