水平井裸眼碎石防砂工藝研究

水平井裸眼碎石防砂工藝研究

元海油田位于渤海灣灘海至淺水地區(qū)。由于儲層為松散砂巖，初始研究結(jié)果表明，為了取得成功，必須采取先防砂的方法。該地區(qū)采用人工島開發(fā)。井型以水平井為主，井底位移大，水平段長，在防砂技術(shù)上存在很大困難。因此，對水平井裸眼礫石充注防砂的優(yōu)化研究進行了。1儲層及原油特性埕海一區(qū)位于大港油田灘海區(qū)南部埕北斷階區(qū),地理位置位于河北省黃驊市關(guān)家堡村以東的灘涂——海域水深4m的極淺海地區(qū),主要包括莊海4×1和莊海8斷塊兩個井區(qū)。自下而上發(fā)育Es、Ed、Ng、Nm等4套含油層系,其中,NgI1組為主力油組,埋深1240~1268m,儲層成巖作用弱,屬于巖性—構(gòu)造底水油藏;油層膠結(jié)疏松,易出砂;儲層呈現(xiàn)高孔、高滲的特征。根據(jù)莊海802井黏土礦物X衍射分析報告來看,儲層黏土以伊蒙間層為主,平均含量達到62.5%,其中蒙脫石含量約為70%,伊/蒙混層易水化膨脹,易發(fā)生黏土膨脹和分散造成地層傷害。原油性質(zhì)具有三高、三低的特點,即高密度、高膠質(zhì)瀝青含量、高初餾點、低凝固點、低含蠟、低含硫。該地區(qū)地層水礦化度平均為10350mg/L,水型為NaHCO3型。油藏屬于正常的溫度壓力系統(tǒng)。根據(jù)上述特點可以看出,儲層極易出砂,同時,原油黏度較高對出砂影響也較大,而本區(qū)地處灘海,以水平井開發(fā)為主,防砂難度很大。2防砂技術(shù)的優(yōu)化研究—防砂工藝優(yōu)化研究Techniqueoptimizationofsandcontrol2.1機械擋砂劑單一根據(jù)該區(qū)塊的油藏特征以及井身結(jié)構(gòu)特點,水平井的防砂工藝選擇存在兩個難點:(1)粒度分布不均勻,d40/d90>6.5,單一的機械擋砂難以達到好的效果;(2)防砂井水平段長(例如莊海8Ng-H1井水平段731.5m)、水垂比大(最大為3.9),給防砂工藝的現(xiàn)場實施帶來極大的難度。2.2機械防砂+機械防砂對比目前常用的防砂工藝有機械防砂和化學防砂。由于埕海一區(qū)莊海8Ng組油井防砂井段長,黏土含量高,化學防砂難以達到預期的效果,因此防砂工藝應首選機械防砂。對于選擇篩管擋砂抑或礫石充填防砂,主要通過考慮以下幾個方面進行選擇。2.2.1抗砂材料分析根據(jù)國外石油公司通用的SPE39437所推薦的防砂方法選擇標準(見表1),莊海8區(qū)塊館陶組的巖心粒度分析d40/d90為6.55~29.75,大于5,d10/d95為34~55,大于20,低于325目的砂粒占11.2%,因此該區(qū)塊應首選裸眼礫石充填防砂工藝。2.2.2防砂工藝的觀用狀況各種防砂工藝具有不同的適用范圍,而工藝本身的優(yōu)劣也決定了防砂有效期的長短,防砂有效期是判斷防砂工藝選擇正確與否的關(guān)鍵因素之一,因此對幾大油田常用防砂工藝的有效期進行了調(diào)研與統(tǒng)計。勝利油田篩管防砂有效期平均近1.5年,礫石充填防砂有效期平均3年;趙東油田合作區(qū)礫石充填防砂有效期3年以上(繼續(xù)有效);大港油田篩管防砂應用有效期近2年,礫石充填防砂有效期5年以上(繼續(xù)有效)。由此可見,礫石充填防砂工藝更能滿足灘海油田長效防砂的要求。2.2.3降低電泵的使用壽命該區(qū)采用電潛泵進行人工舉升,井液中的雜質(zhì)以及砂粒會造成卡泵、葉輪磨損,降低電泵的使用壽命。根據(jù)該區(qū)的粒度分析實驗結(jié)果,小于0.06mm的砂粒占5%~37%,含量比較高,而礫石充填防砂工藝的防砂精度可以達到0.03mm,因此為了盡可能地滿足舉升工藝,選用礫石篩管充填防砂工藝更合理。2.3預防砂漿機法的參數(shù)設(shè)計2.3.1礫石尺寸的優(yōu)選礫石充填防砂設(shè)計中,選擇合理的礫石尺寸是防砂成功的關(guān)鍵之一。較大的礫石尺寸有利于獲得較高的產(chǎn)能,但會導致地層砂侵入礫石層;相反,較小的礫石尺寸擋砂效果好,但對油井產(chǎn)能的影響較大。因此需要從砂侵和產(chǎn)能兩個方面綜合考慮,優(yōu)選出既能避免嚴重砂侵,又能獲得較高產(chǎn)能的最佳礫石尺寸。目前常用的礫石尺寸的選擇方法主要有3種,Saucier方法、Ddpriester方法以及Schwartz方法。在對埕海一區(qū)館陶組防砂礫石的選擇上,主要是依據(jù)Saucier方法,該方法建立在完全擋砂機理之上,選用的粒度中值為地層砂粒度中值的5~6倍。結(jié)合陸上類似油層防砂經(jīng)驗,考慮到該區(qū)的地層砂分布不均勻,確定填充礫石粒徑取地層砂粒度中值的3~5倍。莊海8區(qū)塊館陶組粒度中值為0.15~0.21mm,因此施工用礫石應選用0.45~1.05mm規(guī)格的礫石(建議采用陶粒)。2.3.2篩管直徑設(shè)計縫隙尺寸是防砂管柱最重要的設(shè)計尺寸。原則上應能滿足擋住最小充填礫石的要求。具體計算應等于最小充填礫石尺寸的1/2~2/3。若充填礫石選用0.45~1.05mm,則篩管縫隙應為0.23~0.3mm。篩管直徑的設(shè)計原則是既要盡可能加大直徑以增加過流面積,又要在井眼或套管與篩管之間留出足夠的環(huán)形空間以保證充填層有足夠的厚度,使之具有良好的擋砂能力和穩(wěn)定性。具體講,篩管的外徑應與水平井段內(nèi)徑的環(huán)空保證充填礫石的厚度在25mm以上,因此對于埕海一區(qū)水平井?215.9mm裸眼應選擇?139.7mm篩管。3井內(nèi)防砂效果截至2008年6月該工藝已在埕海一區(qū)莊海8區(qū)塊Ng油組水平井應用3井次,成功率100%,有效率100%,平均單井產(chǎn)量198t/d,其中莊海8Ng-H1井最高產(chǎn)量達到410t/d。檢測產(chǎn)液中含砂為0,取得了顯著防砂效果。施工參數(shù)見表2。3.1無傷害kcl法(1)通井刮削,洗井。通井到套管中尾管座圈,坐封位置反復刮削3遍。洗井要求反出液濁度<70NTU,固體含量<0.05%。(2)下入篩管、沖管及封隔器總成等。下入順序:引鞋、盲管、密封筒、篩管、密封筒、篩管、密封筒、篩管、盲管、插入密封、沖管、轉(zhuǎn)向器、封隔器總成。(3)坐封、酸洗鉆桿,配防砂液。選擇清潔無傷害KCl溶液,濃度10%,密度1.07g/cm3。采用兩極過濾,2μm,濁度<70NTU,(4)充填礫石完井。采用正循環(huán)充填,并對施工參數(shù)進行實時監(jiān)控。3.2防砂施工技術(shù)(1)莊海8區(qū)塊儲層物性好,屬高孔高滲,在鉆井過程中容易造成井壁附近及地層深部的污染堵塞,嚴重影響產(chǎn)能,防砂前必須解除污染堵塞,否則即使防砂成功,也會影響油井的真實產(chǎn)能。所以在進行防砂施工之前,必須進行嚴格有效的洗井作業(yè)。(2)在整個施工過程中要強化油層保護意識,徹底清洗井筒,返出液達到相應的標準是油層保護的一個重要環(huán)節(jié)。其次要保證施工用液要與油層配伍,選擇合理的壓井液、攜砂液,并徹底過濾和檢測,減少機械雜質(zhì)對油層的堵塞污染,施工管柱用清洗劑、酸液徹底清洗,減少油污等進入地層。同時,對所有下井管柱、篩管、工具的絲扣清除污物后,再上絲扣油,總之,油層保護貫穿于整個施工過程,以盡可能地減少地層污染。(3)防砂施工過程的控制、施工參數(shù)的調(diào)整都采用了先進和配套的施工參數(shù)監(jiān)測和采集系統(tǒng)。施工中采用了充填管路和循環(huán)返回管路兩個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可使現(xiàn)場指揮人員隨時掌握井下充填狀況,合理判斷充填完成程度,便于地面的施工用液、用料的準備和應急處理。因此先進的自動化系統(tǒng)也是防砂工藝成功應用的關(guān)鍵。4防砂施工質(zhì)量控制(1)根據(jù)莊海8區(qū)塊的油藏地質(zhì)特征,在地層砂粒度分析實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,結(jié)合常用的防砂經(jīng)驗法,并考慮