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。由于儲層為松散砂巖，初始研究結果表明，為了取得成功，必須采取先防砂的方法。該地區采用人工島開發。井型以水平井為主，井底位移大，水平段長，在防砂技術上存在很大困難。因此，對水平井裸眼礫石充注防砂的優化研究進行了。1儲層及原油特性埕海一區位于大港油田灘海區南部埕北斷階區,地理位置位于河北省黃驊市關家堡村以東的灘涂——海域水深4m的極淺海地區,主要包括莊海4×1和莊海8斷塊兩個井區。自下而上發育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—構造底水油藏;油層膠結疏松,易出砂;儲層呈現高孔、高滲的特征。根據莊海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,易發生黏土膨脹和分散造成地層傷害。原油性質具有三高、三低的特點,即高密度、高膠質瀝青含量、高初餾點、低凝固點、低含蠟、低含硫。該地區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。根據上述特點可以看出,儲層極易出砂,同時,原油黏度較高對出砂影響也較大,而本區地處灘海,以水平井開發為主,防砂難度很大。2防砂技術的優化研究—防砂工藝優化研究Techniqueoptimizationofsandcontrol2.1機械擋砂劑單一根據該區塊的油藏特征以及井身結構特點,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研與統計。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;趙東油田合作區礫石充填防砂有效期3年以上(繼續有效);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采用電潛泵進行人工舉升,井液中的雜質以及砂粒會造成卡泵、葉輪磨損,降低電泵的使用壽命。根據該區的粒度分析實驗結果,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設計2.3.1礫石尺寸的優選礫石充填防砂設計中,選擇合理的礫石尺寸是防砂成功的關鍵之一。較大的礫石尺寸有利于獲得較高的產能,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,但對油井產能的影響較大。因此需要從砂侵和產能兩個方面綜合考慮,優選出既能避免嚴重砂侵,又能獲得較高產能的最佳礫石尺寸。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。在對埕海一區館陶組防砂礫石的選擇上,主要是依據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。結合陸上類似油層防砂經驗,考慮到該區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規格的礫石(建議采用陶粒)。2.3.2篩管直徑設計縫隙尺寸是防砂管柱最重要的設計尺寸。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定性。具體講,篩管的外徑應與水平井段內徑的環空保證充填礫石的厚度在25mm以上,因此對于埕海一區水平井?215.9mm裸眼應選擇?139.7mm篩管。3井內防砂效果截至2008年6月該工藝已在埕海一區莊海8區塊Ng油組水平井應用3井次,成功率100%,有效率100%,平均單井產量198t/d,其中莊海8Ng-H1井最高產量達到410t/d。檢測產液中含砂為0,取得了顯著防砂效果。施工參數見表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。采用正循環充填,并對施工參數進行實時監控。3.2防砂施工技術(1)莊海8區塊儲層物性好,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。(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節。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、施工參數的調整都采用了先進和配套的施工參數監測和采集系統。施工中采用了充填管路和循環返回管路兩個數據采集系統,可使現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也是防砂工藝成功應用的關鍵。4防砂施工質量控制(1)根據莊海8區塊的油藏地質特征,在地層砂粒度分析實驗結果的基礎上,結合常用的防砂經驗法,并考慮