水平井裸眼集胶防砂工艺研究

水平井裸眼集胶防砂工艺研究

胜利海事岛的油田包括两个区块：自营区和合作区。自营区水平井防砂以裸眼挂滤为主,初期平均单井日产液71t/d,日产油58.2t/d,平均含水18%;合作区水平井单井产能是自营区的5倍多。为了查找差距,自营区筛选4口水平井进行提液试验,提液后平均单井日增液34.7t,日增油13t,但水平井提液后出砂加剧,CB1FB-P1井提液到220t/d时滤砂管破损,而相邻区块国外公司实施的侧钻水平井单井液量达到312t/d未出砂。分析出砂原因:一是水平井采用滤砂管防砂,挡砂能力弱;二是水平井防砂后未进行酸洗清除滤饼,局部高强度产液造成滤砂管刺破。通过调研发现,合作区侧钻水平井采用裸眼优质筛管充填防砂,防砂后进行酸洗,下入深锤公司电泵,地面变频控制,电泵排量200~800m3/d,水平井完井全部采用国外先进技术。通过优化方案设计,2009年在CB22G-P2井全部采用国内技术进行水平井裸眼砾石充填防砂完井获得成功,形成了以水平井裸眼砾石充填防砂、分段酸洗工艺和变频控制大泵生产为代表的水平井大泵提液配套技术,与国外技术相比,效果相差不大,但费用只有国外的1/4。1延长油井表皮系数水平井裸眼砾石充填是在筛管与裸眼环空处形成高渗透挡砂屏障,有利于减缓或避免筛管堵塞,同时降低近井表皮系数,延缓底水锥进,防砂有效期长,延长油井寿命。CB22G-P2井利用底部循环充填防砂工艺,用适当排量和砂比携砂液,将钻井井眼与优质筛管之间环空用陶粒一次充填均匀,形成连续稳定的高强度砂体,阻止地层砂向井筒运移,从而解决出砂问题。1.1抗砂管柱优化设计1.1.1石的要求。请石更缝隙尺寸是防砂管柱最重要的设计尺寸,原则上应能满足挡住最小充填砾石的要求。对于CB22G-P2水平井Ø215.9mm裸眼,选用胜利海上应用成熟的精密微孔复合滤砂管,外径160mm,筛管挡砂精度150μm,基管为外径139.7mm的N80钢级打孔套管。1.1.2提高充填效率实验发现,只要采用较大直径的冲管,使冲管外径与筛管内径之比(简称冲筛比)大于0.6后,充填效率开始急剧上升,提高到0.8以上,充填效率可以超过95%,可满足防砂需要。这是由于冲筛比提高,冲管与筛管之间的环空过流面积变小,环空内液流的流动阻力增大,迫使携砂液尽量在筛管与套管的环空内运动,从而不断冲刷“砂丘”使之向下延伸,把砾石送到井底,完成充填。为此冲管选择Ø88.9mm油管,冲筛比为0.733。1.1.3砂管+133.7mm水平井施工管柱水平井裸眼充填防砂管柱结构为:尖母丝堵+RF-154底部充填酸洗服务器+Ø158mm精密防砂管+Ø208mm刚性扶正器+Ø139.7mm套管+Y445-208mm水平井悬挂封隔器+Ø127mm钻杆施工管柱。设计充填工具时对其进行改进,在充填工具外增加导流罩,使以前充填孔出来的径向流动改为与筛管中心线方向的同轴向流动,避免液流直接对地层的冲击,防止地层坍塌。1.1.4井产能影响较砾石充填防砂设计中,选择合理的砾石尺寸是防砂成功的关键之一。较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能,但会导致地层砂侵入砾石层;较小的砾石尺寸挡砂效果好,但对油井产能的影响较大。因此需要从砂侵和产能两个方面综合考虑,优选出既能避免严重砂侵,又能获得较高产能的最佳砾石尺寸。结合海上的生产实际,考虑到该区的地层砂分布不均匀(CB22-25区块馆陶组粒度中值为0.14mm),因此施工用砾石选用0.425~0.85mm、20/40目陶粒。采用密度较小的砾石,颗粒重力影响减弱,可以使其在较低排量下仍可以有效在水平段推进,并且较低的排量可以有效降低摩阻,降低井底施工压力,避免因井底施工压力过高导致地层破裂引起局部砂堵导致充填失败。1.1.5携带砂液黏度设计为了保证充填作业过程中裸眼井壁的稳定,充填携砂液的密度要求与钻井液密度一致,并且为了防止地层黏土膨胀,通常加入一定比例的氯化钾溶液并用钠盐或钾盐加重。CACB22G-P2井设计携砂液密度1.10g/cm3,黏度50~60mPa·s。开展水平井充填效率试验(见图1、图2)。由图可看出,适当提高携砂液黏度能提高充填效率,这是因为随着黏度增加其携砂能力也随之增强;提高携砂液密度和排量都有利于增加液流的动能,提高了液流对砾石“砂丘”的冲刷能力和对砂粒的携带能力,更容易使“砂丘”向井底延伸和发展,改善充填效率。1.2mpas泵压下降先酸洗施工管柱,再进行循环充填测试,携砂液采用密度1.10g/cm3、黏度50~60mPa·s的增稠液。刚开泵循环压力14MPa,随后泵压下降至4MPa。开始循环充填,排量1m3/min,砂比8%,按照井眼扩大10%计算环空加砂3.6m3,实际加砂3.66m3后压力由2MPa升至21MPa,停泵,反洗井,结束施工,起出充填管柱。2井检测技术的支持2.1分段硫酸管柱管柱裸眼井壁滤饼是否稳定是水平井裸眼砾石充填的关键,否则充填时一旦发生大量漏失,充填防砂难以成功。因此钻井采用天然高分子防塌钻井液,正压钻井,形成稳定的滤饼,而在充填后应对油井进行酸洗消除滤饼的伤害。胜利海上油田除了在2口水平井使用连续油管进行酸洗外,其余水平井都没有进行酸洗。这主要是因为3个方面矛盾:一是连续油管酸洗配套设备相对较多,而胜利海上的作业平台空间相对狭小,应用时还需酸洗船舶与之进行配合,易受天气影响;二是由于海上老区地层压降大,酸液漏失到地层易造成二次污染,并且海上酸液返排困难;三是水平井采用笼统酸化效果不理想,由于酸液反应速度快,易在个别位置造成突破,不能实现全水平段均匀布酸。为此研究了分段酸洗工艺,酸洗挤注管柱(自下而上):单向流动阀+K344-115封隔器+RF-PQ114分段喷射器30m+K344-115封隔器+Ø88.9mm倒角油管470m+Ø88.9mm油管(到井口),按每30m一个台阶进行挤酸(分6个台阶),每个台阶挤注酸量5m3,将所需酸液分别挤入地层,清洗钻井液滤饼。该管柱特点:利用水力压差式节流封隔器,分段处理裸眼地层钻井液滤饼和地层中的固相颗粒,能够实现分段喷射均匀布酸,提高酸化效果。CB22G-P2井筛管覆盖井段164m,按照0.25m3/m设计酸液用量,选用MGFA-10复合缓速酸液40m3。2.2kw电机负荷由于目前海上平台最高电压等级是1260V,最大满足78kW电机负荷要求,因此下250m3大泵。泵挂深度1380m(垂深1309m左右),扬程1400m,采用带电机导流罩的电泵机组,以提高电机外部井液流速,提高电机散热作用。2.3砂拱稳定性差油井生产时地层砂随着油流从地层进入井筒,流入射孔孔眼处可自然堆积,形成具有一定承载能力的砂拱,类似于桥梁的桥拱,可进一步防止地层出砂,提高地层渗透性。但是砂拱的稳定性受水侵、气侵、压差变化的影响,最常见的是生产压差波动较大时改变破坏砂拱的稳定性,引起短期内突发性的大量出砂,严重的砂埋油层造成躺井。为此,采取变频配套小油嘴投产,开井期间缓慢放大生产压差,形成稳定的砂拱,防止生产压差突然发生较大变化破坏砂拱的稳定性,确保大泵长期高效提液。3交流油敞井,控制产量CB22G-P2井2009年6月29日完井,下250m3电泵,采用变频配套油嘴投产,采用35Hz频率开井,Ø6mm油嘴控制产量,日产液104t,日产油91.5t,含水12%。对比区块初期平均单井日产液提高46%,日产油提高57.2%,含水降低33%,提液增油效果显著。4发展海上平台,优化酸液配方,提高均匀布酸效果(1)胜利海上单井使用的水平井挂滤防砂不能满足大泵提液的要求,提液后出砂加剧。为此采用了水平井裸眼砾石充填工艺,取得了提液增油的良好效果。CB22G-P2井的实施成功为该技术在胜利海上油田推广应用奠定了良好基础。(2)配套的