渤海油田稠油油藏胶结规律研究

渤海油田稠油油藏胶结规律研究

1裸眼内下入特殊筛管适度防砂完井技术适度防砂技术是将油层段下的专用砂管引入特殊的过滤管，并相应地放大防砂粒的路径。在生产过程中，小于一定粒度的地层砂被允许进入井筒，通过手动上升法将砂粒上升到地板上，进行分离和处理。通过将近井筒带的细小砂粒产出,对地层进行“卸载”,引起井眼周围地层发生剪切膨胀直至剪切破坏,破坏钻完井过程中形成的损害带,在近井地带形成“蚯蚓洞”,疏通渗流通道,提高近井眼地层的渗透率。在砂桥形成后,还可通过压力激动破坏砂桥,重新形成砂桥的过程中有利于细小砂粒的产出和“蚯蚓洞”向深部地层发展,使地层“渗透强化”。裸眼内下入特殊筛管适度防砂完井技术是指在水平分支井、水平井和常规定向井的油层段不下套管,不固井,而是直接下入特殊筛管进行防砂作业。套管射孔简易防砂完井技术是适度防砂完井技术的灵活应用,即对油层套管进行射孔,然后下入特殊筛管进行适度防砂作业。2水平分段井cf1井渤海稠油油田的水驱采收率仅为18%～25%,有些油田甚至更低。针对该现状,中国海洋石油总公司于2002年4月提出了“钻井压裂、适度防砂”技术。2002年9月,渤海第一口用“钻井压裂适度防砂”技术完成的水平分支井绥中36-1油田CF1井顺利投产,日均产量160m3左右,高于邻井平均日产量的5～6倍。经过几年的应用,该技术已经发展成为一套独立的完井技术。该技术最初应用在水平分支井的裸眼完井中,之后又在多口水平井和常规定向井的裸眼中进行了使用。在旅大油田群和南堡35-2油田的开发中,适度防砂技术又在套管射孔简易防砂完井中得到了推广应用。3储层砂样分析及防砂精度确定适度防砂技术是建立在储层砂样精细分析及出砂预测、配套地面设备的处理能力以及以往防砂经验的基础之上的,其技术原理是根据正确的储层粒度分析,并考虑地面设备处理出砂的能力确定防砂筛管的挡砂精度,允许地层内的细粉砂或者黏土颗粒随油流产出,在满足地面设备处理能力的同时,又能保证产量的最大化(如图1所示)。其中,储层砂样分析及防砂精度的选择是适度防砂的关键。适度防砂精度取决于井下举升设备的举升能力和地面采油流程的处理能力。防砂粒径太小就失去了适度防砂的意义,而防砂粒径太大则地层出砂可能就会很严重,井下举升设备和地面采油流程难以承受。渤海第一口适度防砂井SZ36-1-CF1井所选用的防砂精度相当于砾石粒度中值是地层砂粒度中值的6～8倍,后面完成的大部分适度防砂井也沿用了这种防砂精度。适度防砂用特殊筛管的防砂精度的选择程序为:首先按照砾石充填防砂选择砾石的方法选择出适用的充填砾石,然后选择出与此充填砾石的防砂精度相对应的特殊筛管。具体步骤如下:1)根据靶点相邻井地层取心作地层砂粒度分析,求得地层砂样粒度中值d50。2)根据公式D50=(6～8)×d50计算出工业砾石的粒度中值D50。3)根据D50选择出对应的工业砾石的筛目数。此筛目数的工业砾石所对应的防砂精度就是适度防砂用的特殊筛管所应该选用的防砂精度。另外,在选择适度防砂用特殊筛管的防砂精度时,可以借鉴相同区域其他井在适度防砂时所使用的防砂精度和经验。4金属网布结构的特点适度防砂用特殊筛管的结构和防砂原理对于适度防砂的效果有很重大的影响,渤海油田适度防砂用的特殊筛管主要有两种:一种是金属棉蠕动筛管,另一种是金属网布复合筛管。金属棉蠕动筛管的结构如图2所示,这种筛管以优质无缝钢管做基管,两端为丝扣自由连接,在基管上钻阶梯孔。滤砂室与基管阶梯孔采用螺纹连接,提高抗拉、抗扭和抗挤强度。过滤单元独立,流压损失小。金属棉蠕动筛管以不锈钢金属纤维作为过滤介质,过滤介质是一种耐腐蚀、耐高温金属材料,过滤精度根据适度防砂的技术原理确定。从总的情况看,缝隙大小与纤维的堆积紧密程度有关,纤维堆积越紧密,纤维间缝隙就越小,其吸附力也就越大。金属棉蠕动筛管防砂的主要原理就是利用这一缝隙挡砂,通过控制金属纤维间缝隙大小达到防砂的目的。金属棉过滤介质的立体结构决定了其具有如下特点:1)防砂适用范围广,对地层砂的粒度分布范围不太敏感。2)具有自洁功能,细小颗粒易通过。即使被堵塞,也不会在平面上堵死流动通道。3)具有自修复功能,在压差较大的情况下,部分大颗粒被“挤出”,因金属丝的弹性,其原有的形状很容易恢复。4)平面上过流面积可能较小,但立体过流面积较大。5)受井眼的狗腿度影响较小,不会因为筛管弯曲而导致防砂失效。金属网布复合筛管的结构如图3所示。这种筛管以编织网作为过滤介质,具有如下特点:1)因为是网状平面结构,决定了其防砂适用范围窄,对地层砂的粒度分布范围很敏感,要么防得太死,要么大量出砂。2)易堵塞:细小颗粒很容易通过,但大的颗粒或匹配刚好的颗粒易变形堵塞网格空间,造成过流面积随生产变得越来越小。3)筛网的网格易被冲蚀而变大,致使防砂精度发生变化。4)平面上过流面积较大,但不存在立体过流面积。金属棉蠕动筛管因其特殊的结构,决定了其性能要明显优于金属网布复合筛管,实际使用情况也证明了这一点,凡是使用金属棉蠕动筛管的适度防砂井在适度防砂能力和产能等方面均表现出了良好的效果,但使用金属网布复合筛管的适度防砂井中则有较大比例的井产能较低,出砂失控。5适当的抗砂技术的相关措施5.1开井状况和开井方案对于砾石充填完井或者压裂充填完井的井,近井地带已经压实,启泵排液或投产时地层不存在卸载的问题,而对于适度防砂完井来说,由于防砂特殊筛管与井壁之间存在一定的空间,因此,开井投产时,地层在液柱压力作用和流体流动时的拖拽作用下,就会坍塌和剪切破坏,即地层卸载,同时也存在微粒运移。地层微粒的运移对生产压差非常敏感,并具有“可控性”和“自稳定”趋势,即每次改变生产压差后均会发生出砂量瞬时增大,而后又趋于平稳。一旦油嘴开启过大,引起生产压差超过临界值后,油井出砂将发生“失稳”,出砂量维持在高水平运行。因此对于应用适度防砂技术完井的井,投产时应变频启泵,控制油嘴尺寸和生产压差尽可能小,保证地层内的颗粒能够有序运移,顺序通过特殊筛管,形成有利砂桥,达到适度防砂的目的。每变换一次工作制度,都稳定生产一段时间,以确保地层内的微粒运移重新有序排列后再变换工作制度,通过多次调整频率和稳定生产,达到最优工作制度,从而保证油井寿命,提高最终采收率。渤海油田适度防砂井常用的开井投产方案是:1)油嘴ϕ4.0mm,变频30Hz启泵,调整油嘴,控制生产压差在0.5MPa以下,取样化验,含油达到80%以后,稳定生产48h,使细小的砂粒流出,疏通流动通道,逐渐形成稳定的砂桥;2)提高频率至35Hz,调整油嘴,控制生产压差在0.6MPa以下,稳定生产48h,使已形成的砂桥不致遭到破坏,稳固已经形成的砂桥;3)提高频率至40Hz,调整油嘴,控制生产压差在0.7MPa以下,稳定生产36h;4)提高频率至45Hz,调整油嘴,控制生产压差在0.8MPa以下,稳定生产24h;5)提高频率至50Hz,调整油嘴,控制生产压差在1.0MPa以下,稳定生产12h;6)切换至工频运行。5.2砂位的观察对于适度防砂井,含砂小于0.05%时可视之为正常生产井;若含砂大于0.05%,则应调小油嘴或降低频率,同时加密取样分析,连续观察出砂状况;若调小油嘴后含砂仍持续上升,应考虑关井,等待下一步的处理措施。5.3适度含砂井砂井1)下入防砂管柱前要彻底清洁井眼,有效除去钻井液中的岩屑,防止堵塞筛管。2)防砂管柱上要合理安放扶正器,以保证筛管居中,减小筛管下入过程中因刮擦井壁而被堵塞的可能性。3)优选机采方式:电潜离心泵对砂敏感,不适用于稠油井;电潜螺杆泵适合于稠油和含砂井的开采,但排量较小,不适用于大斜度井。4)优化生产管柱:由于适度防砂井生产初期会有砂产出,为了避免生产管柱被砂卡住,初期生产时不应该下入分采管柱。5)地面采油流程要与适度防砂技术相配套,应该具备处理适度含砂原油的能力。6)在生产期间如果停泵,要及时重新启泵,或者及时洗井,将生产管柱内的砂子及时清洗出来,否则停泵时间过长砂子会沉积下来堵塞生产管柱,致使重新启泵困难,或者堵塞洗井通道,无法洗井。7)停泵之后重新启泵时应该用变频器逐步缓慢提高频率,如果直接工频启泵,会造成压力激动,破坏地层已经形成的“蚯蚓洞”结构,甚至破坏筛管,导致大量出砂。8)为了更好地控制生产压差,适度防砂井最好在井内下入井下压力计等压力监测设备。9)由于适度防砂井在初期生产时及在后期生产期间停泵后重新启泵时均需要用变频器进行拖带,所以应该配备变频控制系统。6适度防砂完井1)裸眼内下入特殊筛管的适度防砂完井方式由于油层段未进行固井,无法实现分层开采。这种完井方式尽管可以下入裸眼封隔器进行分层,但封隔效果是否理想还需要长期检验,因而不适用于油、气、水关系比较复杂的井。2)特殊筛管在经过泥岩段时容易被堵塞,如果油层段泥岩夹层太长,则不适宜采用裸眼内下入特殊筛管的适度防砂完井方式。3)套管射孔简易防砂的适度防砂完井方式不受油、气、水关系和泥岩夹层的影响,可以进行分层开采。4)适度防砂完井方式不适用于产液量太低的井,如果产液量太低,则因为地层砂不易被携带出井筒而不能维持长期生产。7适度防砂完井技术适度防砂理论的提出打破了对地层砂“防死”的传统观念,为渤海油田稠油油藏的有效开发开辟了新思路。自2002年9月在SZ36-1-CF1井首次应用并获得成功以来,通过几年的发展,适度防砂完井技术已经作为渤海稠油疏松砂岩油藏开发的有效手段得到了推广,有效降低了地层污染,大大减小了表皮系数,提高了油井产能,由此导致了渤海油田第一口千方井(LD10-1-A11井)的诞生。由于不需要进行砾石充填,不需要庞杂的地面防砂设备和众多的防砂人员,不会砂卡防砂工具,降低了作业风险,简化了完井程序,节省了作业时间,节约了油田开发成本。8适度防砂