水平井的防砂筛管研究

水平井的防砂筛管研究

一、储试岩石及储层河口采油厂油藏种类丰富，其中边缘下淡水干储油藏一定比例。太平油田沾18块含油层系为馆陶组下段,含油面积3.0km2,地质储量775×104t,孔隙度为33.8-34.3%,渗透率为1876-2047×10-3μm2,平均地面原油密度0.9955g/cm3,平均地面原油粘度8185mPa.s,该块岩性为含砾砂岩、砂岩或粉砂岩,粒度中值0.22mm,属于疏松砂岩稠油油藏。由于该油藏边底水较活跃,采用直井含水较高,针对边底水疏松砂岩稠油油藏水平井套管射孔完井管内防砂投产后产量低,油层潜能难以发挥的问题,开展水平井完井、防砂技术研究,最大限度解放油井潜能,提高区块的采收率,实现该类油藏的高效开发。二、水平井井钻管的形成和砂浆井的形成1.充填地层均匀性系数根据沾18块的地层砂样进行粒度分析及分选性研究,平均粒度中值D50=0.23-0.26mm。,属于中砂、细砂地层。均匀性系数c=3.63-4.33。为非均匀砂(见图1、图2)。(1)模拟实验地层模型在对沾18块地层砂粒度分析的基础上实验设计筛网孔径为140目、120目、100目、80目、60目、40目、30目。对该块油层做了不同筛网孔径不同流量下的出砂模拟实验。模拟岩心围压2MPa,1%KCL盐水测定。每个流量的测量时间为4个小时。模拟水平井产量为20m3/d、40m3/d、60m3/d。从实验结果看,筛网孔径在149μm以下时,可以认为基本挡砂(见图3)。(2)流量目的确定把该块地层散砂混合后使用,模拟水平井产量为20、40、60m3/d。筛网设计取80目、100目、120目。交替进行,每个流量测1个小时。反复交替3次。实验时间共9个小时。从实验结果来看,筛网孔径在177m以下的双层筛网,筛网孔径在249m以下的三层筛网,可以认为基本不出砂(见图4、图5)。(3)实验井的水平井规模把该块地层散砂混合后使用,模拟水平井产量为20、40、60m3/d。筛网设计取177μm筛网和210μm筛网作为过滤网,取841μm筛网作为扩散网,完全模拟厂家生产的精密微孔复合防砂筛管实际筛网结构。实验设计模拟水平井产量为20、40、60m3/d。交替进行,每个流量测1个小时。反复交替3次。实验时间共9个小时(见表1、表2)。实验表明,挡砂精度177μm的精密微孔复合防砂筛管完全能够防住地层出砂,挡砂精度210μm的精密微孔复合防砂筛管也完全能够防住地层出砂,考虑到稠油地层和产品精度范围,确定使用挡砂精度为200μm的精密微孔复合筛管作为沾18区水平井的防砂筛管。2.18吨平井井井完井方法、成本预测和井设计(1)裸眼井下金属筛管完井根据油藏地质资料、完井方法选择补充参考及井壁稳定与出砂预测,优选出可以采用的完井方法为:裸眼井下砾石充填完井、裸眼金属毡筛管完井、裸眼金属纤维筛管完井。但由于裸眼井下砾石充填完井施工复杂,裸眼内完全充填砾石没有保证,再结合前期使用的套管内下金属毡筛管完井的效果很差,所以采用精密微孔复合防砂筛管完井。(2)水平井段生产压差分布从上述结果来看,如果地下原油粘度大于500mP.s,其天然产能将不会很高。而从水平井段长度与产能的关系来看,该层水平井段长度以200-250米为宜。从上述结果来看,如果地下原油粘度大于500mP.s,其防砂筛管完井产能将不会很高。以水平井段长度200米、地下原油粘度500mP.s、生产压差4Mpa时的产量仅有27.28m3/d。反之,水平井段长度200米、地下原油粘度250mP.s、生产压差4Mpa时的产量则有54.56m3/d。不同筛管、盲管长度比例和组合结构水平井段生产压差分布研究根据水平井筒内流动特性建立三种模型:筛管完井水平井筒内单相液流压降计算模型、水平井油藏内渗流模型的建立、耦合数学模型的建立,利用上述模型计算。同时考虑筛管的影响,取筛管:盲管=1:1,2:1;全部筛管。考虑最恶劣的条件:即筛管外井眼环空全部充填满气层产出砂的影响。考虑钻井污染表皮系数基数为3。计算均取平均水平井长度为200米。设计平均生产压差为4.0Mpa,配产19.33m3/d。三种筛管组合形式下,水平井内生产压差的分布区别很小;从水平井产能、水平井段内生产压差分布综合考虑,结合胜利油田的实际情况,完井管柱全部采用筛管完井方式(见图6)。(3)油层分段完井技术该技术是利用裸眼封隔器、分级箍、盲板、洗井阀等特殊完井工具在水平井造斜段实现注水泥,根据油藏情况利用裸眼封隔器和大通径筛管对油层部位进行分段完井的一项完井技术。完井时,首先对造斜段注水泥固井,然后钻除固井盲板最后下入洗井酸化胀封管柱,对油层进行洗井和酸化,解除油层污染,沟通油流通道,胀封水平段分段封隔器,实现水平井造斜段注水泥加筛管完井(见图7)。(4)技术的研究和应用1室内灌浆解堵试验疏松砂岩油藏水平井筛管完井,由于大部分水平井段在油层中钻进,油层段采用裸眼筛管防砂完井,所以在完井时需要解除钻井形成的泥饼。在完成酸液配方研究的基础上,进行了室内泥浆解堵试验。试验包括泥浆性能测定、酸液评价、原油和酸液的配伍性、暂堵剂在原油中的溶解性能。通过室内实验研究,确定酸液体系为复合酸+稠油清洗剂+防膨剂+暂堵剂的酸液体系,处理每方泥浆所用酸液8.15m3。2复合滤砂管井管井完井和洗井过井为了酸洗泥饼更加彻底,在完井套管柱上配套多功能洗井阀,酸洗管柱带密封插管和洗井封隔器,实现筛管与地层环空替泥浆、酸洗滤饼,解除钻井泥浆污染。2砂层,水平井段长150m,根据油藏特点和油井开发方案,在该井油层段下入精密微孔滤砂管进行裸眼防砂完井。完井方式优选为套管为φ177.8mmN80钢级壁厚9.19mm套管,滤砂筛管基管采用直径为φ177.8mm壁厚为9.19mm钢级为N80的套管。基管钻Φ10mm孔,孔密为200孔/m,挡砂精度0.20mm。完井时先下入精密微孔滤砂管,然后在滤砂管顶部下入两级膨胀式封隔器和分级箍,对滤砂管顶部进行注水泥固井(水泥返高至井口)。固井完毕后钻除固井盲板,进行洗井酸化作业,洗井酸化采用优质完井液80m3、暂堵酸洗体系30m3,作业过程中泵压由3.5↓0↑3MPa,酸洗施工达到设计要求。投产后日液12.6t,日油12.0t,含水5%,年产油3123.2吨,效果十分显著。(5)矿场试验沾18-P5井为2007.1月新投的水平井,生产层位Ng下三、筛管完井的经济效益自2007年以来,沾18块水平井筛管防砂完井17口,成功率100%。平均单井日产29.7m3*18.7m3*37.2%,取得了令人满意的应用效果。与套管射孔防砂完井相比,筛管完井可减少近井污染和流体流入井筒阻力、增大油井泄油面积,更大限度发挥油井潜能,提高油井产能,防砂筛管完井先期投入少,后期投入费用少,单井可以节约费用50余万元,经济效益更为显著。特别是筛管挡砂精度的优选可以实现挡砂排砂相结合,可以有效解决滤砂管堵塞问题。四、精密微孔复合防砂筛管出砂工艺1.研究了沾18井的地层砂粒度分布,确定了该井Ng下的粒度中值D50=0.26mm,属于中砂地层。均匀性系数C=3.63,为非均匀砂。2.对沾18块的地层砂粒度分布不同筛网孔径下的出砂规律进行研究,确定了双层筛网下挡砂精度为177μm以下不会出砂,三层筛网下挡砂精度249μm以下不会出砂。模拟石油大学生产的精密微孔复合防砂筛管实际筛网结构的实验表明,挡砂精度177μm(0.177mm)的精密微孔复合防砂筛管完全能够防住地层出砂;考虑到沾18块地层原油为稠油,确定采用挡砂精度为