水平井裸眼碎石防砂工艺研究

水平井裸眼碎石防砂工艺研究

元海油田位于渤海湾滩海至浅水地区。由于储层为松散砂岩，初始研究结果表明，为了取得成功，必须采取先防砂的方法。该地区采用人工岛开发。井型以水平井为主，井底位移大，水平段长，在防砂技术上存在很大困难。因此，对水平井裸眼砾石充注防砂的优化研究进行了。1储层及原油特性埕海一区位于大港油田滩海区南部埕北断阶区,地理位置位于河北省黄骅市关家堡村以东的滩涂——海域水深4m的极浅海地区,主要包括庄海4×1和庄海8断块两个井区。自下而上发育Es、Ed、Ng、Nm等4套含油层系,其中,NgI1组为主力油组,埋深1240~1268m,储层成岩作用弱,属于岩性—构造底水油藏;油层胶结疏松,易出砂;储层呈现高孔、高渗的特征。根据庄海802井黏土矿物X衍射分析报告来看,储层黏土以伊蒙间层为主,平均含量达到62.5%,其中蒙脱石含量约为70%,伊/蒙混层易水化膨胀,易发生黏土膨胀和分散造成地层伤害。原油性质具有三高、三低的特点,即高密度、高胶质沥青含量、高初馏点、低凝固点、低含蜡、低含硫。该地区地层水矿化度平均为10350mg/L,水型为NaHCO3型。油藏属于正常的温度压力系统。根据上述特点可以看出,储层极易出砂,同时,原油黏度较高对出砂影响也较大,而本区地处滩海,以水平井开发为主,防砂难度很大。2防砂技术的优化研究—防砂工艺优化研究Techniqueoptimizationofsandcontrol2.1机械挡砂剂单一根据该区块的油藏特征以及井身结构特点,水平井的防砂工艺选择存在两个难点:(1)粒度分布不均匀,d40/d90>6.5,单一的机械挡砂难以达到好的效果;(2)防砂井水平段长(例如庄海8Ng-H1井水平段731.5m)、水垂比大(最大为3.9),给防砂工艺的现场实施带来极大的难度。2.2机械防砂+机械防砂对比目前常用的防砂工艺有机械防砂和化学防砂。由于埕海一区庄海8Ng组油井防砂井段长,黏土含量高,化学防砂难以达到预期的效果,因此防砂工艺应首选机械防砂。对于选择筛管挡砂抑或砾石充填防砂,主要通过考虑以下几个方面进行选择。2.2.1抗砂材料分析根据国外石油公司通用的SPE39437所推荐的防砂方法选择标准(见表1),庄海8区块馆陶组的岩心粒度分析d40/d90为6.55~29.75,大于5,d10/d95为34~55,大于20,低于325目的砂粒占11.2%,因此该区块应首选裸眼砾石充填防砂工艺。2.2.2防砂工艺的观用状况各种防砂工艺具有不同的适用范围,而工艺本身的优劣也决定了防砂有效期的长短,防砂有效期是判断防砂工艺选择正确与否的关键因素之一,因此对几大油田常用防砂工艺的有效期进行了调研与统计。胜利油田筛管防砂有效期平均近1.5年,砾石充填防砂有效期平均3年;赵东油田合作区砾石充填防砂有效期3年以上(继续有效);大港油田筛管防砂应用有效期近2年,砾石充填防砂有效期5年以上(继续有效)。由此可见,砾石充填防砂工艺更能满足滩海油田长效防砂的要求。2.2.3降低电泵的使用寿命该区采用电潜泵进行人工举升,井液中的杂质以及砂粒会造成卡泵、叶轮磨损,降低电泵的使用寿命。根据该区的粒度分析实验结果,小于0.06mm的砂粒占5%~37%,含量比较高,而砾石充填防砂工艺的防砂精度可以达到0.03mm,因此为了尽可能地满足举升工艺,选用砾石筛管充填防砂工艺更合理。2.3预防砂浆机法的参数设计2.3.1砾石尺寸的优选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;相反,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。目前常用的砾石尺寸的选择方法主要有3种,Saucier方法、Ddpriester方法以及Schwartz方法。在对埕海一区馆陶组防砂砾石的选择上,主要是依据Saucier方法,该方法建立在完全挡砂机理之上,选用的粒度中值为地层砂粒度中值的5~6倍。结合陆上类似油层防砂经验,考虑到该区的地层砂分布不均匀,确定填充砾石粒径取地层砂粒度中值的3~5倍。庄海8区块馆陶组粒度中值为0.15~0.21mm,因此施工用砾石应选用0.45~1.05mm规格的砾石(建议采用陶粒)。2.3.2筛管直径设计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。具体计算应等于最小充填砾石尺寸的1/2~2/3。若充填砾石选用0.45~1.05mm,则筛管缝隙应为0.23~0.3mm。筛管直径的设计原则是既要尽可能加大直径以增加过流面积,又要在井眼或套管与筛管之间留出足够的环形空间以保证充填层有足够的厚度,使之具有良好的挡砂能力和稳定性。具体讲,筛管的外径应与水平井段内径的环空保证充填砾石的厚度在25mm以上,因此对于埕海一区水平井Ø215.9mm裸眼应选择Ø139.7mm筛管。3井内防砂效果截至2008年6月该工艺已在埕海一区庄海8区块Ng油组水平井应用3井次,成功率100%,有效率100%,平均单井产量198t/d,其中庄海8Ng-H1井最高产量达到410t/d。检测产液中含砂为0,取得了显著防砂效果。施工参数见表2。3.1无伤害kcl法(1)通井刮削,洗井。通井到套管中尾管座圈,坐封位置反复刮削3遍。洗井要求反出液浊度<70NTU,固体含量<0.05%。(2)下入筛管、冲管及封隔器总成等。下入顺序:引鞋、盲管、密封筒、筛管、密封筒、筛管、密封筒、筛管、盲管、插入密封、冲管、转向器、封隔器总成。(3)坐封、酸洗钻杆,配防砂液。选择清洁无伤害KCl溶液,浓度10%,密度1.07g/cm3。采用两极过滤,2μm,浊度<70NTU,(4)充填砾石完井。采用正循环充填,并对施工参数进行实时监控。3.2防砂施工技术(1)庄海8区块储层物性好,属高孔高渗,在钻井过程中容易造成井壁附近及地层深部的污染堵塞,严重影响产能,防砂前必须解除污染堵塞,否则即使防砂成功,也会影响油井的真实产能。所以在进行防砂施工之前,必须进行严格有效的洗井作业。(2)在整个施工过程中要强化油层保护意识,彻底清洗井筒,返出液达到相应的标准是油层保护的一个重要环节。其次要保证施工用液要与油层配伍,选择合理的压井液、携砂液,并彻底过滤和检测,减少机械杂质对油层的堵塞污染,施工管柱用清洗剂、酸液彻底清洗,减少油污等进入地层。同时,对所有下井管柱、筛管、工具的丝扣清除污物后,再上丝扣油,总之,油层保护贯穿于整个施工过程,以尽可能地减少地层污染。(3)防砂施工过程的控制、施工参数的调整都采用了先进和配套的施工参数监测和采集系统。施工中采用了充填管路和循环返回管路两个数据采集系统,可使现场指挥人员随时掌握井下充填状况,合理判断充填完成程度,便于地面的施工用液、用料的准备和应急处理。因此先进的自动化系统也是防砂工艺成功应用的关键。4防砂施工质量控制(1)根据庄海8区块的油藏地质特征,在地层砂粒度分析实验结果的基础上,结合常用的防砂经验法,并考虑