稠油有限出砂冷采生产管柱的设计

稠油有限出砂冷采生产管柱的设计

油藏砂井的开采方法一般包括防砂开采和冷开采。防砂开采方法把一般只用于低粘度的稠油冷采和高粘度的稠油热采中。出砂冷采方法把地层流体和随流体一起运移的油层砂都采出来,在地面进行脱砂。这种方法能够大大的提高稠油冷采的单井产能。但是,对于含有边底水的稠油油藏,采用常规的出砂冷采方式则容易引起底水锥进和边水的过早突破,造成油井过早水淹。因此,本文针对苏丹某区块油藏特点和开发现状,提出利用边底水能量,采用“有限出砂冷采”的方式,即有选择地出砂生产,避免防砂与出砂冷采的不利因素,充分利用二者的有利因素,改善近井地带的油层物性,充分发挥油层产能,提高冷采效果。一、原油渗流速度测量方程有限出砂冷采要求排出细粉砂,保留粗粒砂。在近井地带和筛管与油套的环形空间内形成高渗透带的理论依据如下:V=r2ΔP8μL(1)V=r2ΔΡ8μL(1)式中:V—流体流动速度;r—砂粒之间的孔隙直径;μ—流体粘度;ΔP—孔隙两端压差;L—孔隙长度。由式(1)可知孔隙直径减小,原油流动速度呈二次方下降,即细粒砂堆积形成的小孔隙使原油的渗流速度降低较大。因此应在原油流动速度超过油层临界速度的范围内,依靠稠油携砂能力从近井眼地带中排走油层细粒砂,改善近井地带油层物性。二、有限砂冷开采生产管柱的主要参数设计有限出砂冷采生产管柱由悬挂封隔器、割缝筛管、扶正器、沉砂皮碗、连接短节和引鞋皮碗等部件组成,其中主要工具割缝筛管参数设计如下。1.割缝筛管缝宽缝宽是割缝筛管防砂技术中一个十分重要的参数,当不用砾石填充层挡砂而使用割缝筛管直接进行防砂时,割缝筛管的缝宽必须根据阻挡的地层砂大小合理选择,Coberly的割缝筛管缝宽标准为:δ=2D10(2)式中:δ—割缝筛管缝宽;D10—允许质量分数为90%的地层砂样通过的理论筛眼尺寸。2.井壁或井壁油层割缝筛管的面密度是指每米割缝筛管的有效割缝面积。割缝筛管面密度的设计依据地层砂粒径、油层的完善程度及采油强度。设计原则:在割缝筛管强度要求下,割缝筛管与井壁或者油套之间充满地层砂或砾石后,面密度应不小于每米油套射孔孔眼的面积。实际应用中,考虑到割缝筛管缝隙的堵塞等现象,在满足强度要求的条件下,一般取面密度为每米油套射孔孔眼面积的1~3倍。三、油藏有限砂冷采集价值的模拟研究1.水a油藏苏丹某区块油藏已经投入开发,主力油层为A和B层,储层为胶结疏松砂岩,埋藏深度1200~1400m,产层有效厚度11.3~62.6m,油层压力11.1~12MPa,油层温度为62℃~64℃,孔隙度29.1%~32.3%,渗透率2041~3061×10-3μm2,原始含油饱和度60%~70%,地面原油密度0.91~0.94g/cm3,油藏条件下原油粘度225~753mPa·s,API度18°~22°,原油的溶解油气比1.0m3/m3,饱和压力0.65MPa,其中B油藏储量占该油田储量的80%,是一个具有强底水、局部发育纯泥岩隔夹层的块状砂岩油藏,而A油藏为一个带边水的层状油藏。2.生产动态历史拟合应用PGI公司的4相出砂冷采数值模拟软件,根据油藏静态参数及生产动态,建立了全区块非均质三维地质模型、。采用了变网格距,网格节点数138×38×32=167808。对全区块及单井进行了生产动态历史拟合,拟合时间为2003年11月13日~2005年4月30日。拟合范围是已投产的22口稠油生产井。主要拟合指标是各井的日产油量、累计产油量以及全油藏的累计产油量。历史拟合结果很好,误差均小于1%(见图1)。3.对有限砂采冷开采影响因素的分析及开发指标的预测3.1边底水体积的确定由于该油藏具有非常活跃的边底水,而且与油层连通相对较好,因此,边底水将是影响有限出砂冷采的一个重要因素。在历史拟合基础上,分别模拟了边底水体积分别为油藏体积的5倍、10倍、40倍以及无限大条件下有限出砂冷采的开发效果。如表1所示,从表1可以看出,采用有限出砂冷采时,边底水体越大,在相同的生产时间点油藏压力越大,采出程度越高;同时,含水率上升速度较慢。因此,采用有限出砂冷采开发时,边底水的突破将明显滞后,边底水的存在也起到了补充油藏能量的作用。3.2冷采动力场所模拟结果在上述研究的基础上,针对该油藏的油藏特点,对比分析了该油藏常规防砂冷采及有限出砂冷采的开发效果。模拟结果表明,采用有限出砂冷采方式,20年内的采出程度为24.7%;而采用常规防砂冷采方式,20年内的采出程度为14.4%。有限出砂冷采方式的采出程度较常规防砂冷采高10.3%。因此,该油藏采用有限出砂冷采可以得到较好的开发效果。四、矿场试验,效果良好在对有限出砂冷采机理分析及数值模拟可行性研究的基础上,选取该油藏新完钻的一口井作为试验井,对该井的生产管柱进行了有限出砂冷采工艺设计,并进行了矿场试验,在矿场试验成功的基础上,对全区块的生产井采用有限出砂冷采方式开发,截止到2005年12月31日,开发效果良好。1.下b油层管道试验井为新开发井,挂尾管完井,完钻井深1350m,上部A油层套管外径244mm,内径222.7mm,钢级N80;下部B油层套管外径139.7mm,内径124.3mm,在下部油层实施有限防砂完井。上下油层段总有效厚度54.7m,射开厚度4l.7m。2.井用液配制施工层段:1245.3~1300.0m;厚度:54.7m。施工用液:压井液及洗井液。割缝筛管的选择:对油层砂粒度中值进行分析、计算后选择割缝筛管的缝宽为3种规格:0.7mm、1.0mm和1.5mm。3.挂井后入井管柱管柱试验井在完成压井、提管柱、探砂面、冲砂、通井、刮削、洗井等井筒准备工作后,下入有限出砂冷采井完井管柱(图2),在地面投入∅57钢球,稳步打压至22MPa后压力降至0MPa,悬挂器脱挂成功。4.提高转速试验井投产初期采取较低工作制度(螺杆泵转速50r/min),日产油42.45m3,出砂量低于0.02%,达到微量出砂的程度。此后逐渐提高转速至72r/min,日均产油55m3,基本无砂。继续提高螺杆泵转速到171r/min,日产油量上升到130m3。基本保持含砂0.02%,达到单井出砂低于0.03%的标准,能够保证油井产能的正常发挥。5.效果好在试验井取得良好开发效果的基础上,对该区块所有的生产井进行了有限出砂冷采施工,也都取得了很好的效果。截至到2005年12月31日,整个油区已累积生产稠油101×104m3,累积产水1.86×104m3,累积产砂220m3,累积含水率1.8%,累积含砂率0.021%,采出程度1.83%,20口稠油井平均单井日产油105m3,高于原方案设计的100m3/d。五、稠油有限防砂带(1)稠油油藏采用有限出砂冷采开采,能够有效地控制地层出砂,地层出砂程度始终保持在0.03%左右,同时又能保证油井产量。(2)对于含油活跃边底水的稠油油藏,采用有限出砂冷采开