礫石充填防砂井礫石尺寸設(shè)計(jì)實(shí)例

1、1礫石充填防砂井礫石尺寸設(shè)計(jì)實(shí)例礫石充填類防砂是目前主流的防砂工藝，礫石尺寸設(shè)計(jì)是礫石充填類防砂設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟之一，礫石尺寸的大小會(huì)影響防砂效果和 油氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。較大的礫石尺寸有利于獲得較高的產(chǎn)能，但會(huì)導(dǎo)致地層砂侵入礫石層；相反，較小的礫石尺寸擋砂效果好，但對(duì)油井 產(chǎn)能的影響較大。油氣井防砂領(lǐng)域使用的標(biāo)準(zhǔn)礫石尺寸如表1所示。目前國(guó)內(nèi)外的主要礫石尺寸設(shè)計(jì)方法為三類：第一類：設(shè)計(jì)依據(jù)簡(jiǎn)單，僅依據(jù)地層砂某一特征尺寸的設(shè)計(jì)方法，包括Karpoff、Smith、Tausch&Corley、Saucier等四種設(shè)計(jì) 模型；第二類：信息依據(jù)豐富，基于地層砂篩析曲線的設(shè)計(jì)方法，主要包括DePriester和

2、Schwartz兩種設(shè)計(jì)模型；第三類：基于礫石層孔喉結(jié)構(gòu)模擬的礫石尺寸設(shè)計(jì)方法。上述礫石尺寸設(shè)計(jì)方法均已在中國(guó)石油大學(xué)(華東)研制開(kāi)發(fā)的Sand control Office軟件中實(shí)現(xiàn)。我國(guó)西部某出砂氣田S-14井地層砂為粉細(xì)砂，圖3中的曲線D為其篩析曲線，經(jīng)粒度分析，d10= 0，151 mm，虹。.。8國(guó)，偵.65mm， d70=0.032 mm，d90=0.008mm，分選系數(shù) 2.043，均勻系數(shù) 10.036，標(biāo)準(zhǔn)偏差系數(shù) 0.231。表1油氣井防砂領(lǐng)域使用的標(biāo)準(zhǔn)礫石尺寸第一類設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)結(jié)果如表2所示。使用DePriester方法進(jìn)行礫石尺寸設(shè)計(jì)結(jié)果如圖2所示。設(shè)計(jì)中的取值為：A

3、=5.5，Cmin=1.5，Cmax=3.0，計(jì)算得到系數(shù)B的取值范圍為25.4, 35.9。圖中曲線A、B分別為B取最小值和最大值時(shí)的礫石尺寸分布曲線；曲線C為B取平均值時(shí)得到礫石尺寸范圍曲線， 對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果為礫石尺寸范圍0.2270.560mm，匹配的礫石標(biāo)準(zhǔn)為0.250.42mm。圖2 DePriester方法設(shè)計(jì)礫石尺寸結(jié)果使用Schwartz方法設(shè)計(jì)該井的礫石尺寸，設(shè)計(jì)中的取值為：Cmin=1.2，Cmax=1.5；選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)為d70，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3所示。曲線A、B分別為Cg=Cmin和為Cg=Cmin和時(shí)得到礫石尺寸分布曲線；曲線C為Cg取平均值1.35時(shí)得到礫石尺寸范圍曲線，對(duì)

4、應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié) 果為礫石尺寸范圍0.1600.300mm，匹配表1中的標(biāo)準(zhǔn)礫石尺寸為0.210.25mm。使用孔喉結(jié)構(gòu)模擬法對(duì)該井礫石尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，初步選擇0.250.30mm、0.250.42mm、0.420.58mm、0.420.84mm四種礫石作 為選擇范圍。分別模擬四種礫石的孔喉結(jié)構(gòu)并得到孔喉直徑分布曲線，地層砂的重量分布曲線繪制在一起，如圖4所示。根據(jù)礫石的選 取原則，0.250.30mm、0.250.42mm兩種礫石的孔喉分布曲線與地層砂曲線非常接近并且在其右側(cè)，選擇其中較粗的0.250.42mm礫石作為最終設(shè)計(jì)結(jié)果。0.35-1,1?a.42-D.S41JQ000.100加0圖4孔喉

5、結(jié)構(gòu)模擬法選擇礫石尺寸結(jié)果將全部七種方法的設(shè)計(jì)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。該井實(shí)際施工選擇4060目的礫石進(jìn)行高壓一次充填防砂施工作業(yè)，防砂效果良好， 達(dá)到了阻止地層出砂和穩(wěn)定氣井產(chǎn)量的目的。表2全部方法的設(shè)計(jì)結(jié)果匯總設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)點(diǎn)礫石設(shè)計(jì)結(jié)果(mm)礫石中值GSR標(biāo)準(zhǔn)礫石匹配結(jié)果(mm)Schwartzd700.160-0.3000.2303.530.21-0.25 （6070 目）Smithd500.264-0.3880.3265.010.25-0.30 （5060 目）Karpoffd500.259-0.5180.3895.920.25-0.42 （4060 目）Saucierd500.324-

6、0.3890.3575.500.25-0.42 （4060 目）DePriesterd500.227-0.5600.3946.050.25-0.42 （4060 目）孔喉結(jié)構(gòu)模擬法無(wú)0.250-0.4200.3355.150.25-0.42 （4060 目）Tausch&Corlyd100.604-0.9070.75611.630.42-0.84 （2040 目）2端部脫砂壓裂防砂設(shè)計(jì)實(shí)例端部脫砂壓裂防砂技術(shù)是近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)一種防砂工藝技術(shù)，大大拓展了水力壓裂技術(shù)的應(yīng)用范圍，成為中高滲透油氣層和不 穩(wěn)定松軟地層的有效增產(chǎn)和防砂措施。壓裂充填防砂是在疏松砂巖高滲透油氣層中通過(guò)水力壓裂產(chǎn)生短而

7、寬的裂縫，然后用礫石充填，形成高導(dǎo)流能力的人工裂縫。其工 藝技術(shù)核心是端部脫砂，即當(dāng)水力裂縫長(zhǎng)度和高度達(dá)到預(yù)期值時(shí)，大排量泵入低砂比砂漿，以保證礫石進(jìn)入裂縫后不產(chǎn)生沉降，從而能 夠到達(dá)裂縫周邊前緣后沉積。礫石在裂縫周邊的沉積可以終止裂縫長(zhǎng)度的增加，并增大了裂縫內(nèi)壓力，從而使得裂縫只能在寬度方向增 加，最終形成短而寬的裂縫。從增產(chǎn)的角度講，對(duì)于高滲透地層，增加裂縫導(dǎo)流能力不增加縫長(zhǎng)更有利于提高增產(chǎn)效果。裂縫中充填礫 石形成一條高導(dǎo)流能力的滲濾帶，有效地將地層壓力傳至井底，從而降低了生產(chǎn)壓差，減小了原油的滲流阻力，達(dá)到增產(chǎn)和防砂效果（圖 5）。中國(guó)石油大學(xué)（華東）研制的Sand control O

8、ffice軟件中有疏松砂巖地層端部脫砂壓裂設(shè)計(jì)模塊，如圖6所示。圖6端部脫砂壓裂設(shè)計(jì)模塊某氣田屬于疏松砂巖氣藏，高粘土、高泥質(zhì)、欠壓實(shí)。氣層極易出砂，并且出砂為粉細(xì)砂，經(jīng)過(guò)多年的防砂先導(dǎo)性試驗(yàn)，目前基本 確定了以高壓一次充填、壓裂充填為主的防砂工藝技術(shù)體系。壓裂充填防砂目前主要采用纖維復(fù)合無(wú)篩管壓裂充填防砂工藝。對(duì)于無(wú)篩管纖維復(fù)合壓裂防砂，纖維的選擇是一項(xiàng)十分重要的工作。在纖維材質(zhì)選擇時(shí)要考慮到其在儲(chǔ)層條件下的穩(wěn)定性和強(qiáng)度， 并且從密度因素來(lái)考慮纖維的材質(zhì)，再加上成本方面考慮，選用了特殊的G纖維，實(shí)驗(yàn)確定的纖維復(fù)合體主要由3050目(0.3-0.6mm) 樹(shù)脂涂層砂+1%2%SC-20防砂纖維

9、構(gòu)成。在閉合壓力20.68MPa條件下，復(fù)合體滲透率稍低于石英砂，可見(jiàn)圍壓對(duì)復(fù)合體的滲透率影響不 大。使用Sand control Office軟件，以該氣田某壓裂防砂井為例，進(jìn)行纖維壓裂復(fù)合防砂施工參數(shù)優(yōu)化模擬計(jì)算，施工參數(shù)計(jì)算結(jié)果 結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)設(shè)計(jì)模型中的泵注程序設(shè)計(jì)，加砂濃度輪廓為階梯型變化規(guī)律，如表4所示。該井實(shí)施端部脫砂壓裂防砂施工后，井口 不出砂，產(chǎn)量增幅25%，防砂增產(chǎn)效果良好。表3某井纖維壓裂復(fù)合防砂施工參數(shù)計(jì)算結(jié)果各 稱數(shù)蝎名 稱政據(jù)裂縫形態(tài)垂直梁縫加砂模式線性；U砂造班半長(zhǎng)，m22 3)支撐半長(zhǎng)，m.21-1旅蒿，m23 5wanfi* mm ,1573支擂剖髯仲15 6平均砂比，%20.1壓裂箴用南.必100表4某井纖維壓裂復(fù)合防砂施工泵注程序原工序排重. triVniLn砂比，總砂漿重m3砂.量至衽時(shí)間t擠攜砂被