渤海油田稠油油藏膠結(jié)規(guī)律研究

渤海油田稠油油藏膠結(jié)規(guī)律研究

1裸眼內(nèi)下入特殊篩管適度防砂完井技術(shù)適度防砂技術(shù)是將油層段下的專用砂管引入特殊的過濾管，并相應(yīng)地放大防砂粒的路徑。在生產(chǎn)過程中，小于一定粒度的地層砂被允許進(jìn)入井筒，通過手動上升法將砂粒上升到地板上，進(jìn)行分離和處理。通過將近井筒帶的細(xì)小砂粒產(chǎn)出,對地層進(jìn)行“卸載”,引起井眼周圍地層發(fā)生剪切膨脹直至剪切破壞,破壞鉆完井過程中形成的損害帶,在近井地帶形成“蚯蚓洞”,疏通滲流通道,提高近井眼地層的滲透率。在砂橋形成后,還可通過壓力激動破壞砂橋,重新形成砂橋的過程中有利于細(xì)小砂粒的產(chǎn)出和“蚯蚓洞”向深部地層發(fā)展,使地層“滲透強化”。裸眼內(nèi)下入特殊篩管適度防砂完井技術(shù)是指在水平分支井、水平井和常規(guī)定向井的油層段不下套管,不固井,而是直接下入特殊篩管進(jìn)行防砂作業(yè)。套管射孔簡易防砂完井技術(shù)是適度防砂完井技術(shù)的靈活應(yīng)用,即對油層套管進(jìn)行射孔,然后下入特殊篩管進(jìn)行適度防砂作業(yè)。2水平分段井cf1井渤海稠油油田的水驅(qū)采收率僅為18%～25%,有些油田甚至更低。針對該現(xiàn)狀,中國海洋石油總公司于2002年4月提出了“鉆井壓裂、適度防砂”技術(shù)。2002年9月,渤海第一口用“鉆井壓裂適度防砂”技術(shù)完成的水平分支井綏中36-1油田CF1井順利投產(chǎn),日均產(chǎn)量160m3左右,高于鄰井平均日產(chǎn)量的5～6倍。經(jīng)過幾年的應(yīng)用,該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一套獨立的完井技術(shù)。該技術(shù)最初應(yīng)用在水平分支井的裸眼完井中,之后又在多口水平井和常規(guī)定向井的裸眼中進(jìn)行了使用。在旅大油田群和南堡35-2油田的開發(fā)中,適度防砂技術(shù)又在套管射孔簡易防砂完井中得到了推廣應(yīng)用。3儲層砂樣分析及防砂精度確定適度防砂技術(shù)是建立在儲層砂樣精細(xì)分析及出砂預(yù)測、配套地面設(shè)備的處理能力以及以往防砂經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上的,其技術(shù)原理是根據(jù)正確的儲層粒度分析,并考慮地面設(shè)備處理出砂的能力確定防砂篩管的擋砂精度,允許地層內(nèi)的細(xì)粉砂或者黏土顆粒隨油流產(chǎn)出,在滿足地面設(shè)備處理能力的同時,又能保證產(chǎn)量的最大化(如圖1所示)。其中,儲層砂樣分析及防砂精度的選擇是適度防砂的關(guān)鍵。適度防砂精度取決于井下舉升設(shè)備的舉升能力和地面采油流程的處理能力。防砂粒徑太小就失去了適度防砂的意義,而防砂粒徑太大則地層出砂可能就會很嚴(yán)重,井下舉升設(shè)備和地面采油流程難以承受。渤海第一口適度防砂井SZ36-1-CF1井所選用的防砂精度相當(dāng)于礫石粒度中值是地層砂粒度中值的6～8倍,后面完成的大部分適度防砂井也沿用了這種防砂精度。適度防砂用特殊篩管的防砂精度的選擇程序為:首先按照礫石充填防砂選擇礫石的方法選擇出適用的充填礫石,然后選擇出與此充填礫石的防砂精度相對應(yīng)的特殊篩管。具體步驟如下:1)根據(jù)靶點相鄰井地層取心作地層砂粒度分析,求得地層砂樣粒度中值d50。2)根據(jù)公式D50=(6～8)×d50計算出工業(yè)礫石的粒度中值D50。3)根據(jù)D50選擇出對應(yīng)的工業(yè)礫石的篩目數(shù)。此篩目數(shù)的工業(yè)礫石所對應(yīng)的防砂精度就是適度防砂用的特殊篩管所應(yīng)該選用的防砂精度。另外,在選擇適度防砂用特殊篩管的防砂精度時,可以借鑒相同區(qū)域其他井在適度防砂時所使用的防砂精度和經(jīng)驗。4金屬網(wǎng)布結(jié)構(gòu)的特點適度防砂用特殊篩管的結(jié)構(gòu)和防砂原理對于適度防砂的效果有很重大的影響,渤海油田適度防砂用的特殊篩管主要有兩種:一種是金屬棉蠕動篩管,另一種是金屬網(wǎng)布復(fù)合篩管。金屬棉蠕動篩管的結(jié)構(gòu)如圖2所示,這種篩管以優(yōu)質(zhì)無縫鋼管做基管,兩端為絲扣自由連接,在基管上鉆階梯孔。濾砂室與基管階梯孔采用螺紋連接,提高抗拉、抗扭和抗擠強度。過濾單元獨立,流壓損失小。金屬棉蠕動篩管以不銹鋼金屬纖維作為過濾介質(zhì),過濾介質(zhì)是一種耐腐蝕、耐高溫金屬材料,過濾精度根據(jù)適度防砂的技術(shù)原理確定。從總的情況看,縫隙大小與纖維的堆積緊密程度有關(guān),纖維堆積越緊密,纖維間縫隙就越小,其吸附力也就越大。金屬棉蠕動篩管防砂的主要原理就是利用這一縫隙擋砂,通過控制金屬纖維間縫隙大小達(dá)到防砂的目的。金屬棉過濾介質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)決定了其具有如下特點:1)防砂適用范圍廣,對地層砂的粒度分布范圍不太敏感。2)具有自潔功能,細(xì)小顆粒易通過。即使被堵塞,也不會在平面上堵死流動通道。3)具有自修復(fù)功能,在壓差較大的情況下,部分大顆粒被“擠出”,因金屬絲的彈性,其原有的形狀很容易恢復(fù)。4)平面上過流面積可能較小,但立體過流面積較大。5)受井眼的狗腿度影響較小,不會因為篩管彎曲而導(dǎo)致防砂失效。金屬網(wǎng)布復(fù)合篩管的結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種篩管以編織網(wǎng)作為過濾介質(zhì),具有如下特點:1)因為是網(wǎng)狀平面結(jié)構(gòu),決定了其防砂適用范圍窄,對地層砂的粒度分布范圍很敏感,要么防得太死,要么大量出砂。2)易堵塞:細(xì)小顆粒很容易通過,但大的顆粒或匹配剛好的顆粒易變形堵塞網(wǎng)格空間,造成過流面積隨生產(chǎn)變得越來越小。3)篩網(wǎng)的網(wǎng)格易被沖蝕而變大,致使防砂精度發(fā)生變化。4)平面上過流面積較大,但不存在立體過流面積。金屬棉蠕動篩管因其特殊的結(jié)構(gòu),決定了其性能要明顯優(yōu)于金屬網(wǎng)布復(fù)合篩管,實際使用情況也證明了這一點,凡是使用金屬棉蠕動篩管的適度防砂井在適度防砂能力和產(chǎn)能等方面均表現(xiàn)出了良好的效果,但使用金屬網(wǎng)布復(fù)合篩管的適度防砂井中則有較大比例的井產(chǎn)能較低,出砂失控。5適當(dāng)?shù)目股凹夹g(shù)的相關(guān)措施5.1開井狀況和開井方案對于礫石充填完井或者壓裂充填完井的井,近井地帶已經(jīng)壓實,啟泵排液或投產(chǎn)時地層不存在卸載的問題,而對于適度防砂完井來說,由于防砂特殊篩管與井壁之間存在一定的空間,因此,開井投產(chǎn)時,地層在液柱壓力作用和流體流動時的拖拽作用下,就會坍塌和剪切破壞,即地層卸載,同時也存在微粒運移。地層微粒的運移對生產(chǎn)壓差非常敏感,并具有“可控性”和“自穩(wěn)定”趨勢,即每次改變生產(chǎn)壓差后均會發(fā)生出砂量瞬時增大,而后又趨于平穩(wěn)。一旦油嘴開啟過大,引起生產(chǎn)壓差超過臨界值后,油井出砂將發(fā)生“失穩(wěn)”,出砂量維持在高水平運行。因此對于應(yīng)用適度防砂技術(shù)完井的井,投產(chǎn)時應(yīng)變頻啟泵,控制油嘴尺寸和生產(chǎn)壓差盡可能小,保證地層內(nèi)的顆粒能夠有序運移,順序通過特殊篩管,形成有利砂橋,達(dá)到適度防砂的目的。每變換一次工作制度,都穩(wěn)定生產(chǎn)一段時間,以確保地層內(nèi)的微粒運移重新有序排列后再變換工作制度,通過多次調(diào)整頻率和穩(wěn)定生產(chǎn),達(dá)到最優(yōu)工作制度,從而保證油井壽命,提高最終采收率。渤海油田適度防砂井常用的開井投產(chǎn)方案是:1)油嘴?4.0mm,變頻30Hz啟泵,調(diào)整油嘴,控制生產(chǎn)壓差在0.5MPa以下,取樣化驗,含油達(dá)到80%以后,穩(wěn)定生產(chǎn)48h,使細(xì)小的砂粒流出,疏通流動通道,逐漸形成穩(wěn)定的砂橋;2)提高頻率至35Hz,調(diào)整油嘴,控制生產(chǎn)壓差在0.6MPa以下,穩(wěn)定生產(chǎn)48h,使已形成的砂橋不致遭到破壞,穩(wěn)固已經(jīng)形成的砂橋;3)提高頻率至40Hz,調(diào)整油嘴,控制生產(chǎn)壓差在0.7MPa以下,穩(wěn)定生產(chǎn)36h;4)提高頻率至45Hz,調(diào)整油嘴,控制生產(chǎn)壓差在0.8MPa以下,穩(wěn)定生產(chǎn)24h;5)提高頻率至50Hz,調(diào)整油嘴,控制生產(chǎn)壓差在1.0MPa以下,穩(wěn)定生產(chǎn)12h;6)切換至工頻運行。5.2砂位的觀察對于適度防砂井,含砂小于0.05%時可視之為正常生產(chǎn)井;若含砂大于0.05%,則應(yīng)調(diào)小油嘴或降低頻率,同時加密取樣分析,連續(xù)觀察出砂狀況;若調(diào)小油嘴后含砂仍持續(xù)上升,應(yīng)考慮關(guān)井,等待下一步的處理措施。5.3適度含砂井砂井1)下入防砂管柱前要徹底清潔井眼,有效除去鉆井液中的巖屑,防止堵塞篩管。2)防砂管柱上要合理安放扶正器,以保證篩管居中,減小篩管下入過程中因刮擦井壁而被堵塞的可能性。3)優(yōu)選機(jī)采方式:電潛離心泵對砂敏感,不適用于稠油井;電潛螺桿泵適合于稠油和含砂井的開采,但排量較小,不適用于大斜度井。4)優(yōu)化生產(chǎn)管柱:由于適度防砂井生產(chǎn)初期會有砂產(chǎn)出,為了避免生產(chǎn)管柱被砂卡住,初期生產(chǎn)時不應(yīng)該下入分采管柱。5)地面采油流程要與適度防砂技術(shù)相配套,應(yīng)該具備處理適度含砂原油的能力。6)在生產(chǎn)期間如果停泵,要及時重新啟泵,或者及時洗井,將生產(chǎn)管柱內(nèi)的砂子及時清洗出來,否則停泵時間過長砂子會沉積下來堵塞生產(chǎn)管柱,致使重新啟泵困難,或者堵塞洗井通道,無法洗井。7)停泵之后重新啟泵時應(yīng)該用變頻器逐步緩慢提高頻率,如果直接工頻啟泵,會造成壓力激動,破壞地層已經(jīng)形成的“蚯蚓洞”結(jié)構(gòu),甚至破壞篩管,導(dǎo)致大量出砂。8)為了更好地控制生產(chǎn)壓差,適度防砂井最好在井內(nèi)下入井下壓力計等壓力監(jiān)測設(shè)備。9)由于適度防砂井在初期生產(chǎn)時及在后期生產(chǎn)期間停泵后重新啟泵時均需要用變頻器進(jìn)行拖帶,所以應(yīng)該配備變頻控制系統(tǒng)。6適度防砂完井1)裸眼內(nèi)下入特殊篩管的適度防砂完井方式由于油層段未進(jìn)行固井,無法實現(xiàn)分層開采。這種完井方式盡管可以下入裸眼封隔器進(jìn)行分層,但封隔效果是否理想還需要長期檢驗,因而不適用于油、氣、水關(guān)系比較復(fù)雜的井。2)特殊篩管在經(jīng)過泥巖段時容易被堵塞,如果油層段泥巖夾層太長,則不適宜采用裸眼內(nèi)下入特殊篩管的適度防砂完井方式。3)套管射孔簡易防砂的適度防砂完井方式不受油、氣、水關(guān)系和泥巖夾層的影響,可以進(jìn)行分層開采。4)適度防砂完井方式不適用于產(chǎn)液量太低的井,如果產(chǎn)液量太低,則因為地層砂不易被攜帶出井筒而不能維持長期生產(chǎn)。7適度防砂完井技術(shù)適度防砂理論的提出打破了對地層砂“防死”的傳統(tǒng)觀念,為渤海油田稠油油藏的有效開發(fā)開辟了新思路。自2002年9月在SZ36-1-CF1井首次應(yīng)用并獲得成功以來,通過幾年的發(fā)展,適度防砂完井技術(shù)已經(jīng)作為渤海稠油疏松砂巖油藏開發(fā)的有效手段得到了推廣,有效降低了地層污染,大大減小了表皮系數(shù),提高了油井產(chǎn)能,由此導(dǎo)致了渤海油田第一口千方井(LD10-1-A11井)的誕生。由于不需要進(jìn)行礫石充填,不需要龐雜的地面防砂設(shè)備和眾多的防砂人員,不會砂卡防砂工具,降低了作業(yè)風(fēng)險,簡化了完井程序,節(jié)省了作業(yè)時間,節(jié)約了油田開發(fā)成本。8適度防砂