水平井的防砂篩管研究

水平井的防砂篩管研究

一、儲試巖石及儲層河口采油廠油藏種類豐富，其中邊緣下淡水干儲油藏一定比例。太平油田沾18塊含油層系為館陶組下段,含油面積3.0km2,地質儲量775×104t,孔隙度為33.8-34.3%,滲透率為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,該塊巖性為含礫砂巖、砂巖或粉砂巖,粒度中值0.22mm,屬于疏松砂巖稠油油藏。由于該油藏邊底水較活躍,采用直井含水較高,針對邊底水疏松砂巖稠油油藏水平井套管射孔完井管內防砂投產(chǎn)后產(chǎn)量低,油層潛能難以發(fā)揮的問題,開展水平井完井、防砂技術研究,最大限度解放油井潛能,提高區(qū)塊的采收率,實現(xiàn)該類油藏的高效開發(fā)。二、水平井井鉆管的形成和砂漿井的形成1.充填地層均勻性系數(shù)根據(jù)沾18塊的地層砂樣進行粒度分析及分選性研究,平均粒度中值D50=0.23-0.26mm。,屬于中砂、細砂地層。均勻性系數(shù)c=3.63-4.33。為非均勻砂(見圖1、圖2)。(1)模擬實驗地層模型在對沾18塊地層砂粒度分析的基礎上實驗設計篩網(wǎng)孔徑為140目、120目、100目、80目、60目、40目、30目。對該塊油層做了不同篩網(wǎng)孔徑不同流量下的出砂模擬實驗。模擬巖心圍壓2MPa,1%KCL鹽水測定。每個流量的測量時間為4個小時。模擬水平井產(chǎn)量為20m3/d、40m3/d、60m3/d。從實驗結果看,篩網(wǎng)孔徑在149μm以下時,可以認為基本擋砂(見圖3)。(2)流量目的確定把該塊地層散砂混合后使用,模擬水平井產(chǎn)量為20、40、60m3/d。篩網(wǎng)設計取80目、100目、120目。交替進行,每個流量測1個小時。反復交替3次。實驗時間共9個小時。從實驗結果來看,篩網(wǎng)孔徑在177m以下的雙層篩網(wǎng),篩網(wǎng)孔徑在249m以下的三層篩網(wǎng),可以認為基本不出砂(見圖4、圖5)。(3)實驗井的水平井規(guī)模把該塊地層散砂混合后使用,模擬水平井產(chǎn)量為20、40、60m3/d。篩網(wǎng)設計取177μm篩網(wǎng)和210μm篩網(wǎng)作為過濾網(wǎng),取841μm篩網(wǎng)作為擴散網(wǎng),完全模擬廠家生產(chǎn)的精密微孔復合防砂篩管實際篩網(wǎng)結構。實驗設計模擬水平井產(chǎn)量為20、40、60m3/d。交替進行,每個流量測1個小時。反復交替3次。實驗時間共9個小時(見表1、表2)。實驗表明,擋砂精度177μm的精密微孔復合防砂篩管完全能夠防住地層出砂,擋砂精度210μm的精密微孔復合防砂篩管也完全能夠防住地層出砂,考慮到稠油地層和產(chǎn)品精度范圍,確定使用擋砂精度為200μm的精密微孔復合篩管作為沾18區(qū)水平井的防砂篩管。2.18噸平井井井完井方法、成本預測和井設計(1)裸眼井下金屬篩管完井根據(jù)油藏地質資料、完井方法選擇補充參考及井壁穩(wěn)定與出砂預測,優(yōu)選出可以采用的完井方法為:裸眼井下礫石充填完井、裸眼金屬氈篩管完井、裸眼金屬纖維篩管完井。但由于裸眼井下礫石充填完井施工復雜,裸眼內完全充填礫石沒有保證,再結合前期使用的套管內下金屬氈篩管完井的效果很差,所以采用精密微孔復合防砂篩管完井。(2)水平井段生產(chǎn)壓差分布從上述結果來看,如果地下原油粘度大于500mP.s,其天然產(chǎn)能將不會很高。而從水平井段長度與產(chǎn)能的關系來看,該層水平井段長度以200-250米為宜。從上述結果來看,如果地下原油粘度大于500mP.s,其防砂篩管完井產(chǎn)能將不會很高。以水平井段長度200米、地下原油粘度500mP.s、生產(chǎn)壓差4Mpa時的產(chǎn)量僅有27.28m3/d。反之,水平井段長度200米、地下原油粘度250mP.s、生產(chǎn)壓差4Mpa時的產(chǎn)量則有54.56m3/d。不同篩管、盲管長度比例和組合結構水平井段生產(chǎn)壓差分布研究根據(jù)水平井筒內流動特性建立三種模型:篩管完井水平井筒內單相液流壓降計算模型、水平井油藏內滲流模型的建立、耦合數(shù)學模型的建立,利用上述模型計算。同時考慮篩管的影響,取篩管:盲管=1:1,2:1;全部篩管?？紤]最惡劣的條件:即篩管外井眼環(huán)空全部充填滿氣層產(chǎn)出砂的影響。考慮鉆井污染表皮系數(shù)基數(shù)為3。計算均取平均水平井長度為200米。設計平均生產(chǎn)壓差為4.0Mpa,配產(chǎn)19.33m3/d。三種篩管組合形式下,水平井內生產(chǎn)壓差的分布區(qū)別很小;從水平井產(chǎn)能、水平井段內生產(chǎn)壓差分布綜合考慮,結合勝利油田的實際情況,完井管柱全部采用篩管完井方式(見圖6)。(3)油層分段完井技術該技術是利用裸眼封隔器、分級箍、盲板、洗井閥等特殊完井工具在水平井造斜段實現(xiàn)注水泥,根據(jù)油藏情況利用裸眼封隔器和大通徑篩管對油層部位進行分段完井的一項完井技術。完井時,首先對造斜段注水泥固井,然后鉆除固井盲板最后下入洗井酸化脹封管柱,對油層進行洗井和酸化,解除油層污染,溝通油流通道,脹封水平段分段封隔器,實現(xiàn)水平井造斜段注水泥加篩管完井(見圖7)。(4)技術的研究和應用1室內灌漿解堵試驗疏松砂巖油藏水平井篩管完井,由于大部分水平井段在油層中鉆進,油層段采用裸眼篩管防砂完井,所以在完井時需要解除鉆井形成的泥餅。在完成酸液配方研究的基礎上,進行了室內泥漿解堵試驗。試驗包括泥漿性能測定、酸液評價、原油和酸液的配伍性、暫堵劑在原油中的溶解性能。通過室內實驗研究,確定酸液體系為復合酸+稠油清洗劑+防膨劑+暫堵劑的酸液體系,處理每方泥漿所用酸液8.15m3。2復合濾砂管井管井完井和洗井過井為了酸洗泥餅更加徹底,在完井套管柱上配套多功能洗井閥,酸洗管柱帶密封插管和洗井封隔器,實現(xiàn)篩管與地層環(huán)空替泥漿、酸洗濾餅,解除鉆井泥漿污染。2砂層,水平井段長150m,根據(jù)油藏特點和油井開發(fā)方案,在該井油層段下入精密微孔濾砂管進行裸眼防砂完井。完井方式優(yōu)選為套管為φ177.8mmN80鋼級壁厚9.19mm套管,濾砂篩管基管采用直徑為φ177.8mm壁厚為9.19mm鋼級為N80的套管。基管鉆Φ10mm孔,孔密為200孔/m,擋砂精度0.20mm。完井時先下入精密微孔濾砂管,然后在濾砂管頂部下入兩級膨脹式封隔器和分級箍,對濾砂管頂部進行注水泥固井(水泥返高至井口)。固井完畢后鉆除固井盲板,進行洗井酸化作業(yè),洗井酸化采用優(yōu)質完井液80m3、暫堵酸洗體系30m3,作業(yè)過程中泵壓由3.5↓0↑3MPa,酸洗施工達到設計要求。投產(chǎn)后日液12.6t,日油12.0t,含水5%,年產(chǎn)油3123.2噸,效果十分顯著。(5)礦場試驗沾18-P5井為2007.1月新投的水平井,生產(chǎn)層位Ng下三、篩管完井的經(jīng)濟效益自2007年以來,沾18塊水平井篩管防砂完井17口,成功率100%。平均單井日產(chǎn)29.7m3*18.7m3*37.2%,取得了令人滿意的應用效果。與套管射孔防砂完井相比,篩管完井可減少近井污染和流體流入井筒阻力、增大油井泄油面積,更大限度發(fā)揮油井潛能,提高油井產(chǎn)能,防砂篩管完井先期投入少,后期投入費用少,單井可以節(jié)約費用50余萬元,經(jīng)濟效益更為顯著。特別是篩管擋砂精度的優(yōu)選可以實現(xiàn)擋砂排砂相結合,可以有效解決濾砂管堵塞問題。四、精密微孔復合防砂篩管出砂工藝1.研究了沾18井的地層砂粒度分布,確定了該井Ng下的粒度中值D50=0.26mm,屬于中砂地層。均勻性系數(shù)C=3.63,為非均勻砂。2.對沾18塊的地層砂粒度分布不同篩網(wǎng)孔徑下的出砂規(guī)律進行研究,確定了雙層篩網(wǎng)下?lián)跎熬葹?77μm以下不會出砂,三層篩網(wǎng)下?lián)跎熬?49μm以下不會出砂。模擬石油大學生產(chǎn)的精密微孔復合防砂篩管實際篩網(wǎng)結構的實驗表明,擋砂精度177μm(0.177mm)的精密微孔復合防砂篩管完全能夠防住地層出砂;考慮到沾18塊地層原油為稠油,確定采用擋砂精度為