boscan油田的防砂技術(shù)

boscan油田的防砂技術(shù)

一、防砂篩管實驗為了評估兩個油田防止砂層處理的相對有效性，對現(xiàn)場和室內(nèi)進(jìn)行了研究，以優(yōu)化工作成本。第一部分研究是室內(nèi)評價,確定用于獨立完井和礫石充填完井的幾種篩管的相對防砂效率。第二部分研究是對礫石充填完井、獨立完井的篩管相對防砂效率進(jìn)行現(xiàn)場評價。雖然有幾篇論述防砂篩管的論文,但它們均未討論評價篩管的分析方法。本文的室內(nèi)研究采用Chevron-TexacoEPTC開發(fā)的名為“篩管效率(SE)測試”的評價防砂篩管相對性能的方法評價幾種篩管。被測篩管中有一種防砂方法奇特的新型篩管,最近被一著名服務(wù)公司引入該油田。用這種名為“M型篩管”的新型篩管,即本文論述的主題,在Boscan油田的幾口井中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。室內(nèi)評價結(jié)果顯示,所有被評價的篩管與礫石充填聯(lián)合表現(xiàn)出相同的防砂效果。對獨立篩管評價,各自表現(xiàn)出不同的防砂水平。12號篩管的防砂效果最差;而割縫管很快被堵塞。測試結(jié)果確實表明,與其它任何被測試的篩管相比,M型篩管需要較長時間才被“堵塞”,且出砂比較穩(wěn)定,出砂量是壓差的函數(shù)。由于完井的簡單性及基于生產(chǎn)、室內(nèi)試驗結(jié)果,M型篩管被推薦為委內(nèi)瑞拉油田的獨立防砂完井方法。但需要明確的是,礫石充填完井與任何一種被測試的篩管聯(lián)合均表現(xiàn)出最佳防砂效果。二、采砂劑防砂法委內(nèi)瑞拉油田的出砂是由幾種因素造成的。由于缺乏膠結(jié)物和巖石的礦物學(xué)特性,地層疏松。此外,大量的產(chǎn)出水將固體顆粒帶入井筒。采油方法也會引起出砂問題。研究表明,100～400lb/in2的生產(chǎn)壓差就能使地層出砂。用電潛泵采油可使生產(chǎn)壓差達(dá)到klb/in2數(shù)量級,更能使地層出砂。在這種特殊的委內(nèi)瑞拉油田已采用了幾種防砂方法。1996年以前主要采用獨立完井和礫石充填割縫管防砂。1996年以后采用多種阻砂方法的裸眼完井和套管完井,其中包括12和16號全焊接和預(yù)制濾砂管、獨立低粗糙度防砂篩管和優(yōu)質(zhì)全金屬篩管。三、地層金屬網(wǎng)模擬本項研究的目的是,在模擬獨立完井和礫石充填完井中比較幾種篩管的相對防砂性能。被評價的篩管列于表1。A公司的名為“M型篩管”,其中心管上覆有一層不銹鋼金屬網(wǎng),外面是起保護(hù)作用的罩。廣告上介紹說,壓縮金屬網(wǎng)的孔徑為15～650μm,平均225μm左右,平均開口面積為8%～18%。表1中的每種篩管均作為獨立篩管和與礫石充填砂聯(lián)合進(jìn)行評價。礫石充填完井采用美國16/30目砂模擬。研究了委內(nèi)瑞拉油田幾口井的幾種篩析,得到了用于測試的“典型”粒徑分布。本文論述的所有測試中用作樣品的砂子的篩析列于表2。四、篩管效率測試篩管效率測試中,以恒定速率泵注含有已知量模擬地層固體顆粒的流體通過篩管樣品。這些固體顆粒的粒徑分布與被研究地層固體顆粒的粒徑分布相似。在測試中記錄了壓力曲線和重量曲線,壓力曲線即壓力隨時間升高的曲線,重量曲線即不同時間通過篩管樣品的固體顆粒的量。為了更好地理解壓力曲線和重量曲線之間的關(guān)系,開發(fā)了一種稱為SE圖(篩管效率圖)的方法。SE圖表示性能因數(shù)和防砂因數(shù)之間的歸一化關(guān)系。性能因數(shù)、防砂因數(shù)與壓力曲線、重量分析之間的關(guān)系如下:性能因數(shù)=T/Ap防砂因數(shù)=1/Ag性能因數(shù)=Τ/Ap防砂因數(shù)=1/Ag式中T——壓力曲線達(dá)到100lb/in2所需的時間;Ap——壓力曲線下的總面積;Ag——重量曲線下的總面積。防砂因數(shù)越高,篩管阻止砂子通過的效果越好。性能因數(shù)越高,堵塞篩管所需的時間越長。因此高防砂因數(shù)和高性能因數(shù)的篩管能夠更好地防砂且需要較長時間才能被堵塞。處理“堵塞”過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),得到圖1中的篩管效率圖,即所做的篩管效率測試采用的是模擬地層砂。研究篩管效率圖就會發(fā)現(xiàn),篩管與礫石充填砂聯(lián)合獲得的防砂效果最好,其性能因數(shù)大于平均值。圖1中的數(shù)據(jù)也顯示,根據(jù)傳統(tǒng)防砂篩管的防砂要求去衡量,M型篩管不是非常有效。它的低防砂因數(shù)和低性能因數(shù)證明了這一點。理想的篩管需要工作較長時間才被堵塞,且不讓較多砂子通過。隨著壓力升高,M型篩管允許大量砂子通過。這一趨勢反映在性能因數(shù)建立過程之中。采用防砂篩管的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)衡量,篩管效率圖說明任何一種被測試的篩管與礫石充填聯(lián)合均在委內(nèi)瑞拉油田獲得最佳防砂效果。然而,重要的是應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場作業(yè)的需要和篩管性能。對于委內(nèi)瑞拉油田,防砂效果“太好”的篩管可能不具備良好經(jīng)濟(jì)效益所需的壽命。此外,委內(nèi)瑞拉油田采用人工舉升,其現(xiàn)場作業(yè)的特性允許使用讓一些細(xì)小砂粒流入的防砂篩管。根據(jù)委內(nèi)瑞拉油田防砂篩管的標(biāo)準(zhǔn)和采用人工舉升技術(shù)采油這一特性,在獨立完井中推薦使用M型篩管。單獨采用M型篩管完井的井有一有趣的現(xiàn)場觀測結(jié)果,在油井的生產(chǎn)過程中隨著壓差增大,呈現(xiàn)“突發(fā)性”出砂。篩管效率測試結(jié)果有助于理解這一現(xiàn)象。常用優(yōu)質(zhì)防砂篩管上的另一種金屬絲編織網(wǎng)壓力曲線的原始數(shù)據(jù)表明,這種金屬絲編織網(wǎng)的孔喉中值與M型篩管的過濾介質(zhì)非常相似。金屬絲編織網(wǎng)的壓力曲線與預(yù)計的一樣。隨著篩管開始堵塞,壓力曲線逐漸上升。重要的是應(yīng)注意到,壓力曲線比較“平滑”,除只有幾處微小的向下波動外,一直上升到終止點100lb/in2。M型篩管介質(zhì)的壓力曲線也是“劇烈”波動著上升到終止點100lb/in2。此外,圖2是M型篩管介質(zhì)的壓力曲線和重量曲線,說明有非常多的固體顆粒通過篩管。M型篩管介質(zhì)通過大量固體顆粒這一事實并不奇怪。M型篩管的過濾介質(zhì)其孔喉分布差異較大。認(rèn)為向下波動對應(yīng)于因壓差增大篩管的介質(zhì)變形,或篩管介質(zhì)內(nèi)砂拱突然坍塌,造成固體顆?！巴话l(fā)”性通過篩管。這些觀察結(jié)果與油田中采用M型篩管獨立完井的井的生產(chǎn)觀察結(jié)果非常相似。五、絲篩管完井效果分析Boscan油田有幾口井利用無礫石充填的M型篩管完井。事實證明,這一技術(shù)相對簡單,與礫石充填繞絲篩管完井相比具有更好的經(jīng)濟(jì)效果。兩種完井方式均產(chǎn)出可計量的非常細(xì)的砂子;但是安裝了處理砂子的設(shè)備。圖3為采用M型篩管完井和礫石充填繞絲篩管完井的評價結(jié)果。從圖3可以看出,在評價時間內(nèi)兩種完井方式的的產(chǎn)量大致相同。根據(jù)這一評價結(jié)果和這種完井的成本效果,無礫石充填的M型篩管完井是最佳完井方法。六、砂子“噴射狀”篩選試驗1、M型篩管的介質(zhì)需要較長時間才能被“堵塞”,