水平井高壓充填防砂工藝在曙光油田的應(yīng)用

湯程鵬

【摘要】針對(duì)曙光油田稀油區(qū)塊水平井出砂套壞的開(kāi)發(fā)矛盾，根據(jù)油藏的巖石結(jié)構(gòu)特征和完井方式，確定實(shí)施水平井礫石充填防砂工藝，同時(shí)對(duì)水平井礫石充填的施工工藝及施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。該工藝為稀油油藏的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)保障。

【關(guān)鍵詞】水平井 礫石充填 施工工藝 施工參數(shù) 曙光油田

水平井高壓充填防砂技術(shù)是將高精密濾砂管和充填裝置下至油層部位丟手后，下入填砂服務(wù)管柱，采用清潔性攜砂液攜帶礫石，通過(guò)壓裂車(chē)組將礫石攜帶到油層虧空處和濾砂管與套管的環(huán)形空間，在礫石的濾砂和濾砂管的擋砂作用下，形成高強(qiáng)度的防砂屏障，阻止地層砂向井筒內(nèi)運(yùn)移，從而保證出砂油井的正常生產(chǎn)。水平井應(yīng)用管內(nèi)礫石充填防砂技術(shù)后，出砂狀況得到了明顯的抑制，增油效果顯著。

1 不銹鋼精密防砂篩管的研制1.1 結(jié)構(gòu)組成

基管采用API標(biāo)準(zhǔn)中抗壓性能較好的N80油管，其抗破壞壓力達(dá)到100MPa以上，延伸率為2%，徑向可變形量為60%，扭曲變形量為1°/m，彎曲變形量為1°/m。

防砂過(guò)濾層采用不銹鋼絲編織雙層過(guò)濾網(wǎng)和三層導(dǎo)流功能層結(jié)構(gòu)，采用先進(jìn)焊接技術(shù)工藝與基管進(jìn)行焊接。同現(xiàn)有的其它過(guò)濾元件相比，具有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，高拉拔強(qiáng)度，更大的抗擠壓強(qiáng)度、抗腐蝕能力，在油層工作中不易堵塞，有精確的縫隙尺寸、較大的開(kāi)口面積、容易反沖洗等特點(diǎn)。其延伸率、徑向可變形量、扭曲變形量、彎曲變形量均大于API油管。

不銹鋼外保護(hù)套設(shè)計(jì)了側(cè)流孔，在作業(yè)過(guò)程中，能很好地保護(hù)防砂過(guò)濾層，避免下井時(shí)防砂過(guò)濾層損壞導(dǎo)致防砂施工失敗。工作過(guò)程中，防止流體對(duì)防砂網(wǎng)的直接沖蝕破壞。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

復(fù)合防砂過(guò)濾層是防砂篩管的重要組成部分，材質(zhì)和濾孔決定篩管的防砂性能。

（1）采用多層316L不銹鋼精密微孔復(fù)合防砂過(guò)濾層，防砂可靠性高，抗破壞能力強(qiáng)。

（2）過(guò)濾面積大，為割縫篩管和繞絲篩管的10倍，流動(dòng)阻力小。

（3）濾孔穩(wěn)定，抗變形能力強(qiáng)，徑向變形為40%時(shí)，防砂能力不變，滿(mǎn)足水平井使用要求。

（4）濾孔均勻，滲透率高，防堵能力強(qiáng)，便于反洗。

（5）外徑小，重量輕，便于在長(zhǎng)距離水平段上推動(dòng)到位。1.3 技術(shù)參數(shù)

（1）焊接后防砂管的整體抗壓抗拉強(qiáng)度達(dá)到基管強(qiáng)度的90%以上，即不小于90MPa。

（2）過(guò)濾精度為60、80、100、120、

150、200、250、300、350μm。

防砂篩管及配套工具尺寸參數(shù)見(jiàn)表1。

2 充填礫石的篩選

根據(jù)井深和地層砂的粒度中值，確定充填礫石的類(lèi)型和粒徑等參數(shù)。曙三區(qū)油層埋深為950～1700m，壓力梯度為0.019MPa/ m，石英砂滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需要。

粒徑的確定依據(jù)索西埃（Saucier）公式：

D50=（5～6）×d50 （式1）

式中：D50為設(shè)計(jì)礫石的粒度中值，mm；d50為地層砂樣粒度中值，mm。

通過(guò)式（1）確定礫石粒度為0.4～

0.8mm。

3 攜砂液的研制

石英砂密度為1.5g/cm3，在填砂過(guò)程中易脫砂造成砂堵，另外，曙三區(qū)巖芯敏感性評(píng)價(jià)為強(qiáng)水敏，因此，攜砂液不但要具有良好的流變性，而且要和地層配伍。針對(duì)上述問(wèn)題，研制了以胍膠為主劑，助排劑、防膨劑等為添加劑的攜砂液。

3.1 表面張力實(shí)驗(yàn)

通過(guò)攜砂液表面張力的改變，可以降低其在地層孔隙中的毛細(xì)管作用，提高自身的返排能力。在25℃、濃度為1%時(shí)測(cè)攜砂液與其他幾種助排劑的表面張力。攜砂液與高溫驅(qū)油助排劑、重烷基苯磺酸鈉的表面張力接近，低于烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽的表面張力，表面活性比較好。

3.2 礫石沉降速度測(cè)定

在25℃時(shí)，將攜砂液倒入透明圓柱容器里，用鑷子將0.8mm石英砂放入液面2cm處松開(kāi)，讓其自然沉降，記錄石英砂沉降40cm所需時(shí)間，計(jì)算沉降速度為10.1×10-2m/ min，說(shuō)明該攜砂液具有很強(qiáng)的懸浮能力。

3.3 流變性實(shí)驗(yàn)

（1）熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。在剪切速率恒定為145S-1條件下，測(cè)試攜砂液黏度和溫度的變化規(guī)律。溫度從30℃升高到60℃過(guò)程中，黏度從382mPa·s降低為203mPa·s，黏度損失率為47%。

（2）剪切穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)溫度恒定為30℃條件下，測(cè)定攜砂液的黏度與剪切速率的變化規(guī)律。剪切速率為5～145S-1時(shí)，其黏度的變化值為761～262 mPa·s。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，黏度隨著溫度和剪切速率的提高而降低，但是黏度仍保持較高水平，說(shuō)明有很強(qiáng)的攜砂能力。

3.4 黏土礦物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

取曙三區(qū)巖心，分別用蒸餾水、標(biāo)準(zhǔn)地層水、攜砂液為介質(zhì)，在40℃時(shí)，測(cè)定巖心膨脹率。曙三區(qū)的巖心水敏性很強(qiáng)，在蒸餾水情況下，黏土膨脹率達(dá)到22.4%，攜砂液對(duì)黏土膨脹率只有4.3%，對(duì)地層黏土膨脹有一定的抑制作用。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

水平井高壓充填防砂技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)4口井，防砂后均正常生產(chǎn)，有效解決了射孔完井方式水平井的出砂問(wèn)題。措施前4口井平均沖砂檢泵周期為27.5d，防砂后正常生產(chǎn)229.1d，和措施前相比油井沖砂檢泵周期延長(zhǎng)201.6d。平均單井日產(chǎn)液增加10.6t/d，日產(chǎn)油增加5.3t/d。階段措施增油3788.9t，平均單井增油1894.5t。

5 結(jié)論

（1）水平井新型防砂管柱和充填工藝能夠?qū)崿F(xiàn)水平段管內(nèi)充填，有效解決了水平井防砂的瓶頸性技術(shù)難題。

（2）水平井高壓充填防砂技術(shù)利用濾砂管的擋砂作用和篩管與套管環(huán)空礫石的濾砂作用，可有效阻止地層砂向井筒內(nèi)運(yùn)移，保證了出砂油井正常生產(chǎn)。

（3）采用水平井高壓充填防砂技術(shù)后，提高了近井地帶的導(dǎo)流能力，增加了油井產(chǎn)能。

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