篩管擋砂性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置研制與應(yīng)用

伊西鋒，董建國(guó)，劉永順，任家敏，呂瑋

（勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257000）＊

水平井裸眼防砂完井一體化技術(shù)自2007年開(kāi)始在勝利油田進(jìn)行了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。篩管是該技術(shù)的關(guān)鍵工具，具有過(guò)濾面積大、滲透率高、防堵能力強(qiáng)、強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已在1200多口水平井上成功應(yīng)用，為油田的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)［1］。隨著篩管在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，逐漸暴露出2個(gè)方面的問(wèn)題。

1）篩管擋砂粒徑的選擇主要依靠經(jīng)驗(yàn)，如果粒徑選擇過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致防砂失效，油井出砂；如果粒徑選擇過(guò)小，則容易導(dǎo)致篩管堵塞，油井不產(chǎn)液。

2）缺乏篩管擋砂性能評(píng)價(jià)方法，沒(méi)有合適的試驗(yàn)裝置來(lái)模擬篩管現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況［2－4］。

針對(duì)以上問(wèn)題，筆者進(jìn)行了篩管擋砂性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置的研制，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)為篩管的設(shè)計(jì)和選擇提供依據(jù)，有效地提高了篩管的應(yīng)用效果。

1 試驗(yàn)裝置

1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)流程

試驗(yàn)系統(tǒng)由注入泵、高壓管線、集散器、模擬筒、數(shù)據(jù)采集器等組成，流程如圖1。由注入泵產(chǎn)生帶壓液體，通過(guò)集散器分散后注入模擬筒內(nèi)部，在篩管外部形成各個(gè)方向的液體注入，液體通過(guò)篩管后從模擬筒流出進(jìn)入混液池過(guò)濾，過(guò)濾后的液體重新進(jìn)入注入泵，完成循環(huán)。

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)流程

1.2 模擬筒

模擬筒結(jié)構(gòu)如圖2，高620 mm，內(nèi)徑313.6 mm，外徑339.7mm，耐高壓、耐腐蝕，設(shè)計(jì)承壓20 MPa，內(nèi)部可以安裝各種篩管試驗(yàn)件。篩管試驗(yàn)件外填滿模擬的地層砂，可有效模擬真實(shí)地層。在模擬筒內(nèi)壁設(shè)計(jì)有分流濾網(wǎng)，能夠充分模擬油井的徑向流動(dòng)。

圖2 模擬筒結(jié)構(gòu)

1.3 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)由壓力傳感器，電磁流量計(jì)傳感器，壓力表、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)等組成，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。

1）地層壓力流量測(cè)量根據(jù)試驗(yàn)要求，測(cè)量地層壓力、篩管內(nèi)外壓力、流量等隨時(shí)間的變化，其數(shù)據(jù)采集流程如圖3所示。

2）砂流量測(cè)量在儲(chǔ)液池對(duì)流出的含砂液體進(jìn)行過(guò)濾，將不同時(shí)間段濾出的砂樣進(jìn)行烘干處理，并稱重，測(cè)量在不同時(shí)間段內(nèi)連續(xù)產(chǎn)出的砂量。

圖3 地層壓力和流量數(shù)據(jù)采集流程

2 試驗(yàn)原理

利用室內(nèi)試驗(yàn)的方法，模擬篩管在地層中的真實(shí)生產(chǎn)情況。試驗(yàn)中篩管內(nèi)外壓降隨時(shí)間的變化可以模擬現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中篩管堵塞和解堵的變化；篩管產(chǎn)出液體流量的變化可以模擬現(xiàn)場(chǎng)篩管的產(chǎn)液的變化；篩管產(chǎn)出砂進(jìn)行粒度分析可以模擬現(xiàn)場(chǎng)篩管的擋砂情況。性能評(píng)價(jià)流程如圖4所示。

圖4 篩管試驗(yàn)流程

1）試驗(yàn)砂樣和流體配制按照現(xiàn)場(chǎng)砂樣粒徑分布數(shù)據(jù)，將各粒度級(jí)別的石英砂配制成試驗(yàn)砂樣；以現(xiàn)場(chǎng)流體特性指標(biāo)為依據(jù)配制試驗(yàn)流體。

2）篩管試件選取整根篩管的1段，長(zhǎng)度為555mm，過(guò)濾段長(zhǎng)300mm。

3）試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

①篩管滲透率評(píng)價(jià)根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試壓力、流量數(shù)據(jù)計(jì)算篩管的滲透率，利用滲透性好壞來(lái)評(píng)價(jià)篩管的產(chǎn)液能力。

②篩管產(chǎn)出砂粒徑分析根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Q／SH10202053—2010《篩網(wǎng)式篩管技術(shù)條件》，將篩管產(chǎn)出砂進(jìn)行激光粒度分析，砂樣中超過(guò)標(biāo)稱擋砂粒徑的石英砂所占累計(jì)質(zhì)量百分比小于10%，且在標(biāo)稱擋砂粒徑以下級(jí)別的砂樣均可見(jiàn)，則篩管的擋砂能力滿足防砂要求，否則為不滿足。

3 試驗(yàn)實(shí)例

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

沾18區(qū)塊為稠油底水油藏，采用裸眼防砂完井一體化及熱采配套技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，試驗(yàn)選取該區(qū)塊砂樣作為試驗(yàn)砂樣，利用試驗(yàn)裝置對(duì)不同擋砂粒徑的篩管在該區(qū)塊的擋砂效果進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)，優(yōu)選出適應(yīng)性最好的篩管。

3.2 試驗(yàn)材料

1）篩管試樣選取擋砂粒徑120、150、200、220μm的4種篩管。

2）砂樣沾18區(qū)塊沾26井Ng下1層砂樣。

3）試驗(yàn)流體液壓油，模擬稠油黏度100mPa·s。

3.3 試驗(yàn)過(guò)程

在模擬筒內(nèi)放置篩管試件，外部充填模擬地層砂，密封試驗(yàn)筒，整體試壓，合格后開(kāi)泵泵入流體，采集壓力、流量、產(chǎn)出砂量隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)。將產(chǎn)出砂進(jìn)行清洗、烘干、激光分析，最后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

1）流量和壓力變化擋砂粒徑120、150、200、220μm的4種篩管的流量和壓力隨時(shí)間變化曲線如圖5，由圖可知：4種篩管的流量、壓力變化趨勢(shì)相似。但是，隨著擋砂粒徑的逐漸變大，通過(guò)篩管的流量逐漸變大，壓降逐漸變小，表明隨著擋砂粒徑變大，篩管的滲透性越來(lái)越好。

圖5 4種篩管流量和壓力隨時(shí)間變化的曲線

2）擋砂能力分析通過(guò)對(duì)產(chǎn)出液中的砂進(jìn)行激光篩析，得出4種篩管的產(chǎn)出砂數(shù)據(jù)如表1。由表中數(shù)據(jù)可知：120、150、200μm 3種篩管的產(chǎn)出砂超過(guò)標(biāo)稱粒徑的砂數(shù)量小于10%，可以滿足防砂要求，220μm 篩管產(chǎn)出砂超過(guò)標(biāo)稱粒徑的砂數(shù)量均大于10%，不能滿足防砂要求。

3）最佳篩管選擇及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮篩管滲透性和擋砂性能，優(yōu)選200μm 篩管為沾18區(qū)塊的防砂篩管。該區(qū)塊共應(yīng)用200μm 篩管防砂完井16口，未出現(xiàn)因篩管粒徑選擇錯(cuò)誤而導(dǎo)致的出砂和堵塞現(xiàn)象。目前已累計(jì)產(chǎn)液34.39萬(wàn)t，累計(jì)產(chǎn)油16.95萬(wàn)t，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 4種擋砂粒徑篩管出砂情況

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2008—2011年，利用該試驗(yàn)裝置對(duì)勝利油田的草13、草20、樁1、盤14、臨2、營(yíng)13、營(yíng)451等區(qū)塊500多口水平井進(jìn)行了篩管擋砂粒徑優(yōu)選，目前以上區(qū)塊水平井均未出現(xiàn)篩管出砂和堵塞現(xiàn)象，防砂成功率達(dá)到了100%，有效地提高了篩管的應(yīng)用效果。

5 結(jié)論

1）研制了一套篩管擋砂性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置，可對(duì)139.7mm（5?英寸）和177.8 mm（7英寸）2種外徑、不同擋砂粒徑的篩管進(jìn)行擋砂性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)。

2）利用該試驗(yàn)裝置對(duì)勝利油田草13等區(qū)塊500多口水平井進(jìn)行篩管擋砂粒徑優(yōu)選，防砂成功率達(dá)到100%，有效地提高了方案設(shè)計(jì)和單井應(yīng)用的針對(duì)性。

3）該試驗(yàn)裝置的研制成功為篩管的大規(guī)模推廣應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

［1］王增林，張全勝.勝利油田水平井完井及采油配套技術(shù)［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2008，15（6）：1－5.

［2］李邦超，肖斐.疏松砂巖油層防砂機(jī)理物理模擬［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2008，15（6）：102－104.

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