老河口油田適度防砂技術(shù)

謝 桂 學(xué)

（勝利油田公司樁西采油廠，山東東營(yíng) 257237）

老河口油田地處灘海地區(qū)，油藏類型為中高滲復(fù)雜巖性油藏，屬于窄河道河流相沉積，主要開(kāi)發(fā)層位為館陶組，油層埋深1 350～1 650 m；儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖。因砂體小、儲(chǔ)層物性條件變化大，部分井防砂后降產(chǎn)嚴(yán)重。分析原因主要有2個(gè)方面：一是儲(chǔ)層粉細(xì)砂和黏土含量較高，堵塞井內(nèi)防砂工具或進(jìn)入礫石擋砂層形成混砂帶，造成堵塞降產(chǎn)；二是部分邊灘部位的井儲(chǔ)層物性差，自然產(chǎn)能很低，在作業(yè)和生產(chǎn)過(guò)程中易造成儲(chǔ)層傷害，導(dǎo)致嚴(yán)重降產(chǎn)甚至躺井不出。

為了保護(hù)該類油井的產(chǎn)能、改善防砂效果，開(kāi)展了適度防砂技術(shù)研究。針對(duì)老河口油田的地層條件，對(duì)石英砂和陶粒等防砂介質(zhì)開(kāi)展了滲流能力、擋砂能力和抗堵塞能力等方面的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。按照適度防砂“擋大放小、穩(wěn)遠(yuǎn)疏近”的技術(shù)理念，優(yōu)選較大粒徑的陶粒作為防砂介質(zhì)，改進(jìn)了充填防砂工藝。另外，針對(duì)濾砂管防砂中存在的問(wèn)題，研制并改進(jìn)了預(yù)充填沖縫篩管等防砂器材。2011 年及2012 年上半年，先后對(duì)該油田的42 口低產(chǎn)低效出砂井進(jìn)行了適度防砂治理，平均單井日液量由措施前的14.4 m3增加到32.4 m3，累計(jì)增產(chǎn)原油2.3×104t。

1 防砂介質(zhì)分析評(píng)價(jià)

根據(jù)陶粒砂圓球度高和滲透性好的特點(diǎn)，定性分析認(rèn)為使用陶粒砂替代石英砂作為防砂介質(zhì)符合適度防砂理念的要求［1］。為此，需要對(duì)石英砂、陶粒砂的滲流能力、擋砂能力和抗堵塞能力等與防砂需求密切相關(guān)的技術(shù)特性開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析對(duì)比［2］。

1.1 滲流能力對(duì)比

選取0.4～0.8 mm 石英砂和陶粒測(cè)試不同壓力下的滲透率（圖1），可以看出，在所測(cè)試的壓力范圍內(nèi)，陶粒的滲透率是石英砂的1.53 倍到3.87 倍。不同粒徑的石英砂、陶粒的滲透率對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，隨著粒徑的增大，滲透率逐漸增大；相同粒徑下，陶粒滲透率比石英砂平均高出75%以上（圖2）。

圖1 不同壓力下防砂介質(zhì)滲透率對(duì)比

圖2 不同粒徑的防砂介質(zhì)在28 MPa 下的滲透率對(duì)比

1.2 混砂帶對(duì)充填砂滲流能力的影響

為了確認(rèn)地層微粒進(jìn)入充填帶之后的堵塞傷害程度，用作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)取得的地層粉細(xì)砂（粒度中值0.09 mm）按不同比例混入0.4～0.8 mm 的石英砂中，然后分別測(cè)定其滲透率［3］，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 充填砂和地層砂混合時(shí)的滲透率變化

由圖3 可以看出，當(dāng)充填砂中混有10%的地層砂時(shí)，滲透率急劇下降，由30.18 D 下降到6.03 D，滲透率保留率僅為19.98%；當(dāng)充填砂中混有20%地層砂時(shí)，滲透率下降到2.137 D，說(shuō)明粉細(xì)砂、黏土微粒的混入對(duì)防砂充填帶的滲透率傷害極大，混砂帶的形成是充填防砂后生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)能下降的主要原因。

1.3 抗堵塞能力對(duì)比

用混有5%膨潤(rùn)土的純凈水作為驅(qū)替介質(zhì)，分別測(cè)定了0.4～0.8 mm 的陶粒、石英砂模擬巖心在驅(qū)替過(guò)程中的滲透率變化情況，結(jié)果見(jiàn)圖4?？梢钥闯觯樟B透率下降了14%，石英砂滲透率下降了35%，說(shuō)明同樣粒徑規(guī)格的石英砂比陶粒砂更容易被堵塞，主要原因是石英砂相對(duì)陶粒圓球度較差，孔隙不均勻，表面光潔度較差。

圖4 陶粒、石英砂抗堵塞能力對(duì)比

1.4 防砂介質(zhì)粒徑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

將不同粒徑規(guī)格的地層砂和陶粒按2.5 ∶1 的比例分層充填實(shí)驗(yàn)裝置巖心筒中［4］，分別使用清水和柴油開(kāi)展驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定滲透率保留率優(yōu)選礫石尺寸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯?，清水驅(qū)替時(shí)，陶粒與地層砂最佳粒度中值比D50/d50為4.5～6 倍，滲透率保持率為80%～82%；用柴油驅(qū)替時(shí)，最佳粒度中值比D50/d50為6～8 倍，滲透率保持率為83%～87%。隨著驅(qū)替介質(zhì)黏度的增大，流體攜砂能力變強(qiáng)，適當(dāng)放大粒徑中值比，可使部分地層細(xì)砂隨產(chǎn)液排出，陶粒層滲透率保持率較高。

表1 不同粒徑礫石滲透率保持率對(duì)比表

老河口油田館陶組油藏流體黏度略大于柴油黏度，按照上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定防砂介質(zhì)粒徑規(guī)格時(shí)，與地層砂的粒徑中值比至少可以放大到6～8 倍。

2 預(yù)充填濾砂管的改進(jìn)

老河口油田大斜度定向井較多，樹(shù)脂濾在下井作業(yè)時(shí)容易破碎，金屬濾易產(chǎn)生表面吸附堵塞或局部穿孔，為此，研制了一種預(yù)充填沖縫濾砂管，即在油管外附加了兩層沖縫金屬過(guò)濾套，里外兩層過(guò)濾套之間充填預(yù)先篩選好的防砂介質(zhì)，過(guò)濾套通過(guò)支撐環(huán)直接與油管焊接，通過(guò)雙層沖縫過(guò)濾套及其中間的充填介質(zhì)實(shí)現(xiàn)擋砂防砂。

初期使用的預(yù)充填沖縫濾砂管充填介質(zhì)多為粒徑0.4～0.8 mm 的石英砂，防砂效果雖好于普通金屬濾，但作業(yè)解剖時(shí)發(fā)現(xiàn)，過(guò)濾套和石英砂充填層仍存在明顯的堵塞現(xiàn)象。為此，按照適度防砂理念要求［5］并參照上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了改進(jìn)：一是適當(dāng)放寬了過(guò)濾套的縫隙寬度，二是按照粒徑中值比6～8 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將充填介質(zhì)改為粒徑0.8～1.2 mm、具有高滲流能力的低密度陶粒砂。

3 充填防砂工藝的改進(jìn)

為了處理好油井防砂與保護(hù)產(chǎn)能的關(guān)系，需要按照“適度防砂”的理念解決好擋砂與排砂的矛盾，參照上述實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果對(duì)該油田的防砂方案進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)。

（1）將常用的石英砂更換為陶粒，放大擋砂精度，按照粒度中值比6～8 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將充填介質(zhì)粒徑由原來(lái)的0.4～0.8 mm 提高到0.8～1.2 mm。

（2）適當(dāng)減少陶粒的用量，同時(shí)盡量提高砂比、排量，以減少地層進(jìn)液量和提高陶粒充填帶的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

（3）探索試驗(yàn)“雙層充填防砂工藝”，其具體做法是，首先充填較細(xì)粒徑的陶粒作為井壁外層（Ⅰ層）的擋砂屏障，然后充填粗粒徑的陶粒作為井壁內(nèi)層（Ⅱ?qū)樱┑母邼B透屏障，如圖5 所示。外層陶粒（Ⅰ層）的粒徑可按所Saucier 準(zhǔn)則選擇，而內(nèi)層陶粒（Ⅱ?qū)樱┑牧捷^外層陶粒放大2 倍左右，以保證穿過(guò)Ⅰ層的地層砂能順利通過(guò)Ⅱ?qū)舆M(jìn)入井筒，確保內(nèi)層礫石（Ⅱ?qū)樱┑臐崈艉透邼B透性。

圖5 多粒徑組合充填方式示意圖

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

2011 年至2012 年上半年，應(yīng)用上述的適度防砂配套技術(shù)對(duì)該油田的42 口低產(chǎn)低效井實(shí)施了防砂治理，其中充填防砂治理19 口，預(yù)充填沖縫濾砂管治理15 口，復(fù)合防砂（化學(xué)防砂加濾砂管）8 口，其中措施有效36 口，有效率85.7%，取得了預(yù)期效果。措施無(wú)效的井，2 口井位于砂體邊部不供液，4 口井是因?yàn)楹撸鲆翰辉鲇汀?6 口有效井治理后日產(chǎn)液由604.4 t 提高至1 360.2 t，日產(chǎn)油由91.9 t 提高至224.0 t，當(dāng)年累計(jì)增油23 330.2 t（表2）。

表2 適度防砂效果統(tǒng)計(jì)

典型井例：L168-X22 井2010 年2 月采用0.4～0.8 mm 石英砂充填防砂投產(chǎn)，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液13 t、日產(chǎn)油8.7 t，此后產(chǎn)能一直下降，治理前降至日產(chǎn)液2.3 t、日產(chǎn)油1.4 t，分析認(rèn)為主要原因是地層微粒及泥質(zhì)的運(yùn)移導(dǎo)致近井地帶和防砂屏障的堵塞。

該井防砂治理方案采用多粒徑組合充填防砂工藝，井筒外圍第1 層擋砂屏障采用0.4～0.8 mm 陶粒充填，近井地帶第2 層擋砂屏障采用0.8～1.6 mm 陶粒充填。治理后產(chǎn)能大幅提高，措施后初期日產(chǎn)液29.5 m3，日產(chǎn)油12 t，含水59.3%，當(dāng)年增油1 103 t。

5 結(jié)論

（1）針對(duì)老河口油田的儲(chǔ)層特點(diǎn)，按照“適度防砂”技術(shù)理念，在防砂介質(zhì)類型、粒徑規(guī)格、防砂器材改進(jìn)和充填防砂方案改進(jìn)等方面做了有益的探索，取得了良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

（2）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，陶粒較之石英砂具有更好的滲透性和抗堵塞能力，對(duì)于粉細(xì)砂和泥質(zhì)含量高、產(chǎn)能較低的油井防砂，優(yōu)先推薦選用低密度陶粒。

（3）充填介質(zhì)粒度中值比可以由傳統(tǒng)的4～6 倍放大至6～8 倍，實(shí)現(xiàn)擋大放小、遠(yuǎn)防砂近疏通，有利于解決防砂與保護(hù)產(chǎn)能的矛盾問(wèn)題。

［1］ 鄧金根，李萍，王利華，等.渤海灣地區(qū)適度防砂技術(shù)防砂方式優(yōu)選［J］.石油鉆采工藝，2011，33（1）：98-101.

［2］ 唐洪明，王春華，白蓉，等.適度出砂對(duì)儲(chǔ)層物性影響的室內(nèi)評(píng)價(jià)方法研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，30（2）：94-96.

［3］ 王志剛，李愛(ài)芬，張紅玲，等.礫石充填防砂井礫石層堵塞機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，24（5）：49-52.

［4］ 董長(zhǎng)銀，賈碧霞，劉春苗，等.機(jī)械防砂篩管擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)制及堵塞規(guī)律試驗(yàn)［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，35（5）：82-88.

［5］ 胡文麗，汪偉英，于洋洋，等.適度防砂技術(shù)在我國(guó)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.石油地質(zhì)與工程，2007，21（6）：97-99.