勝利油田防砂技術(shù)新進展

中國石化勝利油田分公司采油工藝研究院

勝利油田防砂技術(shù)新進展

孫磉礅中國石化勝利油田分公司采油工藝研究院

近幾年針對勝利油田含水升高，地層虧空嚴重，出砂程度加劇，稠油熱采井防砂有效期縮短，中低滲油藏防砂后油井產(chǎn)量低，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井防砂難度大等開發(fā)難題，在出砂預(yù)測、擠壓充填技術(shù)、壓裂防砂技術(shù)、稠油油藏防砂技術(shù)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井防砂等方面進行了攻關(guān)及應(yīng)用，取得了良好的增產(chǎn)防砂效果。勝利油田防砂技術(shù)雖然取得了巨大的進展，但充填防砂施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、防砂后低液、多油層油井防砂以及出砂檢測等難題依然存在，還需技術(shù)攻關(guān)。

勝利油田；疏松砂巖；防砂；進展

1 防砂概況

勝利油區(qū)有68個油田屬于疏松砂巖油藏，年產(chǎn)量達2 300×104t，占勝利油田總產(chǎn)量80%以上。疏松砂巖油藏埋藏淺，地層膠結(jié)疏松，生產(chǎn)過程中易出砂。防砂工藝做為疏松砂巖油藏開發(fā)的基礎(chǔ)工程之一，伴隨著油藏條件的變化而不斷發(fā)展。近年來針對油田含水升高，地層虧空嚴重，出砂程度加劇，稠油熱采井防砂有效期縮短，中低滲油藏防砂后油井產(chǎn)量低，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井防砂難度大等開發(fā)難題，在出砂預(yù)測、擠壓充填技術(shù)、壓裂防砂技術(shù)、稠油油藏防砂技術(shù)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井防砂等方面進行了攻關(guān)及應(yīng)用，取得了良好的增產(chǎn)防砂效果。

2 防砂關(guān)鍵技術(shù)進展

（1）出砂預(yù)測由靜態(tài)預(yù)測發(fā)展為動態(tài)預(yù)測。隨著油田含水、生產(chǎn)條件等變化，單靠油田開發(fā)初期測井資料進行靜態(tài)出砂預(yù)測難以滿足開發(fā)中后期掌握出砂規(guī)律的需要，為此，開展了動態(tài)出砂預(yù)測技術(shù)研究和應(yīng)用。該技術(shù)可根據(jù)測井數(shù)據(jù)、含水變化、生產(chǎn)壓差、地層壓力及巖石物性，對不同開發(fā)階段出砂指數(shù)、臨界生產(chǎn)壓差、出砂半徑、出砂速率等進行預(yù)測[1]，對油田開發(fā)中后期防砂工藝的優(yōu)選及生產(chǎn)制度的制定具有重要作用。

（2）擠壓充填向高密實解堵充填一體化發(fā)展。擠壓充填防砂技術(shù)對于改善近井滲流能力、彌補地層虧空等具有重要作用[2]，做為主導(dǎo)的防砂工藝，在勝利油田年實施1 600口井。由于地層預(yù)處理工藝不配套，充填密實性低，近井地帶易堵塞等原因，造成防砂后高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)期短或油井低液等現(xiàn)象。為此對該技術(shù)在施工前的地層預(yù)處理工藝、施工參數(shù)優(yōu)化等進行研究，相繼配套形成了泡沫（酸）負壓返排預(yù)處理技術(shù)、大通徑擠壓充填防砂工藝管柱，大排量高砂比施工參數(shù)設(shè)計以及高泵壓施工工藝等。施工排量1.8～2.5 m3/min，加砂強度2.5～3.5 m3/m，平均砂比35%左右，最高砂比70%，利用中黏攜砂液提高攜砂效果。采用不同粒徑礫石分級充填，增大充填密實性，減少與地層砂混合，提高防砂高產(chǎn)效果。已累計在孤東、孤島、濱南等采油廠進行了300余井次現(xiàn)場應(yīng)用，防砂后單井日增液12m3，增幅為46.5%，單井日增油1.7 t，增幅為65%，動液面上升101m，增產(chǎn)效果明顯。

（3）壓裂防砂對中低滲稠油油藏適應(yīng)性更強。該技術(shù)自1999年以來，在勝利油田疏松砂巖油藏應(yīng)用500余口井。近年來，勝利油田加大了對中低滲敏感性稠油油藏的開發(fā)力度，該類油藏地層滲透率低，泥質(zhì)含量高，原油黏度高，常規(guī)防砂后油井產(chǎn)量低，制約了此類油藏的有效動用，壓裂防砂技術(shù)通過形成短寬縫，在近井實現(xiàn)端部脫砂，在對地層實現(xiàn)良好改造的同時，提高了近井導(dǎo)流能力，降低了注汽壓力。其技術(shù)關(guān)鍵在于短寬裂縫形成與端部脫砂控制、壓裂防砂一體化管柱、裂縫形態(tài)與施工參數(shù)模擬及充填材料優(yōu)選技術(shù)[3]。到目前為止，在通38塊、草13等中低滲敏感薄互層等稠油油藏進行了30口井現(xiàn)場應(yīng)用，平均施工排量3.96m3/min，裂縫縫長70m，地層填砂30m3，最高砂比達80%以上。油井投產(chǎn)后，平均單井日產(chǎn)液12.36m3，平均日產(chǎn)油5.08 t。壓裂防砂已成為中低滲稠油油藏有效的增產(chǎn)、防砂技術(shù)措施。

（4）高飽和復(fù)合充填防砂成為延長蒸汽吞吐輪次有效手段。稠油多輪次吞吐井防砂面臨主要難題是一次防砂難以滿足多輪次注汽需要。為此，研究形成了高飽和復(fù)合充填防砂技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)：可重復(fù)充填防砂工藝管柱，實現(xiàn)了不撈防砂管柱二次充填補砂功能；耐高溫覆膜支撐劑實現(xiàn)了在多輪次蒸汽吞吐條件下，保持高強擋砂屏障穩(wěn)定性，達到長效防砂目的；高飽和復(fù)合充填工藝建立多段塞（非固結(jié)砂、高溫固結(jié)砂、非固結(jié)砂、防砂管）充填工藝，可實現(xiàn)地層改造、提高擋砂屏障強度、降低施工成本、易于后期處理等目的。該技術(shù)設(shè)計的總體原則是大規(guī)模、大砂比、少用液，多填砂，高起壓，以達到填飽填實的目的。在濱南、孤島等采油廠進行了80井次應(yīng)用，施工排量1.9～2.3m3/min，填砂強度2.5m3/m左右，平均砂比20%左右，最高砂比50%左右，采用78%石英砂地層充填，14%高溫涂料砂封口、8%陶粒砂環(huán)空充填。防砂后平均吞吐輪次由原來的1.8輪次提高到5.5輪次，實現(xiàn)了一次防砂多輪次注汽的目的。

（5）水平井礫石充填技術(shù)已成熟配套。為了滿足稠油、高泥質(zhì)、粉細砂疏松砂巖油藏水平井防砂需要，根據(jù)不同的完井方式研究形成了水平井管內(nèi)礫石充填防砂技術(shù)和裸眼水平井逆向充填防砂技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)包括：水平井礫石充填工藝管柱，低傷害、高攜砂能力攜砂液體系，低密度充填材料及水平礫石充填施工參數(shù)設(shè)計技術(shù)等。水平井管內(nèi)復(fù)合繞絲礫石充填防砂技術(shù)應(yīng)用于套管射孔中，同時還是裸眼篩管出砂失效后的治理手段，目前已治理50余井次。墾東32平11井2008年11月裸眼防砂完井后，經(jīng)過一輪次注汽生產(chǎn)后油井出砂，2009年2月利用復(fù)合繞絲礫石充填進行了治理。已連續(xù)正常生產(chǎn)5年，累產(chǎn)液4.76×104m3，累產(chǎn)油1.55×104t。裸眼礫石充填防砂技術(shù)累計應(yīng)用80口井，施工排量2.5m3/min以上，加砂強度0.3～0.5m3/m，最高砂比60%。應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)已成熟配套，實現(xiàn)了水平井單一濾砂管防砂到礫石充填防砂的重大轉(zhuǎn)變，滿足了不同類型油藏、不同完井方式水平井防砂的需要。

（6）側(cè)鉆井防砂逐步向機械防砂技術(shù)轉(zhuǎn)變。側(cè)鉆井井眼尺寸小，缺少配套成熟機械防砂技術(shù)，防砂失效后管柱后處理難度大，以往采用化學(xué)防砂，有效期短，平均在3個月左右。為此，研制了5 in、41/2in、4 in、?95mm（?82mm）四種套管尺寸的懸掛濾砂管封隔器和適用于5 in、41/2in套管尺寸的兩種高壓充填工具；同時采用無接箍鎢鈷合金涂層割縫管增加了留井通徑，方便了后期處理。針對裸眼完井研制應(yīng)用了側(cè)鉆裸眼井固井防砂一體化技術(shù)，該技術(shù)由主井眼懸掛、側(cè)鉆井眼防砂固井一次管柱完成，增加了側(cè)鉆井完井通徑，便于后期措施的實施。7 in主井眼側(cè)鉆后懸掛41/2in篩管防砂完井，留井通徑101.6mm。51/2in主井眼側(cè)鉆后懸掛95 mm篩管防砂完井，留井通徑82 mm。已在孤東、孤島、河口等油田應(yīng)用35井次，施工成功率100%，累計增油7.93×104t，防砂有效期已達3年以上。較好地實現(xiàn)了側(cè)鉆井防砂由化學(xué)防砂到機械防砂以及套管完井到裸眼完井的重大轉(zhuǎn)變。

（7）適度防砂技術(shù)逐步開展攻關(guān)應(yīng)用。適度防砂技術(shù)是根據(jù)地層砂粒度大小及分布情況，允許小于某一粒徑的地層砂產(chǎn)出，較大的地層砂堆積在井筒附近形成砂拱，進而阻擋較小粒徑的細粉砂隨原油運移，達到疏通近井地層，增大近井導(dǎo)流能力，油井高產(chǎn)的目的。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括地層出砂預(yù)測、防砂屏障擋砂精度選擇、地層砂在井筒內(nèi)流動、出砂在線檢測、地層砂地面分離及后處理技術(shù)等內(nèi)容。該技術(shù)作為一種新的防砂理念正在逐步被接受[4]。

3 下步工作方向

勝利油田防砂技術(shù)雖然取得了巨大的進展，但充填防砂施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、防砂后低液、多油層油井防砂以及出砂檢測等難題依然存在，還需技術(shù)攻關(guān)。為提高疏松砂巖油藏整體開發(fā)效果，今后應(yīng)加強以下三方面工作：

（1）加大高密實解堵充填防砂、壓裂防砂一體化、高飽和復(fù)合充填防砂，水平井、側(cè)鉆井礫石充填等成熟技術(shù)在不同類型油藏的推廣應(yīng)用規(guī)模。

（2）加快擠壓充填施工參數(shù)優(yōu)化、熱采井分層防砂分層注汽、水平井機械封隔選分段防砂及出砂監(jiān)測等新技術(shù)的研究攻關(guān)。

（3）樹立區(qū)塊化防砂治理思想，強化防砂全程質(zhì)量監(jiān)控意識，對防砂技術(shù)應(yīng)用從器材、藥劑檢驗、運輸、施工、效果跟蹤等全程進行監(jiān)控，確保防砂技術(shù)實施后高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)效果。

[1]趙益忠，孫磉礅，高愛花，等．稠油油藏蒸汽吞吐井長效防砂技術(shù)[J]．石油鉆采工藝，2014，42（3）：90-94.

[2]吳建平．水平井礫石充填防砂施工參數(shù)模擬研究[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（3）：104-106.

[3]魏慶彩．小井眼側(cè)鉆井機械防砂技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用[J]．中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報，2013（4）：28-29.

[4]胡文麗，汪偉英，于洋洋，等．適度防砂技術(shù)在我國的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．新疆石油天然氣，2007，3（4）：51-54.

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（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.004

孫磉礅：高級工程師，1991年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油地質(zhì)勘探專業(yè)，現(xiàn)任中石化勝利油田采油工藝研究院副總工程師。