泡沫吞吐工藝在大修井中的應(yīng)用

竺彪

(中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300450)

翟偉，趙耀欣

(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司七元煤礦瓦斯治理與煤層氣開發(fā)合作項(xiàng)目組，山西 壽陽 045400)

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泡沫吞吐工藝在大修井中的應(yīng)用

竺彪

(中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300450)

翟偉，趙耀欣

(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司七元煤礦瓦斯治理與煤層氣開發(fā)合作項(xiàng)目組，山西 壽陽 045400)

渤海油田疏松砂巖稠油油田大修井?dāng)?shù)量逐年增加，大修過程中漏失修井液可能與地層流體配伍性較差，造成乳化堵塞、水鎖等傷害，油井近井地帶細(xì)粉砂等顆粒極易在油井再次投產(chǎn)時(shí)侵入礫石充填層，降低防砂有效期等。為此，進(jìn)行了泡沫吞吐工藝在大修井中的應(yīng)用研究。室內(nèi)試驗(yàn)評價(jià)(配伍性評價(jià)、起泡力和穩(wěn)定性評價(jià))優(yōu)選出作業(yè)用起泡劑類型QP-2，使用濃度0.1%。泡沫吞吐現(xiàn)場作業(yè)排出物粒徑分析表明，泡沫吞吐主要處理近井地帶的細(xì)粉砂，對地層破壞作用微弱。目標(biāo)油井作業(yè)后，日產(chǎn)液量及日產(chǎn)液指數(shù)得到了大幅提高，泡沫吞吐工藝降低了近井地帶的表皮系數(shù)，并結(jié)合礫石充填防砂方式，延長了大修井防砂的有效期。

泡沫；吞吐；大修井；細(xì)粉砂；礫石充填防砂

埋藏較淺的疏松砂巖稠油油藏因?yàn)閴簩?shí)成巖作用差，儲(chǔ)層膠結(jié)能力不強(qiáng)，質(zhì)地疏松，出砂現(xiàn)象十分普遍且嚴(yán)重。此外，在油井在生產(chǎn)過程中，部分細(xì)粉砂和黏土顆粒隨產(chǎn)出液運(yùn)移至近井地帶，造成油井堵塞、產(chǎn)量下降，防砂有效期縮短。隨著開發(fā)時(shí)間的延長，渤海油田出砂大修井的數(shù)量在逐年的增加[1]。在油井充填防砂之前需對近井地帶進(jìn)行預(yù)處理，盡可能多的排出近井地帶的細(xì)粉砂和黏土顆粒，盡可能提高入井液的返排、減少流體對地層的二次傷害，降低近井地帶表皮系數(shù)，對提高防砂效果至關(guān)重要。泡沫吞吐工藝是將一定量的泡沫注入近井地帶，利用泡沫的高攜帶性、表面活性劑的清洗作用及泡沫放噴回吐時(shí)的高速?zèng)_刷、紊流攪動(dòng)作用，由內(nèi)向外清洗近井地帶及炮眼壓實(shí)帶，并將分選不均的地層砂、泥質(zhì)及漏失修井液等雜質(zhì)攜帶出近井地帶，自噴能量不足時(shí)，環(huán)空注入低密度泡沫提供持續(xù)的井底負(fù)壓，改善近井地帶的滲流狀況，然后結(jié)合礫石充填防砂技術(shù)，將分選均勻礫石充填進(jìn)近井虧空地層，延長防砂有效期[2,3]。下面，筆者對泡沫吞吐工藝在大修井中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1　試驗(yàn)評價(jià)

1.1配伍性評價(jià)

用目標(biāo)油田注入水分別配制100ml濃度為0.5%的起泡劑QP-1和QP-2溶液，在60℃的恒溫環(huán)境下，放置16h，觀察并記錄現(xiàn)象。配制0.5%的QP-1和QP-2溶液，溶液均清澈透明，在60℃的恒溫環(huán)境下，放置16h后，溶液仍然清澈透明，試驗(yàn)過程中未見有沉淀物質(zhì)產(chǎn)生，0.5%的QP-1溶液和QP-2溶液與注入水的配伍性均良好。

1.2起泡力和穩(wěn)定性評價(jià)

用目標(biāo)油田注入水配制100ml一定濃度的起泡劑溶液，在10000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌2min，記錄停止攪拌時(shí)的發(fā)泡體積和泡沫析出50ml液體的時(shí)間，該時(shí)間即為析液半衰期。發(fā)泡體積越大，說明起泡劑的起泡力越強(qiáng)，析液半衰期越長，說明泡沫的穩(wěn)定性越強(qiáng)。

表1　起泡力和穩(wěn)定性測定結(jié)果表

泡沫吞吐工藝用于油井作業(yè)中，利用的是泡沫的瞬時(shí)效應(yīng)，起泡劑評價(jià)中，更側(cè)重的指標(biāo)是起泡體積，析液半衰期不需要太長，防止在油井開井生產(chǎn)初期，泡沫穩(wěn)定性過強(qiáng)。對油井近井地帶產(chǎn)生負(fù)面影響，結(jié)合工藝要求及室內(nèi)試驗(yàn)評價(jià)結(jié)果，優(yōu)選用起泡劑類型為QP-2，起泡劑使用濃度為0.1%。

2　連續(xù)負(fù)壓返排工藝

連續(xù)負(fù)壓返排是將連續(xù)返排循環(huán)閥與自封封井器組合使用，實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱連續(xù)負(fù)壓返排工藝，該工藝減少了作業(yè)時(shí)間，降低了泡沫吞吐作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.1連續(xù)返排循環(huán)閥設(shè)計(jì)

連續(xù)返排循環(huán)閥實(shí)現(xiàn)了單根管柱及多根管柱內(nèi)泡沫流體流動(dòng)的開啟和截止，保證了管柱內(nèi)泡沫流體的雙向通行，設(shè)計(jì)圖見圖1。

圖1　連續(xù)返排循環(huán)閥結(jié)構(gòu)圖

圖2　自封封井器結(jié)構(gòu)圖

2.2自封封井器設(shè)計(jì)

自封封井器的旋緊頂絲總成起到禁錮壓緊作用，取代了普通封井器結(jié)構(gòu)上的壓蓋和壓環(huán)來實(shí)現(xiàn)對管柱的密封，完全可以克服由于壓蓋的壓緊力不同造成起下管柱的磨擦力和膠芯的密封力之間相互制約，不能協(xié)調(diào)一致的矛盾。其密封效果更好，對膠芯的損壞程度小，不僅滿足大斜度井、水平井快速?zèng)_砂洗井作業(yè)的需要，也是不壓井修井、活動(dòng)沖砂和循環(huán)洗井、常規(guī)作業(yè)扶正油管、防井下落物和刮油清潔的得力工具。靜密封12MPa，動(dòng)密封5MPa，設(shè)計(jì)圖見圖2。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

3.1大修井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

渤海油田XX井于2006年5月投產(chǎn)，采用電潛泵生產(chǎn)，投產(chǎn)層位為東二上段Ⅱ、Ⅲ油組，2個(gè)防砂段，射孔井段垂直厚度28.5m。完井方式為優(yōu)質(zhì)篩管防砂，油層中部垂深1401m，50℃下原油黏度2087mPa·s，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量23.5%。投產(chǎn)初期穩(wěn)定時(shí)平均日產(chǎn)液95m3，投產(chǎn)后一個(gè)月，產(chǎn)液量呈現(xiàn)下降趨勢。生產(chǎn)期間，進(jìn)行開關(guān)滑套作業(yè)，在僅打開第一防砂段滑套生產(chǎn)過程中，地層漏失速度為8m3/h，該井Ⅱ、Ⅲ油組均有出水層位，Ⅲ油組產(chǎn)液指數(shù)高于Ⅱ油組。2008年5月進(jìn)行酸化作業(yè)，酸化前后日產(chǎn)液由32m3增至114m3，日產(chǎn)油量由25m3降至14m3。2010年7月因井筒砂埋停泵至今，由出砂粒徑分析認(rèn)為優(yōu)質(zhì)篩管存在破損。

依據(jù)該井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，分析及解決措施有：

1)篩管縫隙逐漸被稠油及細(xì)粉砂混合物堵塞，產(chǎn)量逐漸下降；

2)近井帶稠油重質(zhì)組分沉積堵塞，產(chǎn)量保持在較低水平，酸化后產(chǎn)量依然不能恢復(fù)較好水平；

3)井筒砂埋，粒徑分析優(yōu)質(zhì)砂管存在破損，需大修恢復(fù)生產(chǎn)，鑒于該井前期的生產(chǎn)狀況，采用泡沫吞吐工藝在礫石充填防砂前處理近井地帶，提高完井防砂有效期。

3.2工藝流程

圖3　現(xiàn)場工藝流程圖

該井存在膠質(zhì)、瀝青質(zhì)沉積等有機(jī)堵塞，在泡沫吞吐前期，注入地層一定量的清洗劑，溶解分散近井地帶的油砂，減小放噴及循環(huán)返排過程中所需動(dòng)力。根據(jù)現(xiàn)場工藝流程(見圖3)，現(xiàn)場作業(yè)情況如下：

1)地?zé)崴缴懊鏇_砂至人工井底，上提管柱至油層上部20～30m；

2)泡沫反替井筒溶液至出口見泡沫，鉆桿正擠高效清洗劑水溶液30m3；

3)鉆桿正擠泡沫，共擠注泡沫劑溶液35m3，共擠注氮?dú)饬?000Nm3(標(biāo)準(zhǔn)立方米)，后期注氣壓力穩(wěn)定在13.8MPa；

4)關(guān)井2h，油壓由13.8MPa降至12.3MPa；

5)針閥緩慢控制放噴，前期放噴液泡沫豐富，后期放噴液呈黑色，含大量泥質(zhì)及少量細(xì)粉砂；

6)環(huán)空注入低密度泡沫，進(jìn)行循環(huán)返排，注液排量0～3m3/h，注氣排量500～800Nm3/h；

7)地?zé)崴聪磁菽?，地?zé)崴缴懊鏇_砂，砂面上漲22m。

3.3效果跟蹤評價(jià)

圖4　泡沫吞吐作業(yè)排出物粒徑分析

1)排出砂粒徑分析。該井泡沫吞吐工藝作業(yè)前后，共排出地層堵塞物約1.5m3，排出的堵塞物分為2部分，一部分為放噴及循環(huán)返排過程中攜帶至地面的堵塞物，一部分為未攜帶至地面并沉入井筒的堵塞物。

對排出的堵塞物進(jìn)行粒徑分析(見圖4)表明，該井吞吐作業(yè)過程中，主要排出了細(xì)粉砂(占返出物74%)及極少量大顆粒砂。泡沫吞吐工藝主要處理近井地帶的細(xì)粉砂，在地層多孔介質(zhì)中對地層的破壞作用微弱，主要起到疏通作用，達(dá)到完井增效的目的。

2)日產(chǎn)液量跟蹤。大修投產(chǎn)后，日產(chǎn)液穩(wěn)定在210m3/d左右(見圖5)，日產(chǎn)液量得到了大幅提高，而該井的投產(chǎn)初期日產(chǎn)液量穩(wěn)定時(shí)僅有85m3/d左右，折合日產(chǎn)液指數(shù)提高了0.2m3/(MPa·m·d)，泡沫吞吐工藝起到了礫石充填防砂增效的作用。

圖5　目標(biāo)井日產(chǎn)液量跟蹤

4　結(jié)論

1)低壓稠油油藏，修井過程中可能存在修井液、細(xì)粉砂等污染，在防砂前期需優(yōu)化處理地層，提高防砂有效期，泡沫吞吐工藝是一項(xiàng)以物理法解堵為主的地層預(yù)處理技術(shù)。

2)室內(nèi)試驗(yàn)，通過配伍性、起泡力和穩(wěn)定性評價(jià)，確定目標(biāo)油井泡沫吞吐用的起泡劑類型為QP-2，起泡劑使用濃度為0.1%。

3)泡沫吞吐排出物的粒徑分析表明，泡沫吞吐工藝主要處理近井地帶的細(xì)粉砂，在地層多孔介質(zhì)中對地層的破壞作用微弱，主要起到疏通作用。

4)目標(biāo)井作業(yè)后，日產(chǎn)液量及日產(chǎn)液指數(shù)較該井投產(chǎn)初期均得到了大幅提高，日產(chǎn)液指數(shù)提高了0.2m3/(MPa·m·d)，泡沫吞吐工藝起到了礫石充填防砂增效的作用。

[1]Shaari N E L, Swint A, Kalfayan L. Utilizing Organosilane with Hydraulic Fracturing Treatments to Minimize Fines Migration into the Proppant-A Field Application [J].SPE 114220，2008.

[2] 李兆敏, 李賓飛, 趙洪濤，等. 疏松砂巖油藏置換防砂方法[P].中國專利：200710013463.1, 2007-08-08.

[3] 王登慶. 水平井礫石充填防砂工藝技術(shù)研究[D].青島：中國石油大學(xué)，2008.

[編輯]辛長靜

2016-04-20

中國海洋石油總公司科技攻關(guān)項(xiàng)目(GC2014SRZCS011)。

竺彪(1980-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事海上油氣田開發(fā)方面的研究工作；E-mail：zhubiao@cosl.com.cn。

TE345

A

1673-1409(2016)19-0021-04

[引著格式]竺彪，翟偉，趙耀欣.泡沫吞吐工藝在大修井中的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(19)：21～24.