埕島油田分層防砂提液技術(shù)研究及應(yīng)用

呂 超，尚 巖，魏 芳，張冰洋，吳 瓊

(中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

?

埕島油田分層防砂提液技術(shù)研究及應(yīng)用

呂 超，尚 巖，魏 芳，張冰洋，吳 瓊

(中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

針對(duì)埕島油田前期防砂后未能實(shí)現(xiàn)多油層均勻填砂，導(dǎo)致產(chǎn)能過(guò)低的問(wèn)題，對(duì)前期防砂工藝中使用的分層防砂管柱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn)，同時(shí)研制了適用于海上油田大排量提液的一趟管柱分層擠壓充填防砂技術(shù)。分層防砂提液技術(shù)已在埕島油田22口井中成功應(yīng)用，與籠統(tǒng)防砂技術(shù)相比，分層防砂后原油增產(chǎn)30%以上，增液幅度可以達(dá)到120%左右，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，改進(jìn)后的分層擠壓充填技術(shù)可滿足埕島海上油田防砂提液的要求，建議推廣應(yīng)用。

分層防砂；提液；擠壓充填；高速水充填；埕島油田

0 引 言

埕島油田油層埋藏淺，縱向?qū)佣?，非均質(zhì)性強(qiáng)，層間矛盾突出，地層膠結(jié)疏松，出砂較嚴(yán)重[1]。截至2012年年底，埕島海上油田累計(jì)實(shí)施礫石充填防砂技術(shù)280口井，有效期可達(dá)4.8 a。但近年來(lái)，低產(chǎn)液井逐漸增多，截至2013年，共有低產(chǎn)液井70余口。導(dǎo)致埕島油田低產(chǎn)液的主要原因有：入井液質(zhì)量較差及洗井不夠?qū)е陆廴荆荒噘|(zhì)粉細(xì)砂含量高導(dǎo)致近井堵塞；充填防砂均勻密實(shí)度低導(dǎo)致微粒運(yùn)移堵塞；海上油田大排量提液生產(chǎn)易導(dǎo)致油層出砂，在攜砂流體的沖擊下，防砂管柱破損，導(dǎo)致防砂失敗等[2-5]。因此，為滿足海上油田大排量提液生產(chǎn)的需要，需對(duì)原有的防砂工藝進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。

1 埕島油田防砂工藝存在問(wèn)題

埕島油田目前主要有3種防砂工藝：一趟管柱籠統(tǒng)充填防砂工藝、一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填防砂工藝以及兩趟管柱分層擠壓充填工藝[6]。

1.1 一趟管柱籠統(tǒng)充填防砂工藝

埕島海上油田平均單井鉆遇油層層數(shù)多，籠統(tǒng)防砂后，高滲層和低滲層都無(wú)法達(dá)到密實(shí)充填的目的，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各油層的改造。后期提液生產(chǎn)導(dǎo)致流體攜砂能力增強(qiáng)，造成出砂，油層滲透率大幅下降，提液幅度受限；由于油井生產(chǎn)壓差增大，如果強(qiáng)行提液開(kāi)發(fā)，局部流速過(guò)快，含砂流體易刺穿防砂管柱，造成防砂失效[7]。

1.2 一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填工藝

高速水充填防砂工藝主要對(duì)炮眼與環(huán)空部分進(jìn)行填充，不能充分填補(bǔ)地層虧空，對(duì)地層的解堵、改造程度較弱[8-9]。近年來(lái)，埕島油田采用一趟管柱分層高速水充填工藝28井次，排量多在1.0 m3/min以下。以炮眼充填系數(shù)大于20 L/m(加砂強(qiáng)度小于0.1 m3/m)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，砂比和加砂量均較低，43%的油井施工后產(chǎn)液量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

1.3 兩趟管柱分層擠壓充填工藝

兩趟管柱分層擠壓充填工藝將全井段分為3層施工，各小層可以根據(jù)滲透率、孔隙度差異，采取不同排量、填砂量、砂比，確保充填密實(shí)。但該工藝施工過(guò)程中需逐層上返分層管柱，施工周期大約為5～7 d，作業(yè)費(fèi)用高；且分層防砂管柱中間采用水力錨錨定，管柱砂卡風(fēng)險(xiǎn)大，安全系數(shù)低。

2 分層防砂工藝技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)

根據(jù)海上油田大排量提液生產(chǎn)的要求和原防砂工藝存在的問(wèn)題，對(duì)原防砂工藝進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化：棄用一趟管柱籠統(tǒng)充填防砂；對(duì)一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填工藝和兩趟管柱分層擠壓充填工藝進(jìn)行優(yōu)化；研制一趟管柱分層擠壓充填防砂工藝。

2.1 一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填工藝優(yōu)化

一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填工藝的改進(jìn)旨在實(shí)施分步段塞式大排量高速水充填防砂，提高炮眼及篩套環(huán)空礫石堆積密實(shí)程度，提高防砂質(zhì)量。根據(jù)前期施工中存在的問(wèn)題，對(duì)高速水充填防砂泵注程序進(jìn)行優(yōu)化：①防砂施工前進(jìn)行小排量正循環(huán)測(cè)試，判斷地層漏失情況；②加大沖管通徑，沖管通徑由?48 mm增至?60 mm，減少?zèng)_管與篩管環(huán)空液量以及控制套管返出液量，從而增大擠壓充填壓差；③長(zhǎng)井段砂層采用段塞式泵入方式，通過(guò)多次擠壓逐漸提高施工排量(最大為3 m3/min)與砂比(最高為70%)，提高油層充填密實(shí)度；④攜砂液和頂替液交替泵注，防止或消除“砂橋”，確保環(huán)空充填密實(shí)；⑤充填結(jié)束后小排量頂替，檢驗(yàn)盲管外砂柱高度，如果篩套環(huán)空砂量不足，可以進(jìn)行二次補(bǔ)砂充填施工。通過(guò)以上優(yōu)化，有效降低形成“砂橋”幾率，提高高速水充填防砂效果。

2.2 兩趟管柱分層擠壓充填工藝優(yōu)化

兩趟管柱分層擠壓充填工藝的優(yōu)化主要是對(duì)于管柱的改進(jìn)：①原分層防砂管柱中噴砂器與封隔器相互獨(dú)立，二者之間通過(guò)短節(jié)或油管連接，中間易沉砂造成砂卡，改進(jìn)后將噴砂器與封隔器直接連接在一起，可防止施工過(guò)程中砂子沉積于封隔器，避免砂卡管柱；②加厚噴砂器保護(hù)罩，原分層防砂管柱采用5 mm厚的噴砂器保護(hù)罩，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)外保護(hù)罩均被刺穿，改進(jìn)后采用10 mm厚的噴砂器保護(hù)罩，提高對(duì)套管的保護(hù)作用；③擠壓充填管柱取消原管柱中的油管錨，避免前期施工過(guò)程中砂卡管柱造成大修。

兩趟管柱分層擠壓充填工藝經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，可滿足最高施工排量3 m3/min、最高壓力30 MPa的施工要求，最高砂比可達(dá)到70%，平均砂比可達(dá)到30%。

2.3 一趟管柱分層擠壓充填防砂工藝研制

針對(duì)兩趟管柱作業(yè)費(fèi)用高，施工周期長(zhǎng)的問(wèn)題，研制了一趟管柱分層擠壓充填防砂管柱，整個(gè)管柱由封隔器和充填機(jī)構(gòu)組成(圖1)。封隔器由頂部封隔器、中間封隔器、底部封隔器組成，充填機(jī)構(gòu)由內(nèi)管柱、外管柱及空心橋塞封隔器組成。外管柱由頂部懸掛封隔工具、層間封隔工具、反洗工具、外充填工具、安全裝置等組成。外管柱的主要功能是封隔各層篩套環(huán)空，為地層擠壓及循環(huán)充填提供通道，實(shí)現(xiàn)快速反洗井等功能，施工后留井。內(nèi)管柱由懸掛丟手、內(nèi)充填工具、開(kāi)關(guān)裝置及轉(zhuǎn)換工具構(gòu)成。內(nèi)管柱的主要功能是配合外管柱坐封層間封隔器，實(shí)現(xiàn)擠壓、循環(huán)及擠壓充填轉(zhuǎn)換、充填口開(kāi)關(guān)等功能。適用于海上?177.8 mm套管開(kāi)發(fā)。

圖1 一趟管柱分層擠壓充填工具示意圖

防砂施工時(shí)，先下入外管柱懸掛濾砂管，再下入內(nèi)充填管柱，然后打開(kāi)底部充填口進(jìn)行底部充填。底部充填完畢，上提管柱關(guān)閉底部充填口，打開(kāi)上部充填口，實(shí)現(xiàn)上部充填，從而實(shí)現(xiàn)一趟管柱分層充填。

該工具優(yōu)點(diǎn)：下入一趟分層擠壓充填管柱，通過(guò)擠壓充填工序轉(zhuǎn)換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)2層以上的分層充填、分層反洗井、分層循環(huán)充填，可以對(duì)多個(gè)油層采取不同的施工參數(shù)一步施工完成，施工周期只需1 d。該工具具有不動(dòng)管柱反洗井、及時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)充填、防止支撐劑返吐、提高近井地帶擋砂強(qiáng)度、定位指示準(zhǔn)確可靠、密封效果好等特點(diǎn)，確保了施工安全性與可靠性。

該工藝最大施工排量可以達(dá)到4 m3/min，施工砂比最高可以達(dá)到70%，平均砂比為35%。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 區(qū)塊整體應(yīng)用效果

目前，埕島油田有23口井實(shí)施了改進(jìn)后的防砂措施，除1口井射開(kāi)油層為單層，實(shí)施一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填工藝外，其余22口井均采用了一趟管柱分層擠壓充填防砂工藝。防砂后平均單井日產(chǎn)液為90.9 m3/d，平均單井日產(chǎn)油為27.1 t/d，比籠統(tǒng)防砂技術(shù)增產(chǎn)30%以上，增液幅度高達(dá)120%左右，防砂提液效果明顯。

3.2 典型井例

以CB25GA-7井為例。該井為CB22G-25G井區(qū)下層系油井，目的油層為Ng油層。射開(kāi)油層3層，滲透率級(jí)差大，層間距達(dá)20 m以上。先期采用精密微孔復(fù)合濾砂管高速水充填防砂工藝，防砂井段為1 390.79～1 486.87 m。該井停產(chǎn)前日產(chǎn)液為74.8 t/d，日產(chǎn)油為13.8 t/d，含水為81.5%，累計(jì)生產(chǎn)763.0 d，累計(jì)產(chǎn)液4.162 0×104t，累計(jì)產(chǎn)油0.976 2×104t。

4 結(jié) 論

(1) 對(duì)一趟管柱籠統(tǒng)高速水充填工藝通過(guò)優(yōu)化泵注程序，有效降低了形成“砂橋”的幾率，提高了其防砂效果。

(2) 優(yōu)化了兩趟管柱分層擠壓充填工藝的管柱結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后可滿足最高施工排量3 m3/min、最高壓力30 MPa的施工要求，最高砂比可達(dá)到70%，平均砂比可達(dá)到30%。

(3) 研發(fā)了一趟管柱分層擠壓充填工藝，具有不動(dòng)管柱反洗井、及時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)充填、防止支撐劑返吐、提高近井地帶擋砂強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。

[1] 汪周華，郭平，孫雷，等.油氣藏出砂研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].特種油氣藏，2005，12(4)：5-10.

[2] 馬帥，熊友明，于東，等.海上高產(chǎn)氣田防砂擋砂精度設(shè)計(jì)研究[J].石油鉆采工藝，2013，35(6)：48-51.

[3] 鄧金根，李萍，周建良，等.中國(guó)海上疏松砂巖適度出砂井防砂方式優(yōu)選[J].石油學(xué)報(bào)，2012，33(4)：676-680.

[4] 武廣璦，曹硯鋒，何保生，等.一種適用于海上疏松砂巖油田的防砂設(shè)計(jì)方法[J].科技通報(bào)，2015，31(3)：79-83.

[5] 文敏，鄧福成，劉書(shū)杰，等.預(yù)充填防砂篩管在海上砂巖油藏適應(yīng)性評(píng)價(jià)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2015，44(5)：35-40.

[6] SPURLOCK J W，DEMSKI D B.A new approach to the sand control problem a multi-layer， wire-wrapped sand screen[C].SPE4014-MS，1972：1-11.

[7] WONG G K，F(xiàn)AIR P S，BLAND K F，et al. Balancing act：Gulf of Mexico sand control completions，peak rate versus risk of sand control failure[C].SPE84497-MS，2003：1-10.

[8] 鄒東波，馮德永，徐梅，等.埕島油田的勘探現(xiàn)狀及下步勘探方向[J].海洋石油，2004，24(4)：27-32.

[9] 李健.埕島油田水淹層測(cè)井響應(yīng)原理及識(shí)別[J].上海國(guó)土資源，2010，31(增刊)：230-232.

[10] 顏明，田藝，宋立志，等.海上油田篩管完井水平井分段控水技術(shù)研究與先導(dǎo)試驗(yàn)[J].中國(guó)海上油氣，2013，25(5)：57-60.

[11] 李春東，項(xiàng)衛(wèi)東，王京博，等.大井段多油層防砂工藝的優(yōu)化[J].特種油氣藏，2002， 9(增刊)：62-63.

編輯 孟凡勤

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.036

20160308；改回日期：20160711

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“勝利油田特高含水期提高采收率技術(shù)”(2011ZX05011-2)

呂超(1989-)，男，工程師，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油水井防砂方面的工作。

TE358

A

1006-6535(2016)05-0144-03