火驅(qū)開發(fā)油井出砂狀況分析與治理

秦洪巖

中國(guó)石油遼河油田公司,　遼寧　盤錦　124010

0　前言

杜66塊-杜48塊位于曙光油田西南部,構(gòu)造上位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡中段,南部與杜84塊、杜68塊相鄰,東部為杜90塊,開發(fā)目的層系為下第三系沙四段上部杜家臺(tái)油層。含油面積8.4 km2,地質(zhì)儲(chǔ)量 5 629×104t。為改善區(qū)塊開發(fā)效果,提高采收率,2005年在杜66塊開展了火驅(qū)開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)[1-3],并獲得成功。杜66塊為曙光油田火驅(qū)開發(fā)的主力區(qū)塊,目前已轉(zhuǎn)驅(qū)72個(gè)井組,進(jìn)入火驅(qū)規(guī)模實(shí)施階段,主要體現(xiàn)在產(chǎn)油量大幅度提升、油井利用率提高等方面,同時(shí)火線單向突進(jìn)、油井見效情況不同、尾氣分布不均等開發(fā)矛盾逐漸突出。為解決這些問題,必須加快對(duì)火驅(qū)開發(fā)影響因素的研究。

1　研究背景

1.1　開發(fā)歷程

1.1.1熱采吞吐

區(qū)塊自1985年正式投入熱采開發(fā)以來(lái),先后經(jīng)歷了上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、產(chǎn)量遞減、產(chǎn)量恢復(fù)等四個(gè)階段。

產(chǎn)量恢復(fù):2009年至今,火驅(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。

1.1.2火驅(qū)開發(fā)

油藏進(jìn)入開發(fā)后期,存在“兩高三低”(即生產(chǎn)周期高、動(dòng)用程度高、地層壓力低、產(chǎn)能低和采出速度低)的開發(fā)特點(diǎn),為了尋求老區(qū)產(chǎn)量接替方式,結(jié)合區(qū)塊本身油藏特點(diǎn),決定選擇火驅(qū)作為杜66塊的后期開發(fā)方式,并于2005年進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),取得良好效果。杜66塊火驅(qū)開發(fā)先后經(jīng)歷了單井單層、多井單層、多井多層的火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn),目前已轉(zhuǎn)驅(qū)105個(gè)井組,年產(chǎn)油規(guī)模達(dá)到24.1×104噸,取得了較好的效果。

1.2　存在的主要問題

火驅(qū)即火燒油層,是一種用電、化學(xué)等方法使油層溫度達(dá)到原油燃點(diǎn),并向油層注入空氣或氧氣使油層原油持續(xù)燃燒的采油方法。隨著火驅(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大[3-5],油井見效程度不斷提高[6-7],油井出砂問題日益嚴(yán)峻,成為制約火驅(qū)開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素之一。其中年砂卡井?dāng)?shù)由轉(zhuǎn)驅(qū)前的4井次上升至目前的65井次,出砂井?dāng)?shù)由轉(zhuǎn)驅(qū)前的38口上升至目前的240口,增長(zhǎng)了6.3倍,嚴(yán)重影響了火驅(qū)開發(fā)效果。

表1火驅(qū)開發(fā)油井尾氣量統(tǒng)計(jì)表

日排尾氣/m3井?dāng)?shù)/口出砂比例/(%)<1 000201331 000～5 00014359>5 0007389

2　油井出砂與尾氣產(chǎn)量的相關(guān)性分析

目前火驅(qū)油井的生產(chǎn)管理方式仍延續(xù)吞吐開發(fā)模式[8-9],未適應(yīng)火驅(qū)產(chǎn)生的新變化,導(dǎo)致油井出砂加劇。

2.1　高尾氣井放噴方式不匹配

火驅(qū)開發(fā)油井放噴方式仍采用吞吐開發(fā)管理模式,以放噴液量及溫度為參考數(shù)據(jù)制訂管理標(biāo)準(zhǔn),油井放噴不出，壓力落零后實(shí)施燜井。因火驅(qū)高尾氣油井的生產(chǎn)特征[10-12],部分油井待下泵時(shí)壓力會(huì)恢復(fù),因此需要二次放噴或多次非連續(xù)性放噴,導(dǎo)致油井出砂加劇。根據(jù)近幾年卡井井?dāng)?shù)與放噴天數(shù)的統(tǒng)計(jì),放噴天數(shù)大于6 d時(shí)卡井概率大大增加,見表2。

表2卡井概率與放噴時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

放噴天數(shù)/d總井?dāng)?shù)/口卡井井?dāng)?shù)/口卡井概率/(%)0～325381324～61113532>6533057

2.2　出砂井管柱設(shè)計(jì)不匹配

因杜66區(qū)塊火驅(qū)開發(fā)高尾氣的特征,為防止油井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)出的尾氣進(jìn)入泵筒影響泵效,泵深通常設(shè)計(jì)在主力產(chǎn)氣層以下,以減小尾氣對(duì)泵效的影響。但對(duì)于出砂較為嚴(yán)重的油井,加深泵掛增加了油井砂卡概率。

2.3　生產(chǎn)壓差控制不平穩(wěn)

2.3.1尾氣量突增,加劇油井出砂

在生產(chǎn)過程中火驅(qū)油井尾氣量是不斷變化的,部分油井尾氣量波動(dòng)過大(大于5 000 m3),造成井底流壓過大[13-14],使近井地帶堆積的地層砂進(jìn)入泵筒。2016年共有8口油井由于尾氣量變化過大而造成砂卡。例如曙1-38-52井為2015年新井,原井杜97無(wú)出砂史,經(jīng)過吞吐引效,生產(chǎn)效果明顯改善,日產(chǎn)油量由3 t/d上升至5 t/d,但其日排尾氣量增長(zhǎng)較快,2天內(nèi)由原來(lái)的 3 108 m3上升至10 038 m3,發(fā)生砂卡現(xiàn)象。曙1-38-52井生產(chǎn)曲線見圖1。

2.3.2采液強(qiáng)度過大,加劇油井出砂

火驅(qū)油井的采液強(qiáng)度大小與火線推進(jìn)速度、尾氣排量有較大關(guān)系[15-16]。據(jù)統(tǒng)計(jì)2016年共有14口井因液量上升導(dǎo)致尾氣排量大幅度提高,造成油井砂卡。以曙1-045-036井為例,該井本周期日產(chǎn)液量由27 t上升至43 t,日產(chǎn)油由5 t上升至14 t,隨著液量的上升日排尾氣量由 1 519 m3上升至 5 311 m3,油井采液強(qiáng)度過大,加劇了油井出砂程度。曙1-045-036井生產(chǎn)曲線見圖2。

圖1　曙1-38-52井生產(chǎn)曲線

圖2　曙1-045-036井生產(chǎn)曲線

3　綜合治理方案及效果評(píng)價(jià)

針對(duì)火驅(qū)出砂井帶來(lái)的上述矛盾,通過積極轉(zhuǎn)變思想觀念,創(chuàng)新生產(chǎn)管理方法,從“燜、放、下、采”等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)入手,通過實(shí)施、評(píng)價(jià)、再實(shí)施,不斷探索出一套適應(yīng)火驅(qū)開發(fā)的出砂井管理對(duì)策[17]。

3.1　合理放噴方式

針對(duì)放噴難度大、時(shí)間長(zhǎng)的問題,主要采用自制放噴流程,見圖3。在放噴末期,實(shí)施油套同放,加快放噴速度,有效防止油井激動(dòng)出砂,并為作業(yè)施工安全提供有力保障。共實(shí)施防噴74井次,平均單井放噴時(shí)間由 6 d 縮短至3 d,累計(jì)提高生產(chǎn)時(shí)率222 d,増油444 t。

圖3　合理放噴方式示意圖

3.2　精細(xì)管柱設(shè)計(jì)

由于尾氣及出砂對(duì)油井生產(chǎn)造成影響[18-19],因此對(duì)火驅(qū)油井管柱設(shè)計(jì)實(shí)施“一井一策”,最大限度地滿足生產(chǎn)需求。

當(dāng)油井尾氣量小于1 000 m3時(shí),將泵深設(shè)計(jì)在油層頂部,并配合使用氣錨,此類油井日排尾氣量較小,利于沉砂,減少油井砂卡的概率。

當(dāng)油井尾氣量大于 1 000 m3小于 5 000 m3時(shí),若油井供液能力較強(qiáng),周期產(chǎn)液大于15 m3/d,可將泵深設(shè)計(jì)在油層頂部,并加裝氣錨,在防止砂卡的同時(shí)保證油井產(chǎn)能。否則,油井泵深應(yīng)設(shè)計(jì)在油層中部,提高油井沉沒度,避開主力產(chǎn)氣層,減小尾氣對(duì)泵效的影響,同時(shí)配套使用防砂泵,降低出砂影響。

當(dāng)油井尾氣量大于 5 000 m3時(shí),應(yīng)將油井泵深設(shè)計(jì)在油層中部并加裝氣錨,同時(shí)配套使用防砂措施。這類油井尾氣量較大,上提泵掛易造成氣鎖,影響油井生產(chǎn)。

3.3　生產(chǎn)壓差控制

3.3.1規(guī)范尾氣排放,合理控制生產(chǎn)壓差

開井當(dāng)天尾氣量控制在 5 000 m3以內(nèi),之后每日增加 1 000 m3,降低油井啟動(dòng)壓差。在油井生產(chǎn)過程中詳細(xì)觀察油井日排尾氣量變化情況,并對(duì)尾氣流程安裝自行研制的可調(diào)式多功能油嘴,發(fā)現(xiàn)尾氣突增的油井時(shí)及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控,控制尾氣排放速度,防止砂卡。

3.3.2規(guī)范采液強(qiáng)度,合理控制生產(chǎn)壓差

在規(guī)范尾氣排放的同時(shí)對(duì)部分單向氣竄井實(shí)施控液生產(chǎn),并按尾氣量狀況分為A、B、C三類油井。

A類油井:尾氣量大于 5 000 m3的油井,共有73口;

B類油井:尾氣量在 1 000～5 000 m3的油井,共143口;

C類油井:其他不屬于A、B類的油井,共有201口。

油井在下泵初期均采取低沖次開井,降低油井啟動(dòng)壓差,生產(chǎn)平穩(wěn)后(開井后2～3 d),根據(jù)油井分類及產(chǎn)量情況,適當(dāng)調(diào)整油井參數(shù):

A類油井尾氣量較大,易出砂,生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量控制在10～15 m3/d;

B類油井產(chǎn)量控制在15～20 m3/d;

C類油井尾氣量較小,日產(chǎn)液量控制在25 m3/d以內(nèi)。

3.4　合理配套防砂措施

近年來(lái)對(duì)出砂較為嚴(yán)重的油井實(shí)施配套防砂措施,主要以高溫固砂、化學(xué)防砂及人工井壁防砂為主,共實(shí)施各項(xiàng)防砂措施51口,但現(xiàn)有防砂措施存在較大問題,影響了防砂效果。其中高溫固砂不適用于杜66塊油藏,易造成油藏堵塞,而化學(xué)防砂效果較好,但有效期較短,僅一周期左右;人工井壁防砂有效期較長(zhǎng),可持續(xù)2～3周,但投入相對(duì)較大。

3.5　總體效果評(píng)價(jià)

實(shí)施后有效生產(chǎn)時(shí)間增加422 d,増油844 t,減少檢泵作業(yè)40井次,取得較好效果[17-18]。

4　結(jié)論

1)隨著火驅(qū)時(shí)間延長(zhǎng),尾氣量的增加是導(dǎo)致油井出砂加劇的主要原因。

2)深入分析火驅(qū)出砂與尾氣量的相關(guān)性,合理匹配燜、放、下、采四個(gè)環(huán)節(jié)是減少油井出砂的有效途徑。

3)及時(shí)有效治理火驅(qū)出砂問題,保證火驅(qū)開發(fā)效果,增加油井有效生產(chǎn)時(shí)率,對(duì)老區(qū)稠油開發(fā)末期轉(zhuǎn)變開發(fā)方式,推廣應(yīng)用新技術(shù)具有較大意義。

4)隨著火驅(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大,新矛盾、新問題不斷出現(xiàn),相關(guān)技術(shù)的提升和改進(jìn)對(duì)改善火驅(qū)開發(fā)效果尤為重要。