大港油田水平井分段防砂采油工藝技術(shù)研究

張冬

摘 要：出砂是困擾水平井開發(fā)砂巖油氣藏最大的問題之一。對于水平井防砂，全井段籠統(tǒng)的防砂方式難以達(dá)到針對性、有效性防砂效果。因此，搞清楚出砂沿水平段井身軌跡的分布規(guī)律，進(jìn)行合理分段并實(shí)施分段防砂，才能達(dá)到良好的防砂目的。本文在系統(tǒng)分析水平井出砂機(jī)理及出砂原因的基礎(chǔ)上結(jié)合大港油田水平井開發(fā)現(xiàn)狀形成了針對性的水平井分段防砂采油工藝技術(shù)，并取得了良好的增油效果。該工藝的成功應(yīng)用，消除了長井段水平井動用不均勻的技術(shù)瓶頸，極大地提高了水平井井段有效充填率，使油層整體得到充分改造，實(shí)現(xiàn)了油氣開發(fā)的降本增效，也為其他同類油藏的開發(fā)提供了啟示。

關(guān)鍵詞：水平井;分段防砂采油;大港油田

水平井其優(yōu)勢就是可以增大泄油面積，減小滲流阻力，大幅度提高單井產(chǎn)量，目前已經(jīng)在大港油田得到了比較廣泛的應(yīng)用，對油田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到了很大作用。然而在水平井開采過程中，往往遇到由于地質(zhì)儲層分布的非均質(zhì)性而引起水平段間滲透率、孔隙度等油層物性發(fā)生較大變化：或者水平井為雙臺階式分布的兩層結(jié)構(gòu)使水平井呈現(xiàn)開采的不協(xié)調(diào)：或者由于油井生產(chǎn)一段時間后，受底水或邊底水的影響，油井含水上升，常規(guī)技術(shù)無法有效控水，影響了水平井的開發(fā)效果;或者對于一個較長的水平井段，為了使它能夠更經(jīng)濟(jì)地開采，均需要對水平井段進(jìn)行分段開采，來保證水平井開采的效率。特別是疏松砂巖油藏膠結(jié)疏松，易出砂，油井要正常生產(chǎn)，必須進(jìn)行防砂作業(yè)。然而水平井卻存在著長井段水平井鉆遇非均質(zhì)油層、泥巖及高含水等夾層，采用籠統(tǒng)濾砂管防砂或礫石充填作業(yè)難以有針對性地對局部地層進(jìn)行精細(xì)防砂的行業(yè)難題。迫切需要通過現(xiàn)場不斷探索，形成針對性的出砂油藏水平井防砂采油工藝技術(shù)。

1 水平井防砂工藝技術(shù)

根據(jù)大港油田油藏實(shí)際情況和目前水平井防砂技術(shù)現(xiàn)狀，主要采用精密微孔濾砂管、復(fù)合繞絲濾砂管、金屬氈濾砂管為三種擋砂方式的礫石充填防砂工藝。

1.1 精密微孔濾砂管結(jié)構(gòu)

精密微孔濾砂管主要由中心管、不銹鋼篩網(wǎng)和導(dǎo)流網(wǎng)等組成，多層不銹鋼篩 網(wǎng)按照不同排列規(guī)律被壓制成圓管狀，內(nèi)表面覆以鋼絲布，填入中心管和外管之間，形成擋砂屏障，達(dá)到防止油井出砂的目的。

1.2 復(fù)合繞絲濾砂管結(jié)構(gòu)

鑲嵌式金屬纖維濾砂管由基管和過濾片組成，過濾片采用不銹鋼纖維、鋼絲布和保護(hù)罩壓制而成，通過焊接方式鑲嵌在基管的臺階形圓孔內(nèi)，具有內(nèi)通徑大、強(qiáng)度高、滲透性好的特點(diǎn)。

1.3 金屬氈濾砂管結(jié)構(gòu)

金屬氈濾砂管主要由中心管、鋼絲布、外管和金屬氈等組成，金屬氈被壓制成圓管狀 ，內(nèi)表面覆以鋼絲布，填入中心管和外管之間，形成擋砂屏障，達(dá)到防止油井出砂的目的 。

2 水平井金屬氈濾砂管防砂采油工藝

2.1 管柱結(jié)構(gòu)

水平井分段防砂開采工藝管柱主要由頂部封隔器、濾砂系統(tǒng)、中間封隔器、套管、控制開關(guān)和導(dǎo)向絲堵等部分組成（圖1）。

（1）分段封隔器：該分段封隔器由頂部封隔器和中間封隔器兩部分組成。頂部封隔器主要實(shí)現(xiàn)工藝管柱的懸掛和密封作用;中間封隔器實(shí)現(xiàn)段間的封隔密封作用。

⑵雙層結(jié)構(gòu)濾砂管：雙層結(jié)構(gòu)濾砂管由內(nèi)、外兩層組成。外層可分成不銹鋼金屬氈、繞絲

和帶孔基管三部分，金屬氈由不同尺寸、不同比例的金屬絲按一定要求加工而成，通過繞絲把它纏繞在帶孔基管上，金屬氈外部再套上鋼管，其作用防止地層砂的逸出;內(nèi)層是一外徑 73mm 的油管，位于中心位置，與隔壁環(huán)及外層形成采油內(nèi)腔。金屬氈的擋砂精度可以根據(jù)地層砂的粒度中值和防砂的要求來設(shè)計(jì)配置，以適應(yīng)各種出砂地層。

（3）井下控制開關(guān)：井下控制開關(guān)主要由控制開關(guān)主體、密封體、流道和上接頭四部分組成。由上接頭和雙層濾砂管內(nèi)管對接，密封體和濾砂管外管內(nèi)壁密封接合。流體從濾砂管內(nèi)腔經(jīng)控制開關(guān)流道進(jìn)入控制開關(guān)主體?？刂崎_關(guān)主體內(nèi)部設(shè)置有電磁靈敏元件，控制開關(guān)的閉合。電磁靈敏元件可以從地面發(fā)射信號遙控操縱。該控制開關(guān)工作溫度 120℃，工作壓力 40MPa，地下液流環(huán)境下可使用 1000 余次，連續(xù)工作時間 2 年。

2.2 工作原理

把分段管柱下到設(shè)計(jì)位置，從油管內(nèi)打壓使兩級或多級封隔器座封，待多級封隔器座封完畢，再繼續(xù)憋壓直至頂部封隔器丟手，從而實(shí)現(xiàn)油井防砂完井程序。開采過程中，可以通過地面控制器把下段控制開關(guān)打開，下段儲層流體經(jīng)濾砂管充分過濾后流入濾砂管夾壁腔，并由此通道進(jìn)入控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)下段油層試油。待下段試油結(jié)束，關(guān)掉下段控制開關(guān)，再打開上段控制開關(guān)，儲層流體經(jīng)濾砂管充分過濾后流入濾砂管夾壁腔，并由此通道進(jìn)入控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)上段油層試油，待上段試油結(jié)束后，亦關(guān)掉上段油層，依此方式實(shí)現(xiàn)多段油層的試油。分析試油結(jié)果，決定開采方案，開采哪段打開哪段開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)水平井的智能化開采。

3 技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1 水平井優(yōu)選

在應(yīng)用水平井分段防砂采油技術(shù)時，選擇適用范圍和選井條件該技術(shù)對以下條件的油水井作用效果較好：

（1）地層滲透率較高，具有一定產(chǎn)能，確屬近井帶污染或者生產(chǎn)過程中由于出粉細(xì)砂而造成防砂管堵塞引起產(chǎn)量下降或停產(chǎn)的油水井。

（2）地層污染堵塞又具有酸敏、水敏特性，不易實(shí)施酸化等其他措施的井。

3.2 防砂管柱組合

根據(jù)各油井儲層巖石的地質(zhì)特征、巖石力學(xué)性質(zhì)、原油性質(zhì)以及鉆井、工程技術(shù)要求等諸多因素，進(jìn)行地層出砂、井壁穩(wěn)定性、井筒溫度場等分析，利用水平井防砂完井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，對不同模式下的完井方式進(jìn)行優(yōu)選。針對大港油田水平井開發(fā)現(xiàn)狀，主要篩選出兩種防砂方式：按產(chǎn)量和達(dá)到預(yù)期采收率的最短時間優(yōu)選最佳完井方式為管內(nèi)井下礫石充填完井，該防砂管柱主要水平井礫石充填工具、封隔器、分流裝置、沖管等主體工具及扶正工具、錨瓦工具、丟手工具、安全接頭等系列工具及清潔攜砂液等組成。這類組合具有擋砂精度高、對地層傷害小、油井采液強(qiáng)度高、防砂有效期長等優(yōu)點(diǎn)，完全可以滿足砂巖油藏水平井防砂后正常生產(chǎn)的要求。

4 結(jié)束語

水平井在大港油田稠油、水驅(qū)以及提高采收率措施中也正在發(fā)揮越來越重要的作用 。但是隨著生產(chǎn)周期的增加，逐步暴露出稠油出砂油藏、防砂難度高，有效期短，后期處理難度大，投產(chǎn)后含水上升快的問題，未能真正體現(xiàn)水平井的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此必須進(jìn)行了適用于稠油出砂油藏水平井開采配套技術(shù)的集成與研究，以提高水平井措施成功率，實(shí)現(xiàn)水平井的高產(chǎn)。而水平井分段封隔分段礫石充填防砂采油是針對水平井長井段充填改造不均勻，物性差異大，油氣水關(guān)系復(fù)雜等問題進(jìn)行攻關(guān)研究的，一舉將以往籠統(tǒng)性的防砂更新升級為選擇性分段精細(xì)防砂的采油工藝技術(shù)，其可以有效提高出砂油藏水平井開發(fā)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張娜.稠油出砂油藏水平井開采配套技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，13（4）：106-107.