油井篩管堵塞識別和治理方法

孟向麗，楊淼，黃利平，劉春祥，李旭光

中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司（天津 300450）

渤海Q 油田明化鎮(zhèn)組油藏埋深淺，儲層巖石骨架膠結(jié)較差，為疏松砂巖高孔高滲儲層，產(chǎn)液能力高，油田平均單井日產(chǎn)液量可達600 m3以上。但油田儲層物性平面非均質(zhì)性較強，部分區(qū)域泥質(zhì)含量較高，特別是采用簡易防砂完井方式的油井，生產(chǎn)過程隨含水上升易發(fā)生黏土顆粒運移，并附著在篩管外壁形成篩管堵塞，生產(chǎn)動態(tài)呈現(xiàn)出液量低、流壓低、生產(chǎn)壓差大等特征。由篩管堵塞導(dǎo)致的低產(chǎn)液井是油田開發(fā)生產(chǎn)面臨的問題之一，如何準(zhǔn)確識別篩管堵塞井，以及對其實施快速有效治理，對于Q油田穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)意義重大。本文即通過分析單井生產(chǎn)動態(tài)，明確油井篩管堵塞機理，并建立油井篩管堵塞識別方法、提出治理方法，為該類井的識別和治理提供借鑒。

1 油井篩管堵塞識別及治理技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 油井篩管堵塞識別技術(shù)

篩管堵塞是油井污染的一種，目前主要采用井下測試方法來確定儲層是否存在污染，并定量預(yù)測污染程度。井下模塊式電纜地層動態(tài)測試器MDT（Modular formation dynamics tester）可完成地層測壓、流體識別、滲透率評價、產(chǎn)能預(yù)測等[1-2]。陳珺等應(yīng)用不穩(wěn)定試井可定量解釋儲層表皮系數(shù)或污染系數(shù)，從而分析儲層污染程度[3]。蔡軍等綜合油井壓力測試、地層流體采樣和試油資料等多方面數(shù)據(jù)建立了污染程度的評價技術(shù)體系[4]。李弘博利用數(shù)值試井方法可在有效解釋污染表皮系數(shù)的基礎(chǔ)上，更好地認(rèn)識污染深度、滲透率等污染帶特征參數(shù)[5]。馬建海應(yīng)用側(cè)向電阻率測井資料反演儲層污染半徑，并用泥漿濾液侵入的理論計算加以驗證，取得較好效果[6]。徐天燕等采用基于地層孔隙壓力分析的方法進行了鉆井過程中砂巖儲層污染分析，幫助分析試油結(jié)果不理想原因[7]。井下測試方法雖然可有效確定井下儲層污染程度及相關(guān)污染帶參數(shù)，但受管柱結(jié)構(gòu)影響，在潛油電泵井為普通合采管柱時，測試工具受電潛泵阻擋，無法下入生產(chǎn)層段進行測試，因此井下測試方法有一定局限性。

1.2 油井篩管堵塞治理技術(shù)

對于油井堵塞或污染的治理，目前主要技術(shù)有酸化、壓力脈沖、微生物降解等。陶磊等研究了稠油油藏水平井泡沫酸解堵技術(shù)，在勝利油田稠油油藏解堵取得較好效果[8]。許定達等研究了適合海上稠油區(qū)塊的高效復(fù)合有機酸化解堵技術(shù)[9]。何延龍等嘗試綜合水力脈沖方法和多氫酸解堵兩種方法，現(xiàn)場實踐證明兩者協(xié)同下明顯改善了酸液流速、濃度分布，提高了酸化解堵效果[10]。劉銳在低壓淺層天然氣水平井上應(yīng)用了水平井分段酸化技術(shù)，增產(chǎn)效果較好[11]。蒲春生等開展了大功率超聲波解除儲層無機結(jié)垢堵塞研究，系統(tǒng)分析了超聲波解堵的主要動力學(xué)機制，并進行了現(xiàn)場試驗，取得良好解堵效果[12]。周鵬等研究了電爆沖擊波增滲解堵技術(shù)，并進行了模擬試驗，取得較好解堵效果[13]。陸小兵等嘗試了電脈沖解堵增注技術(shù)在長慶油田超低滲油藏中應(yīng)用，取得較好增注效果[14]。國內(nèi)也有學(xué)者在水力旋轉(zhuǎn)射流、微生物解堵等方面開展研究，并取得了較好成效[15-16]。

2 渤海Q 油田油井篩管堵塞生產(chǎn)動態(tài)特征

渤海Q油田目前為油井和定向井組合分層系開發(fā)，采油井平均日產(chǎn)液接近500 m3，產(chǎn)液能力較高，但其中部分篩管堵塞井日產(chǎn)能力較低，并且具有較為典型的生產(chǎn)動態(tài)特征。

2.1 生產(chǎn)過程中動態(tài)特征

1）產(chǎn)液能力低。油井如發(fā)生篩管堵塞，篩管外壁附著層嚴(yán)重影響篩管過流能力，流體由地層向井筒流動過程阻力增加，導(dǎo)致油井日產(chǎn)液能力大幅下降，平均僅有140 m3。

2）流壓低。篩管堵塞井受篩管過流能力下降影響，井筒內(nèi)流體動液面較深，電泵沉沒度小，流壓普遍較低，僅有2～3 MPa，較其他正常生產(chǎn)井低1～2 MPa。

3）能量較充足。油井產(chǎn)液量低、流壓低的生產(chǎn)動態(tài)特征可以由多種原因引起，如地層能量不足、儲層污染、流體乳化等原因。渤海Q 油田篩管堵塞井由于其長期處于低產(chǎn)液生產(chǎn)狀態(tài)，且周邊有注水井或邊底水補充地層能量，即“產(chǎn)出少、注入多”，因此其主要生產(chǎn)特征亦表現(xiàn)為地層能量較為充足。

2.2 常規(guī)檢泵作業(yè)前后生產(chǎn)動態(tài)變化特征

1）作業(yè)后初期產(chǎn)液指數(shù)高。篩管堵塞井在常規(guī)檢泵作業(yè)后井口產(chǎn)液量明顯上升，同時井底流壓也相應(yīng)升高，顯示油井產(chǎn)液指數(shù)大幅增加，分析其原因是由于檢泵作業(yè)期間洗井、壓井等工序產(chǎn)生較大的壓力波動以及井液漏失對篩管堵塞層有“沖散”作用，使堵塞物向遠離篩管方向運移、分散，進而緩解篩管堵塞，使得產(chǎn)液指數(shù)增加、產(chǎn)液量上升。

2）持續(xù)生產(chǎn)期產(chǎn)液指數(shù)緩慢下降。篩管堵塞井檢泵后，雖然初期產(chǎn)液指數(shù)較大，但之后持續(xù)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)液指數(shù)會緩慢下降，生產(chǎn)動態(tài)特征表現(xiàn)出產(chǎn)液、流壓緩慢下降。分析其原因，是由于作業(yè)時壓力波動及井液漏失“沖散”堵塞物，后期生產(chǎn)時再次隨流體運移至篩管外壁聚集并附著，形成堵塞層，進而發(fā)生篩管堵塞引起的產(chǎn)液指數(shù)下降。分析Q 油田篩管堵塞井生產(chǎn)參數(shù)，其篩管堵塞后的流壓值較篩管堵塞前低1～2 MPa，生產(chǎn)壓差為篩管堵塞前的1.5～2 倍，日產(chǎn)液量為篩管堵塞前的0.3～0.5倍，產(chǎn)液指數(shù)下降至篩管堵塞前的0.1～0.3倍。

3）注水受效不明顯。篩管堵塞井對于相鄰注水井調(diào)整注水無明顯響應(yīng)，如相鄰注水井加大注水量，篩管堵塞井在產(chǎn)液量、流壓、含水等方面無明顯變化趨勢，原因是此類篩管堵塞井的生產(chǎn)動態(tài)受篩管堵塞影響較大，其各項生產(chǎn)參數(shù)變化較其他正常生產(chǎn)井的變化更“微弱”“遲鈍”，注水受效不明顯。

3 油井篩管堵塞機理認(rèn)識

根據(jù)篩管堵塞井生產(chǎn)動態(tài)特征及檢泵井作業(yè)前后動態(tài)變化特征，分析總結(jié)渤海Q 油田油井篩管堵塞機理。

1）篩管堵塞機理。渤海Q 油田儲層膠結(jié)疏松，部分黏土含量較高區(qū)域內(nèi)黏土顆粒容易隨地層流體發(fā)生運移，并聚集、附著在防砂篩管外壁，屬于物理性附著，且隨生產(chǎn)時間延長，篩管外壁聚集的堵塞物會逐漸增加，堵塞層增厚，從而使篩管堵塞程度逐漸加劇，為明顯的“漸進過程”（圖1）。

圖1 渤海Q油田篩管堵塞機理示意圖

2）篩管堵塞典型特征。渤海Q油田油井篩管堵塞具備如下典型特征：①屬于物理性堵塞，在壓力波動和流體“沖散”作用下堵塞程度會有所緩解；②篩管堵塞是一個漸進過程，隨生產(chǎn)時間延長，隨流體運移的黏土顆粒會逐漸聚集，堵塞程度逐漸加劇；③篩管堵塞是一個“可重復(fù)”過程，即“投產(chǎn)初期逐漸加劇—作業(yè)后緩解—后續(xù)生產(chǎn)再次加劇”的過程（圖2）。

圖2 渤海Q油田篩管堵塞井生產(chǎn)參數(shù)變化特征示意圖

4 油井篩管堵塞識別和治理方法

1）油井篩管堵塞識別方法。結(jié)合渤海Q油田篩管堵塞機理及生產(chǎn)動態(tài)變化特征，綜合分析建立篩管堵塞識別方法：①油井生產(chǎn)動態(tài)特征表現(xiàn)出液量低、流壓低，且測試顯示地層能量較為充足；②常規(guī)檢泵后產(chǎn)液能力大幅上升，且后期生產(chǎn)過程中產(chǎn)液能力逐漸下降，符合篩管堵塞機理的“物理性”“漸進性”“可重復(fù)性”典型特征。

2）油井篩管堵塞治理方法。對于渤海Q油田篩管堵塞井，由于其堵塞性質(zhì)屬于黏土顆粒聚集引起的物理性堵塞，因此可借鑒常規(guī)作業(yè)時洗井、壓井過程，從油管或套管環(huán)空向近井地帶大排量擠注生產(chǎn)水，利用擠注過程中產(chǎn)生的壓力波動及注入流體向地層內(nèi)的流動作用“沖散”篩管外黏土顆粒堵塞層，并向遠離篩管方向運移、分散，緩解篩管堵塞。雖然后期生產(chǎn)過程中，儲層內(nèi)黏土顆粒會再次隨地層流體運移并在篩管外壁聚集，產(chǎn)液指數(shù)逐漸下降，但在此期間，油井產(chǎn)液能力仍高于擠注解堵前水平，仍可取得一定增產(chǎn)效果。渤海Q油田3口井?dāng)D注生產(chǎn)水后，日產(chǎn)油增加6.4～21 m3，效果明顯（表1）。

表1 渤海Q油田篩管堵塞井?dāng)D注生產(chǎn)水解堵效果統(tǒng)計

同時，根據(jù)渤海Q 油田篩管堵塞機理及堵塞性質(zhì)，可考慮在實施物理性解堵的同時，向井筒附近儲層注入黏土穩(wěn)定劑或膠結(jié)劑，避免或減緩解堵后黏土顆粒再次運移，延長解堵有效期，提高解堵增產(chǎn)效果。

5 結(jié)論

1）渤海Q油田篩管堵塞井的井底流壓值較篩管堵塞前低1～2 MPa，生產(chǎn)壓差為篩管堵塞前的1.5～2倍，日產(chǎn)液量為篩管堵塞前的0.3～0.5 倍，產(chǎn)液指數(shù)下降至篩管堵塞前的0.1～0.3倍。

2）根據(jù)篩管堵塞井生產(chǎn)動態(tài)特征及常規(guī)檢泵作業(yè)前后動態(tài)變化特征，總結(jié)出渤海Q 油田篩管堵塞機理，其具備“物理性”“漸進性”“可重復(fù)性”等典型特征。

3）建立了渤海Q油田篩管堵塞井識別方法和治理方法，對Q 油田篩管堵塞井實施3 井次擠注生產(chǎn)水解堵，日增油合計36.7 m3，取得較好效果，可有效指導(dǎo)油田篩管堵塞井及其他油田類似堵塞井的發(fā)現(xiàn)和治理。

4）鑒于篩管堵塞井?dāng)D注生產(chǎn)水解堵后會隨著后期生產(chǎn)再次發(fā)生篩管堵塞，后續(xù)解堵時可考慮同時注入黏土穩(wěn)定劑或膠結(jié)劑等藥劑體系緩解黏土顆粒再次運移，延長解堵有效期，提高增產(chǎn)效果。