水平井防砂（精选7篇）
水平井防砂 篇1
前言
水平井技术是国内新兴的采油工艺技术, 它可以增大泄油面积, 减小渗流阻力, 大幅度提高单井产量。目前, 水平井在国内油田得到了比较广泛的应用, 至今国内油田已有水平井5000 余口, 对油田的高产稳产起到了很大作用。在水平井开采过程中, 往往遇到由于地质储层分布的非均质性而引起水平段间渗透率、孔隙度等油层物性发生较大变化;或者水平井为双台阶式分布的两层结构使水平井呈现开采的不协调;或者由于油井生产一段时间后, 受底水或边底水的影响, 油井含水上升, 常规技术无法有效控水, 影响了水平井的开发效果;或者对于一个较长的水平井段, 为了使它能够更经济地开采, 均需要对水平井段进行分段开采, 来保证水平井开采的效率。
水平井分段防砂开采工艺管柱
管柱结构
水平井分段防砂开采工艺管柱主要由顶部封隔器、滤砂系统、中间封隔器、套管、控制开关和导向丝堵等部分组成 (见图1) 。
⑴分段封隔器:该分段封隔器由顶部封隔器和中间封隔器两部分组成。顶部封隔器主要实现工艺管柱的悬挂和密封作用;中间封隔器实现段间的封隔密封作用。
⑵双层结构滤砂管:双层结构滤砂管由内、外两层组成。外层可分成不锈钢金属毡、绕丝和带孔基管三部分, 金属毡由不同尺寸、不同比例的金属丝按一定要求加工而成, 通过绕丝把它缠绕在带孔基管上, 金属毡外部再套上钢管, 其作用防止地层砂的逸出;内层是一外径73mm的油管, 位于中心位置, 与隔壁环及外层形成采油内腔。金属毡的挡砂精度可以根据地层砂的粒度中值和防砂的要求来设计配置, 以适应各种出砂地层, 表1、表2 分别为不锈钢金属毡滤砂管的技术参数和性能指标。
⑶井下控制开关:井下控制开关主要由控制开关主体、密封体、流道和上接头四部分组成 (见图2) 。由上接头和双层滤砂管内管对接, 密封体和滤砂管外管内壁密封接合。流体从滤砂管内腔经控制开关流道进入控制开关主体。控制开关主体内部设置有电磁灵敏元件, 控制开关的闭合。电磁灵敏元件可以从地面发射信号遥控操纵。该控制开关工作温度120℃, 工作压力40MPa, 地下液流环境下可使用1000 余次, 连续工作时间2 年。
1-顶部封隔器;2-控制开关;3-滤砂系统;4-套管;5-中间封隔器;6-扶正器;7-导向丝堵
1-控制开关主体;2-密封体;3-流道;4-上接头
工作原理
把分段管柱下到设计位置, 从油管内打压使两级或多级封隔器座封, 待多级封隔器座封完毕, 再继续憋压直至顶部封隔器丢手, 从而实现油井防砂完井程序。开采过程中, 可以通过地面控制器把下段控制开关打开, 下段储层流体经滤砂管充分过滤后流入滤砂管夹壁腔, 并由此通道进入控制开关实现下段油层试油。待下段试油结束, 关掉下段控制开关, 再打开上段控制开关, 储层流体经滤砂管充分过滤后流入滤砂管夹壁腔, 并由此通道进入控制开关实现上段油层试油, 待上段试油结束后, 亦关掉上段油层, 依此方式实现多段油层的试油。分析试油结果, 决定开采方案, 开采哪段打开哪段开关, 从而实现水平井的智能化开采。
技术参数
适用套管:156 ~ 166mm;
封隔器刚体最大外径:150mm;
打捞头内径:62mm;
座封压力:12~15MPa;
丢手压力:18~20MPa。
应用效果分析
水平井实施分段开采在油田已得到了大部分采油厂的认同, 并在现场得到了初步的应用, 取得了较好的经济效益和社会效益。例如L2 - P8 井在2010 年3 月完钻, 因钻开下部高压水层, 需进行卡水作业。3 次挤灰封堵, 均验封不合格。在2014 年3 月28 日下入水平井分段工艺管柱, 一次作业成功。丢手压力22MPa, 全井验封20MPa, 稳压10min, 压力不降。完井后生产日产油12t, 含水73%, 效果明显。X151 - P1 井施工前日产液179m3, 日产油5.4t含水高达97%, 采用封上采下的工艺措施后, 日产液121m3, 日产油82t, 收到了良好的增油降水效果。表3 是部分水平井实施分段防砂开采情况。
出砂油藏水平井防砂技术应用 篇2
初期水平井主要配套泡沫酸洗技术, 该技术主要用来解除环空泥饼及其它杂质堵塞, 不能实现地层改造;2010年随着中低渗、薄层等低品位油藏的逐渐动用, 单纯的水平井泡沫酸洗工艺已不能满足油藏开发的需要, 通过对国内外水平井开发工艺的调研, 引进了水平井底部挤压充填工艺, 该工艺可解除近井地带堵塞, 降低表皮系数, 还能抑制部分地层细粉砂运移堵塞, 保持油井稳产, 2011年以来, 除离水层较近水平井, 全部实现底部挤压充填, 取代了单一的酸洗解堵工艺。
2013年以来, 低渗、薄层、超稠油稠油逐渐增多, 新、老区块开发难度逐渐加大, 水平井底部挤压充填工艺已不能满足水平井开发投产的需要, 加大油层改造, 降低注汽压力, 改善开发效果已成为水平井开发面临的主要问题。水平井分段挤压充填工艺技术主要依靠测井数据, 通过管外封隔器把水平段进行分段, 根据各段物性情况进行不同规模的挤压充填, 改善近井地带物性, 提高单井产能, 通过分段充填可实现水平段充分改造, 使水平段得到整体动用。因此, 对水平井分段挤压充填技术的研究有着十分重要的意义。
二、水平井防砂工艺应用
1. 悬挂小直径滤砂管防砂技术
(1) 滤砂管完井悬挂滤砂管防砂
利用顶部悬挂封隔器, 将防砂管柱悬挂于油层部位, 丢手后防砂管柱留井, 起到防止地层出砂的目的;管柱结构采用筛管+盲管的方式下入, 既能保证全水平段注汽, 又能节约成本。
技术特点:施工简便、成本低。
适用油井条件:筛管完井水平井筛管弯曲变形、破损, 导致出砂, 无法正常生产井;
解决问题:恢复滤砂管破损出砂水平井正常生产。
取得效果:2009年至今共施工9口井, 累计产油15812吨, 平均单井产油1756吨, 取得较好效果。
(2) 套管射孔悬挂滤砂管防砂
类似于滤砂管完井悬挂滤砂管防砂技术, 油层段射孔后悬挂防砂管柱, 防止地层出砂。
适用油井条件:油层离水体近或水淹严重区域不适宜采取充填防砂水平井;
解决问题:出砂水平井正常生产;
取得效果:采用该技术共施工2口井, 累计产油2500吨, 平均单井产油1250吨。
2. 笼统挤压充填防砂
(1) 裸眼筛管完井底部逆向充填技术
下入充填管柱内密封插管打开底部充填服务器, 进行充填施工, 实现底部逆向充填。
管柱结构:完井管柱 (自下而上) :引鞋+底部充填工具+防砂筛管+套管+免钻塞 (或固井盲板+管外封隔器+套管+分级箍) +套管串至井口;内充填管柱:密封插头+油管串至井口。
技术特点:充填通道大, 不易形成砂桥, 施工成功率高;可实现替浆、酸洗、充填作业;上提管柱, 通道自动关闭;结构简单, 操作方便。缺点是只能全井段笼统充填。
解决问题:在筛管/裸眼环空形成高渗透挡砂屏障;提高油井完善程度, 降低近井表皮系数;防止地层坍塌, 延长筛管使用寿命, 提高近井地带渗透性。
(2) 套管射孔挂虑后底部挤压充填技术
该技术类似筛管完井底部充填技术, 首先射孔, 然后下入防砂管柱, 底部带管内底部充填装置, 丢手后将防砂管柱留井;再下入内充填管柱密封插管打开底部充填服务器, 进行充填施工, 实现底部逆向充填。该技术主要应用在出砂油藏水平井套管射孔完井 (尚12平10井、林17平1) 以及林樊家油田低效水平井治理现场应用。
解决问题:在射孔周围形成高渗透挡砂屏障;降低近井表皮系数;解决低效水平井近井地带及筛管堵塞问题;可根据测井解释结果进行选择性射孔, 避免油层干扰, 充填后可以提高近井地带渗透性。
3. 分段挤压充填防砂
(1) 裸眼筛管分段完井分段充填 (多趟管柱)
为解决长井段水平井笼统底部充填改造不完全的问题, 将上部充填装置与底部充填工具相结合, 实现水平井分2段以上充填, 解决长井段水平井因渗透率差异导致充填不均匀的现象。
管柱结构 (分2段为例)
管柱自下而上依次为:外管柱:引鞋→底部充填装置→盲管短节→筛管→密封筒→裸眼隔离封隔器→密封筒→顶部充填装置→盲管短节→筛管→盲管→免钻塞→套管柱至井口
坐封管柱:坐封短节油管柱至井口, 对隔离封隔器座封→
下层充填管柱:充填插头油管柱至井口→→
上层充填管柱:密封插头→充填插头→油管柱至井口
技术特点:将全井段分为2段充填, 实现水平段均匀充填, 改善充填效果;采用2趟管柱充填施工, 工具下入及施工风险小, 成功率高;缺点是充填后验证充填滑套口是否关严技术不够成熟。
解决问题:在筛管/裸眼环空形成均匀的高渗透挡砂屏障;提高油井完善程度, 降低近井表皮系数;防止地层坍塌, 延长筛管使用寿命;充分改善油层近井地带渗透性, 提高单井产能;实现水平段均衡动用。
(2) 套管射孔分段充填技术
针对林樊家油田孔店组穿层水平井渗透率差异大的状况, 实施了管内分段充填技术。
外管柱构成 (以3层为例) :底层筛管+盲管+底层充填滑套+隔离封隔器总成#1+中层筛管+盲管+中层隔离封隔器总成#2+上层筛管+盲管+顶部充填总成。
内管柱:内管柱构成 (以3层为例) :隔离密封总成+开关工具总成+充填工具总成+充填工具+测压总成+定位工具+隔液密封工具。
技术特点:可一趟管柱座封底部桥塞、和上部防砂封隔器;可一趟管柱实现对多层的依次充填, 缩小占井周期;任何一层充填时, 确保与其他层的隔离, 防止液体漏失;每一层充填后可进行验充填作业, 若充填效果达不到设计要求, 可再次充填;验充填合格后, 关闭滑套、验滑套关闭情况。
水平井防砂 篇3
一、斜井水平井防砂工具打捞难点分析
在斜井水平井中, 由于井型和防砂工具的特殊性, 需要采用高效的防砂工具打捞器, 才能够保证防砂工具成功的打捞, 在防砂工具打捞过程中存在的难度主要有:由于斜井水平井井斜程度高, 造成了油井内的管柱在重力的作用下, 会贴到井眼壁面的下部, 管柱运动的过程中受到的运动阻力大, 而且由于斜井水平井中管柱和井眼壁面接触点多, 从而造成了管柱受力的复杂性, 在进行管柱解卡的过程中, 解卡的作用力不能有效的作用到卡点上, 从而降低了管柱解卡的成功率, 而且斜井水平井中管柱外部都要安装有扶正器, 这样就增加了防砂工具打捞的难度, 在井斜大的井段, 井眼中的管柱会贴到井眼的管壁上, 管柱在各种应力的作用下, 容易产生管柱的卡钻现象, 而且在井底流体的流动速度慢, 很难实现砂粒的高效携带, 因此容易产生钻具被卡的现象。
二、斜井水平井防砂工具打捞措施及试验研究
为了能够提高防砂打捞工具的打捞效率, 需要进一步的加强打捞技术措施研究, 首先要科学合理的布置打捞的工具和钻杆钻具组合, 在打捞的过程中, 需要尽量的选择无台阶的钻具组合, 尽量避免钻具和井壁之间的摩擦和碰撞, 这样可以有效的避免卡钻现象的发生, 在打捞工具的底部增加引鞋, 同时保证打捞工具最大外径不能超过打捞管柱的外径, 这样也可以避免卡钻现象的发生。通过在打捞管柱上增加扶正装置的方法, 可以保证打捞管柱在井眼的居中度, 从而保证打捞工具能够顺利的接触井下防砂工具, 如果打捞的方向不正确, 可以通过打捞管柱的弯曲作用来调节打捞工具的方向, 从而提高打捞的效率和准确度。在斜井水平井的磨铣作业中, 由于井眼斜度大, 管柱与井眼表面的摩擦力大, 这样就导致了井口动力和钻压的传递效率低, 容易造成常规套管的损坏。为了避免这种现象的发生, 我们在钻杆的表面增加了一系列的辊子扶正器, 将管柱的滑动摩擦转化为辊子的滚动摩擦, 从而有效的提高了井口能量的传递效率, 从而保证了作业的顺利完成。在磨铣方法的选择方面, 通过选用防偏磨工具, 可以防止由于磨铣工具的不居中, 而造成对常规套管的损害, 同时可以增大磨铣工具的作用力。在斜井水平井防砂工具打捞时, 能够一次成功将全部防砂工具打捞出来的概率较低, 在防砂工具打捞的过程中, 通常情况下首先要将填充工具打捞出来, 然后套铣油井的防砂管柱, 进而完成防砂工具的打捞。利用这种方法, 打捞工具的为一个整体, 一旦打捞工具和防砂工具连接后, 防砂工具底部被堵塞, 没有形成循环, 在这种情况下一旦发生卡钻的现象, 就容易造成打捞作业的失败。为了能够避免这些问题, 通过对不停泵打捞技术的研究, 设计了一种在打捞工具侧面开一个侧孔的方法, 这样当打捞工具接触到防砂工具后, 还能够进行循环, 从而避免了由于停泵造成的意外事故, 而且可以有效的避免卡钻等问题。该技术在施工的过程中, 将套铣作业和打捞作业结合起来, 在套铣作业完毕后, 继续进行防砂工具的打捞作业。这种方法有效的减少了由于套铣和打捞作业的不连续, 而造成的埋砂和堵塞的现象, 有效的减少了打捞事故的发生, 提高了打捞的效率。为了进一步验证防砂工具的打捞效果, 开展了防砂工具打捞器在斜井水平井中的试验研究, 试验结果表明利用不停泵打捞技术可以实现防防砂工具的成功打捞, 如果采用普通的防砂工具打捞方法, 而且试验井的漏失和出砂的现象严重, 常规的打捞方法需要多次的打捞才可以完成打捞作业, 而且容易发生井下事故。通过采用这种新型的不停泵打捞技术, 可以有效的降低打捞作业的劳动强度, 减少防砂管打捞作业的施工周期, 降低防砂工具的打捞成本。通过对此次试验存在的问题分析, 可以得到由于斜井水平井中, 管柱运动的摩擦阻力大, 因此最好采用斜坡管柱, 而且需要使用特殊的扶正器。根据斜井水平井防砂工具打捞的特点, 需要对套铣和打捞的工具进行优化改造, 根据防砂工具的特征, 选择合适的打捞工艺和工具。在完成防砂工具打捞作业后, 可以对油井进行加压, 将防砂砾石不断的压入到地层中, 从而减少井眼中砂砾石的量, 减少砂砾石对于管柱的摩擦, 防止卡钻现象的发生。
三、结束语
油田油井的大修作业是一个系统工程, 油井大修的质量直接制约油井的产量和继续生产的年限, 因此需要不断的提高油井大修的质量和效率。在斜井和水平井中, 由于井身结构的限制和防砂结构的特殊性, 给水平井和斜井中防砂工具的打捞带来了巨大的难度。为了能够提高防砂打捞工具的打捞效率, 首先要科学合理的布置打捞的工具和钻杆钻具组合, 在钻杆表面增加一系列的辊子扶正器, 将管柱的滑动摩擦转化为辊子的滚动摩擦, 选用防偏磨工具, 在打捞工具侧面开一个侧孔, 这样当打捞工具接触到防砂工具后, 还能够进行液体的循环, 从而避免了由于停泵造成的意外事故, 而且可以有效的避免卡钻等问题。通过研究提高了斜井水平井防砂工具打捞的准确性和成功率。
摘要：井筒打捞作业是油水井大修的主要内容之一, 捞出井中落物, 恢复油水井的正常生产, 对油气井的生产具有十分重要的作用。随着油田开发技术的进步, 复杂井筒防砂工具在各类型的油水井中广泛应用, 这对井筒打捞技术提出了越来越高的要求。本文介绍一种新型防砂工具打捞技术, 并分析器在某油田斜井防砂套管打捞的应用, 证明其能够进行复杂井筒中防砂工具的打捞, 对于油田的复杂井筒打捞技术具有十分有效的作用。
关键词：防砂工具,打捞,大修
参考文献
[1]刘伟, 王强, 李丽, 黄敏, 谭纬.常规打捞工具在水平井中的应用[J], 油气井测试, 2008 (02) .
水平井防砂 篇4
1 辽河油田水平井防砂完井技术发展阶段
辽河油田水平井防砂完井技术随着水平井的应用而不断发展和完善, 从1992年在冷家堡油田完钻第一口水平井—冷平1井以来, 到2008年主要经历了四个阶段。
1.1 多种防砂完井技术研究试验阶段
1992年到1996年完钻水平井9口, 其中单水平井7口:采用砾石充填防砂完井1井次, 下套管固井射孔完井1井次, 金属棉筛管防砂完井2井次, TBS筛管防砂完井3井次, 另外2口是在直井基础上侧钻的侧钻水平井。
1.2 整体烧结筛管和金属棉筛管防砂完井技术扩大试验阶段
1997年到2002年完钻水平井22口, 其中单水平井7口:采用整体烧结筛管 (简称TBS筛管) 完井5口, 金属棉筛管完井1口, 打孔衬管完井1口;侧钻水平井14口都是在直井基础上进行侧钻, 采用金属棉筛管防砂完井;分支水平井1口, 采用金属棉筛管防砂完井。
1.3 割缝筛管防砂完井技术试验阶段
2003年完钻水平井和侧钻水平井11口, 其中单水平井7口, 1口采用金属棉筛管完井, 其余全部采用割缝筛管完井。侧钻水平井4口井, 1口井在直井基础侧钻的, 其余水平井是在原水平井基础上侧钻的, 侧钻后采用割缝筛管防砂完井。
1.4 割缝筛管和弹性筛管防砂完井技术推广应用阶段
2004年-2008年, 多数水平井采用了割缝筛管防砂完井技术。同时这个阶段研制了水平井弹性筛管防砂完井技术, 现场应用40余井次;另外还开展了分支井、鱼骨水平井等复杂结构水平井的防砂完井技术研究和试验工作。
2 辽河油田水平井防砂完井技术
2.1 砾石充填防砂完井技术
砾石充填防砂完井技术最早辽河油田只实施了1井次, 即1992年的第二口水平井冷平3井。。冷平3井于1993年1月投产, 初期日产量为邻近直井3-5倍。目前应用较多。
2.2 筛管防砂完井技术
筛管防砂技术包括金属绵筛管、TBS筛管、割缝筛管和弹性筛管。其中以割缝筛管应用较多, 割缝筛管具有一定的适应性, 主要适用于粒度中值较大, 分选均匀的水平井防砂完井。
3 辽河油田水平井防砂完井存在的问题
3.1 防砂完井技术相对单一, 未从系统工程角度考虑, 影响其它工艺技术的应用
水平井采用筛管完井, 筛管正对油层, 泥岩段用套管分隔, 压力系统没有严格分隔。导致注采不均、动用不均、热能利用不均, 同时也使水平段措施应用受到限制。
3.2 部分技术不能满足疏松粉细砂岩稠油、超稠油油藏水平井防砂完井的需要
每一种水平井防砂完井技术都有一定的适应性, 目前应用于水平井的割缝筛管缝隙可以达到0.25mm, 采用这样的筛管对油藏砂岩粒度中值在0.15mm-0.2mm的水平井进行防砂, 出砂的风险就比较大。
3.3 部分水平井套管、筛管发生变形或毁坏, 影响了水平井的开发效果
部分水平井由于受地质、工程、工具等因素的影响, 导致筛管或套管发生变形、出砂, 严重影响了水平井的开发效果。
3.4 防砂完井的配套工具不能满足水平井生产需要
采用尾管悬挂方式防砂完井的水平井, 影响下井管柱与工具的顺利起下, 容易发生事故, 部分水平井发现从悬挂处出砂情况。
3.5 侧钻和分支水平井完井后管柱内通径小, 后期作业或采取措施的难度较大
侧钻和分支水平井采用小筛管, 筛管内径只有86mm, 水平段一旦变形或出砂将无法处理。
4 辽河油田水平井防砂完井技术发展建议
4.1 进行水平井选择性防砂完井技术
实现水平井分层 (段) 防砂完井有利于提高动用程度、保证各层段均匀受热、实施各种分层 (段) 维护性措施和增产措施。
4.2 针对油藏特征, 优选水平井的防砂完井方式
辽河油田地质条件复杂, 油藏类型多样, 岩石粒度中值大小不一, 出砂程度各异, 必须根据油气藏地质情况、岩石粒度粗细、储层井眼状况和边底水情况优化优选防砂完井方式。
4.3 优化钻井轨迹, 提高非水平段完井质量, 避免发生变形或毁坏
水平井在设计和钻进时尽量保证水平井井眼轨迹光滑, 不出现突变的井眼曲率。同时提高水平井弯曲段套管的抗挤压强度, 可以减少非水平段套管发生变形或毁坏的情况。
5 结语
水平井作为实现油田高效开发的一项重要技术手段, , 结合辽河油田的实际特点, 开展相关水平井防砂完井技术的攻关研究, 形成适合于不同油藏、不同岩性、不同井身结构的防砂完井系列技术, 必将为水平井技术的应用发挥更大的作用。
参考文献
[1]万仁溥.现代完井工程.北京:石油工业出版社, 2000-05.
[2]陈庭根, 管志川.钻井工程理论与技术, 石油大学出版社, 2000:295-296.
[3]薄珉, 陈勋, 巩永丰, 王永君.辽河油田侧钻井技术, 石油钻采工艺, 2003, 2 (21-24) .
[4]董明利.锦91块热采侧钻水平井完井工艺, 特种油气藏, 2004, 1 (64-65, 71) .
水平井防砂 篇5
水平井是近年来在国内新兴的采油工艺技术, 它可以增大井眼与油藏的接触面积, 加大泄油面积, 减少渗流阻力, 提高油田的整体开发效果。
桩西、河口、孤东部分油田地处滩海区, 特别是桩106、桩139、桩47、飞雁滩等多个区块的施工井直接处于滩海地区, 胜利滩海油田定向井多为馆陶组稠油出砂油藏, 其开发以先期防砂开采为主, 大斜度、大位移井防砂方式主要是封隔高压一次充填、辅以压裂防砂, 水平井防砂为封隔器悬挂金属滤砂管防砂。
目前, 水平井防砂管柱主要是金属毡滤砂管防砂。常规防砂管柱主要由丢手工具、皮碗封隔器、油管、滤砂管、扶正器、丝堵等组成, 全部管柱丢在水平段内 (见图1) 。
二、水平井防砂管柱中心管冲砂解堵技术
(一) 连续油管冲砂
水平井芯管内冲砂主要是指滤砂管防砂中心管的冲砂。首先下入Ф89mm油管, 利用密封插头与井下管柱进行对接, 形成循环通道, 在油管中下入连续油管进行冲洗。该工艺在油田有过成功的应用。但由于国内连续油管车数量有限, 目前大多数处于停工状态, 因此已经没有实施的可能。
(二) 旋转射流冲砂解堵技术
1. 结构
水平井旋转射流冲砂解堵装置由扶正套、旋转射流冲砂解堵工具、冲管等组成 (见图2) 。冲管末端携带旋转射流冲砂解堵工具及扶正套对准水平井防砂管柱鱼顶后, 射流工具因扶正套的扶正作用探入中心管, 冲砂管柱继续给扶正器施加一定的负荷, 扶正套上销钉剪断, 冲管携带解堵工具可继续前移进行冲砂解堵作业。冲砂解堵施工后, 扶正套可随解堵工具带出。
2. 高压水射流解堵机理
高压水旋转射流解堵技术是利用井下可控转速的旋转自振空化射流解堵装置产生高压水射流直接冲洗炮眼解堵和高频振荡水力波、空化噪声 (超声波) 物理解堵。
自振空化射流是近年来发展起来的利用小扰动波在管系传播的瞬态流理论和水声学的流体自激振荡原理将连续射流调制成具有强烈压力振荡和高空化初生能力的新型射流, 因而可以利用其强烈的压力振荡和辐射强烈的空化噪声冲击波来解除地层堵塞, 恢复或提高地层渗透率, 射流的高频振荡以及空化的热力和超声波作用还可改变原油分子结构, 降低原油黏度, 减小岩石和油水界面上的表面张力, 从而改善原油流动性、提高原油采出程度。
3. 工作原理
解堵施工时, 通过冲管联接头将冲管与解堵装置连接在一起, 冲管长度根据需要解堵的中心管长度而定 (一般下入的冲管应大于中心管长度1m~2 m) , 用油管连接冲管将解堵工具送入井中, 利用滑动冲管扶正套保护自振空化喷嘴在斜井或水平段不受损坏, 并使自振空化喷嘴导入到防砂鱼顶内腔中, 地面加压为5k N~10k N将限位剪钉剪断, 滑动冲管扶正器留在防砂鱼顶处。冲管经滑动冲管扶正器内腔将自振空化喷嘴送入到中心管中, 解堵液经地面水泥车通过油管、冲管, 泵入井下解堵工具, 由旋转喷头上的喷嘴喷出, 形成高压水射流。喷头上沿周向分布有八个喷嘴, 四个倾斜的动力喷嘴喷出侧向射流产生旋转力矩, 使喷头旋转同时完成冲砂。四个径向喷嘴产生径向高频自振空化射流, 直接冲击解堵并段。
4. 实验效果分析
通过清除有细砂堵塞割缝筛管的试验, 旋转射流解堵工具能够有效的清除割缝筛管上的粉细砂和泥质;通过模拟井下条件的冲砂解堵试验, 当旋转水射流的冲击波, 通过0.3mm割缝管传到充填砂的环空中, 产生强大的涡流, 使充填砂中的0.1mm细砂从井筒内返回地面 (见图3、图4) 。
5. 选井条件及施工工艺
(1) 适用范围和选井条件。该技术对以下条件的油水井作用效果较好:1) 地层渗透率较高, 具有一定产能, 确属近井带污染或者生产过程中由于出粉细砂而造成防砂管堵塞引起产量下降或停产的油水井。2) 地层污染堵塞又具有酸敏、水敏特性, 不易实施酸化等其他措施的井。
(2) 施工设备和要求。旋转射流解堵技术的设备及要求为:1) 作业机一台, 400型水泥车两辆, 15m3水罐车两辆。2) 施工井应有井口自封装置, 并有回水管线与回水池连接。3) 地面管汇中需要与400型水泥车配套的高压弯头、高压水龙带、三通等, 并应清洗干净, 连接密封良好。4) 根据油层深度和堵塞程度, 地面泵压工作压力为15MPa~30MPa, 流量为400L/min左右。5) 工作介质为清水, 根据地层物性和堵塞情况可加入适量的防膨剂、解堵剂、粘土稳定剂等添加剂, 以保证工作液与地层岩石及流体配伍, 并保证解堵效果。
(3) 施工工艺和方法。旋转射流冲砂解堵技术的施工工艺和方法为:1) 清水或活性水洗井, 防膨液压井, 起出井内管柱。2) 按防砂管长度配好冲管长度, 依次下入扶正套、旋转射流解堵工具、连接冲管、过滤器和光油管, 完成高压水旋转射流施工管柱, 并用油管送至防砂管柱鱼顶处。3) 清水正洗井, 洗净油管内的污垢和杂物。4) 按上述第 (5) 条配好处理液后, 打开井口, 自井口投球, 打开单向阀, 两台车并联, 一档调压至15MPa~30MPa, 正循环打处理液;同时用作业缓慢下放管柱 (越慢越好) , 使解堵工具从上到下连续冲洗防砂管柱, 直至防砂管柱底部;然后缓慢提升油管, 从下到上连续清洗防砂管柱直至防砂管顶部约1m处。这样反复清洗四至五趟。5) 处理完后, 工具下至防砂管底部, 倒井口流程, 清水大排量反循环洗井两至三周, 排出防砂管内清洗掉的杂物。6) 起出全部管柱及清洗工具, 按常规下泵或下注水管柱, 开井生产。
三、现场应用情况
该旋转射流冲砂解堵工具完成后, 在桩西油田桩115一平1井进行现场实验, 射孔井段1 641.8m~1 692.5m, 射孔井段井斜角90°, 该井2004-06-06量油不出, 分析为滤砂管失效, 砂埋中心管。应用定向井旋转射流物理法解堵装置冲中心管, 冲砂井段1 638m~1 695m, 冲出地层砂1.5m3, 解堵后试挤压力为10MPa。该井开抽后, 日产液23t, 日产油8.3t, 含水63.7%。
后又在孤北1—P1井现场实验, 对100m的防砂管柱进行了解堵处理。该井自投产六年来, 最高日产油12t, 虽经多次酸处理和其他解堵措施, 效果都不理想, 每次作业收效甚微, 后来作业几乎为无效作业, 直至没有产能。采取冲砂解堵措施后, 注汽压力明显下降, 干度提高, 注汽投产后最高日产油量22t。
自2006年1月以来, 在桩139、桩106和桩l15等滩海区块的定向井, 应用水平井旋转射流冲砂解堵装置解堵和中心管冲砂。解堵后, 试挤压力平均下降10MPa~15 MPa, 中心管冲砂施工, 未出现一口卡冲管事故。实施28井次, 平均有效期210d。
摘要：水平井是近年来在国内推广较快的采油工艺技术, 它可以增大井眼与油藏的接触面积, 加大泄油面积, 减少渗流阻力, 提高油田的整体开发效果。馆陶组油藏, 油层埋藏浅, 压实程度差, 胶结疏松, 易出泥砂。为了挖潜老油区的产能, 后期水平井开发井数日益增多。
水平井防砂 篇6
当前存在的油井机械防砂技术有着各自的特点和应用场合, 但其大部分难以适应油井开采中后期产生的出砂较为严重或是多次防砂作业的油井的防砂作业。防砂施工作业的成本也逐渐提高, 由此, 对新的油井机械防砂工艺以及防砂工具的开发和研究具有重要的技术意义以及经济意义。
1 高压充填防砂技术
其防砂管柱主要由筛管、安全接头、可溶性扶正器、FS封隔器和丝堵等构成。高压填充防砂技术通过将砾石2石英砂使用大排量的携砂液携带进油气井生产层套管外部的空洞之处, 携带到绕丝管以及套管的环形空间, 通过高压压实形成防砂的屏障。
1.1 高压充填工艺的优点
(1) 高压填充施工中的地层填砂以及绕丝管外部环空充填一次性形成, 从而有效缩短了钻井的周期, 节约了油井防砂技术的实施成本。
(2) 高压的填充施工中能在油井井筒内形成半径一定的密度较高的渗透带, 从而有效减少了油气井中相关流体对地层砂砾的冲击。而靠近井筒流体的流动压力梯度将小于原始地层的压力梯度, 从而有效缓解油井出砂现象。
(3) 高压充填施工过程能形成对油层的压裂作用, 从而能提升地层的渗透效率, 同时由于填充砂体在井筒周围形成了具有一定半径的高渗透连续地段, 从而能发挥解堵作用, 改善油井, 尤其是生产效率较低的油井的供液能力, 有效提高油井的产量。
1.2 高压填充防砂工艺存在问题:
(1) 高压充填的防砂工艺适用于单层、短井段的防砂效果, 但其使用在多油层而长井段中, 其效果难以保证。尤其对存在上部封堵层、封层的油气井, 在对下部目的层防砂过程中, 其高压将对封堵层和卡封层产生较大的影响。
(2) 高压填充防砂工艺施工过程中的参数设置和参数优化控制对施工作业人员具有较高的依赖性, 主观性相对较强。改施工技术实质是在地层以及环空间内部形成了高渗透的填充砂体的体系, 从而实现防砂增长的有效同一。油气井状况的不同, 其砂体在地层内部堆积状况以及堆积的机理等具体状况都不相同, 应根据施工人员的经验判断填充模式, 从而保证油套环形空间砂体的冲蚀, 防止不实造成砂体产生移动和混合, 降低井筒周围的渗透程度, 对供液产生影响。
(3) 适用于出砂颗粒直径为0106 mm及以上的油层中。
2 油井机械防砂工程实例
完钻井深2 2 1 2 m, 目前人工井底2050.32m, 水泥返高1412, 最大井斜/井段为45.81°/1635.39 m。该井生产层E d14# (1952.1-1955.1) 出砂严重, 影响油井的正常生产, 为了使该井正常生产, 建议对该井段进行防砂。针对该井油层特点, 选用丢手砾石充填防砂工艺, 该工艺是解决疏松砂岩出砂井较为成熟的防砂施工工艺, 可以满足防砂要求。根据该井的地质资料, 为了有效挡住地层砂和尽可能的提高产能, 需从携砂液、砾石组合、加砂规模和施工参数等方面进行优化。
2.1 井筒、井口及施工管柱的准备
选用优质压井液压井;起出井内生产管柱, 清洗干净, 准确丈量;探砂面、冲砂执行SY/T 5587.5-2004标准;下Φ118mm×1200mm通井规通井至1963.0m;刮削套管执行S Y/T5587.5-2004标准;油、套查漏;挤防膨剂;下入防砂管柱;完成防砂管柱等待砾石充填施工。
2.2 施工所用工具、施工材料以及规格、数量的规定
2.3 施工用液体系的配置
作业用液要求:整个作业全过程的入井液要使用2%KCL液 (由修井作业单位准备) 。需要用卤水压井的, 在防砂施工前用2%KCL液替出井筒内的卤水。
2.4 施工工序的相关参数设计
连接地面施工管线、反洗管线及摆好施工车辆设备;设备试运转, 施工管线试压30MPa, 不刺不漏为合格;确定注入方式为油管注入;反洗;打捞丝堵;下防砂密封封隔器;按试油设计要求下入生产管柱试油排液。施工中的参数设置应根据相应的施工标准进行设计和合理调整。
2.5 主要材料、工具的技术指标
分为割缝管的技术指标、防砂丢手工具技术指标、防砂密封封隔器技术指标三个技术指标体系。
2.6 质量、安全、环保的控制和管理
施工用水、用罐必须清洁;下井管柱必须清洁干净、丈量准确;起下管柱应按规范要求执行;提管柱时注意防喷, 边灌压井液边上提管柱;井口换350型采油树并加固, 高压管线试压30MPa, 禁止无关人员进入;分工明确, 服从统一指挥;“工完料净”, 所有包装物、余料、残液要回收干净运回指定地点;严格执行集团公司QHSE管理体系, 施工时每道工序和所用工具必须按相关标准执行。
2.7 特殊要求事项
施工作业时, 保证动力运转完好;连接割缝管时要在油管桥上进行;施工人员必须服从现场指挥的调动;挤注前置液时, 测实际施工参数, 校正压力与排量的正确关系;反洗冲砂, 泵车排量能够满足设计要求, 出口返液无砂后继续洗井30mins, 方可打捞丝堵;下防砂密封封隔器时管柱数据要计量准确;施工车组应具备通信联络设备, 注意排量和压力的变化;施工车组可以满足设计排量、连续施工、连续记录参数的要求;施工车组有义务向采油厂提供液量、排量、压力等数据曲线图。
摘要：油井出砂造成了疏松砂岩油藏开采的相关问题, 影响了油井的生产效率, 加剧了地面以及井下设备在运行过程中的磨损, 严重时甚至将造成相应设备的损坏和油井的报废。要建立稳产和高产的油田体系, 就应采取有效的措施防止油井的出砂, 通过对高压填充防砂技术的分析, 明确了高压填充防砂工艺施工的优点和问题分析, 并在具体的油井机械防砂工艺的实施中实现了完善的施工管理和控制。
关键词：油井,机械防砂,高压填充,工艺,装备
参考文献
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[2]张宪游, 刘丽.防砂进展及新工艺展望[J].西部探矿工程, 2011, (06) .[2]张宪游, 刘丽.防砂进展及新工艺展望[J].西部探矿工程, 2011, (06) .
[3]刘呈君, 李宾元, 李怀文.射孔防砂技术研究[J].钻采工艺, 2006, (02) .[3]刘呈君, 李宾元, 李怀文.射孔防砂技术研究[J].钻采工艺, 2006, (02) .
[4]荣莽, 姚菊莲.机械双重防砂技术研究[J].石油钻采工艺, 2005, (01) .[4]荣莽, 姚菊莲.机械双重防砂技术研究[J].石油钻采工艺, 2005, (01) .
水平井防砂 篇7
1 油藏地质特征
坨826块沙312小层油藏埋深1240～1510m, 储层为扇三角洲前缘水下分流河道沉积, 碎屑组成以石英和长石为主, 岩屑含量最少, 石英含量35%～46%, 长石35%～43%, 岩屑15%～33%, 岩屑以变质岩屑为主, 其次为岩浆岩屑;砂体颗粒支撑, 点接触为主, 结构疏松-中等, 填隙物以泥质杂基为主, 胶结物以泥质为主, 孔隙式和接-孔式胶结;沉积颗粒磨圆度以次棱角状为主、分选差, 风化中等, 粒度中值0.10～0.80mm, 平均0.25mm, 分选系数平均1.7。总体上, 研究区储层砂体具有近源、短距离和快速堆积的特点, 为一套块状混杂岩体, 成分成熟度、结构成熟度均低。
研究区油层厚度10m左右, 孔隙度主要集中在28%～42%, 渗透率主要集中在 (100～1000) ×10-3μm2, 原始地层温度68～71℃、地温梯度 (3.8～3.9) ℃/100m, 原始地层压力13.44MPa、压力系数0.97, 原油密度1.013g/cm3, 地面脱气原油粘度 (80℃) 时8808～44271m Pa·s, 属高孔-中高渗、异常高温-常压特超稠油油藏。
2 井身结构稳定性对比
坨826块沙312小层P2井、P3井、P4井、P5井、P17井、P18井、P19井和P35井等井采用裸眼精密滤砂管完井管外挤压砾石充填防砂, 其中4口井出现分级箍、盲板位置管柱或水平段管柱出现了错断现象使生产无法进行, 而其它四口井由于储层性质、投产时间短、采出程度低而未发生此类现象;P1井、P45井、P65井等井采用套管射孔完井挂精密滤砂管管内挤压砾石充填防砂, 防砂效果好, 有效期长, 其中P1井从第1周期注汽至第6生产周期, 未出现过大的问题。
与裸眼完井挤压砾石充填防砂相比失效比例较小, 套管完井对于特超稠油水平井开发其存在以下不利因素:完井过程中固井、射孔和地层预处理、防砂、作业费用高, 无法应用于低能、高粘、低产油藏, 限制了该技术的推广应用;水平段固井水泥、射孔残留物及射孔液等对地层污染大, 增大流体渗流阻力, 影响油井产能;流体渗流阻力大, 同比周期生产时间短、产油量低。
3 开发效果对比与完井防砂方式优选
胜利油田勘探开发经验证实, 在井身结果不出现任何问题的情况下, 水平井裸眼完井挤压砾石充填比套管完井挤压砾石充填更有利于特超稠油水平蒸汽吞吐开采, 渗流能力强、蒸汽热效应波及范围广、储量动用程度大、周期产油量高、经济效益好[3,4,5]。
如坨826块分布位置较近的P1井、P65井、P2井、P3井、P4井和P5井6口井, 投产效果有较大差异:裸眼完井周期注气量2001～3009t、平均2374.5t, 而套管完井周期注气量1501～2501t、平均1913.4t;裸眼完井末期动液面246.7～931.3m、平均601.9m, 而套管完井末期动液面868～1158m、平均1030.7m;裸眼完井P3井、P5井第3周期的产量均超过3000t, 后者产量更是高达3826.3t, 而套管完井周期产量最高为2742t。然而, 826块P2～P5井裸眼完井的水平井精密滤砂管均出现了错断现象, 无法正常生产, 重新上措施不但难度大、费用高, 而且有效期不能保证。
坨826块沙312小层为扇三角洲前缘分流河道岩性以砾状砂岩和细砾岩为主, 油层厚度>50m, 钻完井过程中储层伤害程度相对低, 原油采出程度高, 水平井蒸汽吞吐对地层的破坏性大, 井身管柱易出现问题。因此, 该类型油藏应选择套管完井挤压砾石充填完井防砂方式, 首先建立稳固的防砂体系, 尽量加大陶粒砂防入量, 起到充实地层、减缓多轮次蒸汽吞吐对岩石骨架颗粒的破坏作用, 延长地层岩石结构的稳定期;如采用裸眼完井随着生产的进行, 精密滤砂管与钻井井壁间环空将被坍塌的地层砂形成不均匀压实, 将大大降低渗透率。P1井已正常生产至第6个周期, 注汽效果好, 特别是从第2个周期开始回采注率与其它井同比竟然是最高的 (图1) , 凸显套管完井的适应性。
4 结论
套管完井挤压砾石充填防砂前期投入高、有效期长、后期维护费用低、流体渗流阻力大、周期产量低, 裸眼完井挤压砾石充填前期投入低、有效期短、后期维护费用高、流体渗流阻力小、周期产量高, 因此, 对于不同油藏性质的特超稠油油藏必须选择与之相匹配的完井防砂方式。
坨826块沙312小层以砾状砂岩、细砾岩和含砾中砂岩为主, 物性好、含油饱和度高、油层厚度大、原油粘度高、密度大, 前期水平井上下分层蒸汽吞吐、后期转蒸汽驱开发, 该类型的油藏应选择套管完井挤压砾石充填完井防砂方式, 首先建立稳固的防砂体系。
参考文献
[1]张继国, 李安夏, 李兆敏, 等.超稠油油藏HDCS强化采油技术[M].东营:中国石油大学出版社, 2009, 30-85.