出砂监测

出砂监测（共7篇）

出砂监测 篇1

摘要：稠油油井生产的适度出砂开采技术需要一种有效简便的出砂实时监测方式来监测油井生产的出砂状况。油井的过度出砂能严重损坏设备,影响生产。国内目前油井的出砂监测方法主要包括出砂声测法和电阻法,但是这两种方法对于稠油的出砂监测都存在一些问题。因此,实验室内设计了一种用于稠油出砂监测的一次仪表,主要是通过采用压电式高频加速度传感器来接收携砂流体中砂粒撞击管壁产生的振动信号来监测稠油的出砂状况。为验证这一装置设计的有效性,在实验室内建立了一套完整的稠油出砂监测系统。实验采用150目石英砂粒,含砂量从0‰到5‰,利用高黏度的齿轮油作为携砂流体。实验结果表明,这种一次仪表设计能够有效实时监测稠油的出砂信号,具有很好的应用性。

关键词：适度出砂,出砂监测,一次仪表装置,传感器,振动信号

多枝导流适度开采出砂技术是应用于海上疏松砂岩油田生产的一种开采技术,能够有效的提高海上油田的开发效率[1]。适度出砂技术需要将出砂量合理的控制在一定范围内,过量出砂会严重损坏油井生产设备,为地面后期的除砂带来困难,还能造成砂埋等,严重影响生产。因此,采用适度出砂技术需要一种有效的出砂信号监测系统来实时监测流体的出砂状况[2]。目前所存在的出砂监测方法主要包括出砂声测法和电阻法[3],这两种方法目前都存在一些问题,主出砂声测法主要是监测延迟而电阻法主要是寿命短等问题[4]。实验室内设计了一种用于稠油出砂信号监测装置,并为了验证其有效性,建立了一套完整的稠油出砂监测系统。

1 稠油出砂监测实验效果评价系统

目前实验室内建立的稠油出砂监测实验效果评价系统主要由变量柱塞泵、稠油出砂监测一次仪表装置、恒温油浴加热搅拌器和内径为20 mm的管道以及采集系统组成。其示意图如图1所示。

1—电源控制箱,2—高压软管,3—电机,4—变量柱塞泵, 5—压力传感器,6—一次仪表,7—信号采集仪, 8—搅拌器,9—恒温加热器

在恒温油浴加热器中提前加入一定体积的稠油,实验室内采用壳牌高品质耐磨齿轮油来代替稠油,然后加入不同粒径下不同含砂量的砂粒来模拟油井生产时的不同含砂量的出砂状况。实验时将稠油加入油浴加热搅拌器中,经过加热降低稠油的粘度,稠油进入变量柱塞泵进入弯道,经过一次仪表装置,回到油浴加热器中。在本实验系统中一次仪表处安装有高频振动信号传感器来采集振动信号。

2 一次仪表装置设计

一次仪表装置内部安装有信号放大装置,其原理就是当含有砂粒的稠油流体在一定流速的条件下流经一次仪表时,一次仪表内的放大装置对流速有一个放大的作用,含砂流体在经过放大加速作用以后,流体中含有的砂粒会以高速撞击到安装在一次仪表后部的鼓膜上,产生较强的振动信号。这一振动信号被安装在鼓膜上的高频压电加速度传感器所采集,从而得到有效的出砂信号。

受到环境中各种噪音的影响。当实验时,带动泵的电机所产生的振动严重影响了砂粒撞击产生的振动信号,稠油流体流动带来的冲击也为采集到有效的砂粒撞击振动信号带来了难度,一次仪表装置的使用可以大大增强砂粒撞击产生的振动信号,同时减弱其他因素的影响,使得信号的分析处理更加容易。一次仪表装置如图2所示。

1、5—管道,2—放大装置,3—传感器安装装置, 4—振动信号传感器

3稠油出砂监测实验效果评价装置采集系统

实验室设计的稠油出砂监测采集系统主要依靠加速度振动信号传感器采集稠油中携带的砂粒经过一次仪表装置时产生的放大的振动信号来监测稠油出砂状况。振动信号采集系统主要包括采集仪、振动信号传感器和计算机采集软件等组成。

选用的高频压电式加速度传感器属于惯性式长安器,利用了某些物质如石英晶体的压电效应[5]。实验时,加速度振动传感器采用胶结的方式安装在一次仪表装置的后部。采集到的一次仪表产生的振动信号经过采集仪的滤波、放大作用以后进入计算机信息采集系统[6]。从而实时监测出砂信号。

4稠油出砂监测一次仪表装置实验有效性研究

为了验证一次仪表装置在稠油出砂监测的有效性,进行了以下实验并进行了分析。

4.1 实验条件设定

实验流体选用壳牌的高粘度齿轮油作为携砂流体,手动调节变量柱塞泵上的流量调节旋钮,在6.50 m/s、9.475 m/s、11.56 cm/s、12.84 m/s四种流速下进行实验。由文献调研结合实际生产可知,目前海上油井生产的出砂粒度在100目以下,含砂量在5‰以内,因此室内实验选用150目石英砂作为试验砂样,含砂量设定在无砂、0.3‰、0.5‰、0.7‰、1‰、2‰、3‰、4‰、5‰。

4.2 实验过程

首先在一次仪表装置上安装好振动信号加速度传感器,连接好采集仪,打开计算机信息采集系统,称好实验所用的石英砂。

实验时分别含砂量由无砂逐渐增加,按着实验设计条件,逐渐增加到含砂量5‰的情况下。在每一含砂量的情况下通过调整柱塞泵来得到四种不同的流速。然后进行出砂监测实验,实验过程中计算机信号采集系统界面如图3所示。

4.3 实验结果分析

4.3.1 不同含砂量下的信号时域特征分析

根据出砂振动信号的分析处理方法研究,分别对不同含砂量条件下采集的出砂监测信号进行时域分析。时域处理得到的各含砂量情况下出砂信号特征值如下表1所示。

由表1中数据,可得出砂监测信号的时域幅值、均方根值与含砂量的关系曲线,如图4所示:

由表1中数据及图4可知,随着含砂量的增加,出砂监测信号的时域幅值及方差值、均方根值等信号特征值逐渐增大,并且规律明显,基本呈线性关系。验证了在不同含砂量下一次仪表的有效性。

4.3.2 不同流速下的信号时域特征分析

通过调节变量柱塞泵的流速可以得到不同流速下的信号时域特征值。如表2所示。

由表2及图5可知,随着携砂流速的增大,出砂监测信号的时域幅值、方差值及均方根值等信号特征值逐渐增大,并且规律明显。从而验证了在不同流速下一次仪表装置的有效性。

5 结语

本文设计了一种用于稠油出砂信号监测的一次仪表装置,为了验证该装置的有效性,建立了一套完整的室内稠油出砂监测实验装置并建立了包括高频振动信号传感器的信号采集系统。通过设计在不同含砂量、不同流速下的稠油出砂实验,并对实验结果进行了信号时域特征值的分析,验证了在室内试验条件下一次仪表装置在稠油出砂信号监测的有效性。

参考文献

[1]刘彦成,王健,李拥军.稠油开采技术的发展趋势.重庆科技学院学报(自然科学版),2010;12(4):17—18,23

[2]房茂军,曾祥林,梁丹,等.稠油出砂规律及出砂模拟实验研究.西南石油大学学报(自然科学版),2010;32(6):135—138

[3]耿瑞平,李相方.油气井出砂信号的动态监测与处理,计算机测量与控制,2003;11(9):655—657

[4]隋秀香,郭旗,李相方.油气井测试出砂监测技术.天然气工业,2004;24(5):110—1125陆兆峰,陈禾,林立,等.压电式加速度传感器在振动测量系统的应用研究,2007;(7):3—4,9

[6]李利品,高国旺,任志平.基于DSP和FPGA的数据采集系统设计.电测与仪表,2008;45(8):42—44

西部斜坡稠油区块出砂预测方法 篇2

油藏开采过程中的油井出砂是影响油藏开发的突出问题, 防止油层出砂是开发油藏的关键技术。在油井开采前做好出砂预测, 试油时提前做好防砂设计预案是地质技术的一项进步。现阶段地质方面预测出砂主要根据岩石的物性、弹性参数及现场经验对易出砂地层进行预测, 目前常用的有以下几种方式[1]。

1.1 声波时差法

声波时差是声波纵波沿井剖面传播速度的倒数, 记为△t c=1/V c。一些国外公司常用声波时差最低临界值来进行出砂预测, 超过这一临界值生产过程中就会出砂。△tc以油田或区块的不同而有所变化, 一般情况下, 当△t c>295μs/m时就应采取防砂措施。

1.2 地层孔隙度法

孔隙度是反映地层致密程度的一个参数, 利用测井和岩心室内试验可求得孔隙度在井段纵向上的分布。一般, 孔隙度大于30%, 胶结程度差, 出砂严重;孔隙度在20%~30%之间, 地层出砂减缓;孔隙度小于20%, 地层出轻微砂。

1.3 组合模量法

组合模量法预测出砂需要根据声速及密度测井资料, 用下式计算岩石的弹性组合模量Ec:

式中:

Ec-岩石的组合弹性模量, MPa;

ρr-地层岩石的体积密度, g/cm3;

△tc-岩石的纵波声波时差, μs/m。

根据以往测井资料、岩石特性及出砂分析结果, Ec值越小, 地层出砂的可能性越大。

2 西部斜坡稠油区块出砂预测图板

根据理论方法结合西部斜坡稠油的试油出砂情况和地质情况分析该区块出砂规律, 制作出砂预测图版。共统计了西部斜坡稠油30层试油井资料制作出砂预测图1版下:

从图版中可以看出西部斜坡稠油井出砂规律, 当Ec值小于11000, 孔隙度大于29%, 那么该井出砂可能性就很大。图版上J67井没有落在出砂区域内分析主要原因为该井日产油22.3吨, 产油量大又因其稠油所以携砂带出量也相对较大。

3 实际井应用

根据出砂图版, 所有西部斜坡稠油井在试油设计里都需要作出砂预测, 如J471井、J451井、J85井、J88井、L272井、L273井都做了出砂预测。

其中J85井和J88井通过预测分析符合出砂规律, 井筒岩石物性参数落在出砂区域内, 因此在作试油设计的过程中, 将预计的测试联作射孔方案改为油管输送式射孔, 提前要求试油小队做好防砂准备工作, J85井在试油期间由于提前制定防砂方案, 没有遇到砂卡及其它问题, 达到了预期防砂效果。而J88井出砂严重, 证明了出砂预测图版的准确性。

4 结论

(1) 通过西部斜坡稠油区块实际试油出砂规律结合理论方法制定了符合稠油井的出砂判别方法。

(2) 通过图版能够直观的根据测井数据预测稠油井出砂的可能性, 提高试油一次成功率。

(3) 通过西部斜坡稠油区块出砂图版的建立和对该区块试油及地质资料的统计分析为西部斜坡稠油区块勘探提供了宝贵的参考资料。

参考文献

[1]何生厚, 张琪著.油气田防砂理论及其应用, 中国石化出版社, 2003, 3

[2]夏庆龙, 沈章洪.稠油油田储层精细描述技术.石油工业出版社, 2010, 1

出砂监测 篇3

滨南采油厂自2008年开始大规模实施水平井开发, 通过现场不断探索, 出砂油藏水平井防砂工艺技术不断完善和进步, 逐步形成了以悬挂滤砂管防砂、水平井底部挤压充填为主的成熟防砂技术。近年来, 随着新、老区块开发难度逐渐加大, 低渗、薄层、长井段的水平井逐渐增多, 单纯的底部挤压充填防砂工艺已不能满足水平井投产的需要, 为此引进了水平井分段充填改造工艺, 目的使水平段得到充分改造。

一、水平井开发现状

1. 水平井开采技术特点

水平井具有增加油气井泄油面积、延缓底水锥进、提高油气井产量和采收率、增加可采储量、开发难动用油藏 (薄层、超稠油、低渗等) 目前已成为新、老油田调整挖潜提高采收率的一项重要技术。

2. 水平井规模不断扩大

2007年以来, 滨南采油厂加大了出砂油藏水平井开发应用力度, 投产区块主要以边底水、低渗、薄层、超稠油等低品位区块为主, 至2013年底在单家寺油田、尚林油田、王庄油田等出砂油藏共投产水平井185口, 累产油97.8万吨, 取得了较好的开发效果。

3. 水平井完井、防砂配套工艺逐步完善

随着滨南采油厂水平井应用规模的不断扩大, 水平井配套技术也得到了快速发展, 近年来, 通过不断地完善, 逐步形成了4项完井、防砂配套工艺:裸眼筛管完井、酸洗解除泥饼堵塞、套管射孔悬挂滤砂管+底部充填防砂、筛管外底部充填

二、分段挤压充填工艺应用情况

近年来, 低渗、薄层、长井段水平井逐渐增多, 如林中9孔店南部断块, 具有含油小层多 (3-4个) 、水平段长 (平均水平段长230米, 底部充填防砂仅能改造50-70米) 、渗透率低 (180×10-3μm2) 等特点, 采用“穿层”水平井+“巷道”水平井的部井方式。

如林中9平04井, 穿越4个含油层段, 射孔段长262米, 平均渗透率232×10-3um2, 如果采用底部充填防砂投产工艺仅能对底部油层进行改造, 不能满足油层段整体、均匀动用。

随着低渗、薄层、长井段水平井逐渐增多, 单纯的底部挤压充填防砂工艺已不能满足水平井投产的需要, 为了提高水平段的整体动用程度, 我们经过充分调研, 引进了水平井分段充填改造工艺, 目的使水平段得到充分改造。通过在林中9孔店组、单56馆陶区块实施, 取得了较好的效果。主要分为两类:套管射孔完井分段充填工艺、筛管分段完井分段充填工艺。

三、套管射孔完井分段充填工艺

1. 多次射孔、多次充填

技术原理:根据渗透率分布情况, 将水平段分为2-3段, 对底部第一段进行射孔, 下光油管进行地层充填;充填结束后对第二层和第三层进行射孔、充填, 最后对全井段悬挂滤砂管防砂。

技术特点:施工风险小, 成功率高;缺点是工序复杂, 占井时间长。

施工情况:采用多趟管柱分段射孔、分段挤压充填最后悬挂滤砂管防砂的投产工艺施工1口井。排量1.8方, 加砂150吨, 平均施工压力13MPa。

投产情况:对单2平5实施该块技术, 措施后峰值日油23.8吨, 累计产油2500吨, 取得了较好的投产效果。

2. 一趟管柱分段充填

工艺技术特点:可根据测井数据进行选择性射孔, 有效避开水层;可一趟管柱实现对多层的依次充填, 缩小占井周期;充填合格后, 验证滑套关闭情况。

缺点:管柱间隙小, 对管柱及筛管加工要求高;充填通道有截流作用, 充填砂比及排量受限, 一般排量控制在2方/分以内, 砂比不高于50%。

施工过程:

(1) 下入防砂管柱, 丢手, 从上至下依次座封层间隔离封隔器, 座封完成后, 起出井内管柱;

(2) 下入防砂服务管柱, 从上到下依次开关充填滑套, 并验证关闭情况, 验证合格后进行充填施工;

(3) 从下至上依次进行充填施工, 每一层充填结束后反洗井至出口无砂, 并验证充填滑套是否关闭, 确保滑套关闭后, 上提管柱进行下一层充填施工。

针对套管射孔, 采用一趟管柱分段充填技术已成功施工3口井, 累计充填8段、加砂370吨。目前开井2口, 目前平均单井日液12.7吨, 日油9.3吨, 含水45%, 累计产油5581吨, 取得较好的效果。

四、筛管分段完井分段充填工艺

套管射孔分段充填工艺主要针对存在边底水油层, 通过选择性射孔, 避开水层改造油层。对于无边底水油层, 采用筛管完井, 将管外封隔器和充填滑套改进, 实现了油层段整体、均匀动用, 主要分为2趟管柱分段充填和1趟管柱分段充填两种工艺。

目的:解决长井段水平井笼统底部充填改造不完全的问题, 解决长井段水平井因渗透率差异导致充填不均匀的现象。

1. 裸眼筛管完井水平井——分段完井分段充填 (2趟管柱)

技术特点:将全井段分为2段充填, 改善充填效果;采用顶部充填+底部充填的2趟管柱施工, 降低施工风险, 保证充填成功率;缺点是工序较繁琐。

截止目前, 采用该技术在林中9孔店、单56馆陶已成功对11口水平井实现分段充填, 累计充填22段、加砂1310吨。目前开井7口, 累计产油4608吨, 平均单井日油8.5吨。

2. 裸眼筛管完井水平井——分段完井分段充填 (一趟管柱)

工艺技术特点:一趟充填服务管柱实现对多层依次充填, 缩短占井周期3-5天;充填结束后验证滑套关闭, 减少施工风险。

管柱结构:管柱自下而上依次为:外管柱:丝堵+充填管总成 (充填服务工具下端、充填工具、对接器下部) +密封筒+充填工具+筛管+密封筒+管外封隔器+密封筒+充填工具+筛管+密封筒+管外封隔器+密封筒+充填工具+筛管+免钻塞+套管串至井口;内管柱 (对接管柱) :对接器+油管串至井口。

采用一趟管柱分段充填工艺对5口水平井实现分段充填, 累计充填16段、加砂890吨。目前开井5口, 平均单井日液15.6吨, 日油9.6吨, 含水36%, 累计产油4346吨, 取得较好的效果。

实施效果:截止目前已对林中9孔店组12口水平井实施分段充填防砂工艺, 目前单井日液14.9吨/天, 日油8.2吨/天, 含水45%, 累计产油11422吨, 平均单井日油8.2吨, 取得较好效果。

准确预测出砂的一种实用方法 篇4

本文对利比亚Messla油田的出砂分析方法进行了描述。该油田已产油30多年, 一些油井已严重出砂, 另外一些油井则不出砂。这一现象使该油田成为出砂分析与地质力学分析的一个理想对象。开展这一研究工作的目的是:通过高时效的采集方法与模型建立方法优化完井方案与生产方案, 大幅度降低出砂程度。

研究工作利用了易测量的实验室数据、测井数据、以及由一些经验方法 (这些方法已通过其他计算结果得到了验证) 得到的分析计算数据。这一研究还利用岩石强度、地应力与砂粒尺寸等参数以获取下列结果:

◇ 解释塑性效应, 从而对井筒附近及射孔孔眼附近的砂粒强度数值进行修正;

◇ 解释尺寸效应, 不同的射孔孔眼尺寸与井筒尺寸产生不同的出砂现象;

◇ 对一些简单的经验方法进行改进;

◇ 利用简单的室内实验方法获取岩石力学特性, 从而提高上述参数的准确度。

出砂预测结果与油田数据比较证实, 这一研究方法很有效, 能准确预测油井在哪年开始出砂。

本文内容有以下几点:研究方法、数据采集与处理方法;证明在研究过程中, 通过对输入数据进行筛选, 对某些不确定因素进行评价, 并通过优选模型 (这些模型不需要太复杂的测量与分析过程) 最终可以得到准确的出砂预测结果。

Messla是一大型油田, 由Agoco石油公司开发, 至今已有30多年的生产历史。但是自1985年以来, 一些油井开始大量出砂, 而其他一些油井则无出砂现象, 为了找出其中的原因, 评价油井的出砂风险程度, 以及提供有关资料 (以制定更合理的完井方案, 达到最大的石油经济产量, 以及优化未来油藏管理) , Agoco石油公司于2005年开始了地质力学与出砂预测研究工作。

在研究工作中使用了一种新型分析模型进行岩石线弹性分析、岩石破裂评价、岩石塑性效应评价, 以及井筒与射孔孔眼尺寸效应评价。在这一过程中 , 不但需要室内岩心实验结果, 而且还需要早期的数值模拟结果。另外, 还评价了出砂的主要影响因素:地应力、岩石强度、生产压差、油藏压力损耗程度、完井类型与井身结构。

在上述工作的最后阶段, 通过对岩石弹性参数计算结果进行修正, 得到了更准确的出砂预测结果。

在研究过程中, 根据模型分析得出的不确定参数都来自输入参数中的不确定参数, 而不是来自模型本身。因此, 为了获得准确的出砂预测结果, 必须对输入参数中的不确定因素给予合理的评价。

地质力学研究主要有以下几项内容:①对一些关键油井进行取心与测井, 如偶极声波测井;②开展室内岩心实验, 对上述其中一口井中不同井段获得的岩心进行岩石力学参数测量, 然后将这些测量数据与该井的测井资料进行对比;③对所有的关键油井进行常规测井, 如伽马射线测井、密度测井、中子孔隙度测井与井径测井;④对研究区块的生产、地质、钻井数据等进行收集;⑤最后对上述所有数据进行评价, 以确定它们的有效性、一致性和可用性。

在研究过程中还建立了地层力学模型以确定岩石弹性特性、岩石强度、主应力大小及方位。该模型需要砂粒尺寸数据, 而且砂粒尺寸对出砂的影响很大。砂粒尺寸因井位不同而异, 因层段不同而异, 因此必须采取各种手段去获得可靠且具有代表性的砂粒尺寸, 这些手段包括对下列几种砂样进行筛分分析与激光分析:取自岩心的砂样、来自地面设备 (包括分离器) 的砂样、生产过程中的井底砂样以及修井过程中的井底砂样。

利用室内实验资料、油井与油藏资料对上述数据 (包括测井数据) 进行对比、分析与校正后, 开始对每口油井的当前出砂情况与未来的出砂情况做分析及预测。已出砂与不出砂井的分析结果都与目前观察到的实际情况相吻合, 这说明了已建模型与输入参数的正确性。

以下章节将对出砂预测工作中使用的研究方法与工作流程做更详细的描述。

2 出砂预测方法讨论

出砂预测过程有三个关键环节:模型、输入参数与数据处理方法。数据处理方法会引起舍位误差与舍入误差。因此, 通过建立有严格限制条件的地层力学模型并简化数据处理方法, 就能获得最可靠的出砂分析结果。

到目前为止, 专业文献上已刊登的出砂时间与出砂量预测方法可分为四大类:基于矿场资料的经验方法、室内实验模拟方法、数值模拟方法和分析计算方法。

2.1 基于矿场资料的经验方法

该方法是许多石油公司最常用的方法。该方法依赖于矿场资料, 并以室内岩心实验作为辅助手段。通常情况下, 只利用一个参数或二个参数进行出砂分析并计算出砂与不出砂时的最低原油产量。举例说明, 根据岩石压缩慢度准则可确定是否需要对某油藏采取防砂措施;根据声波测井曲线可得出岩石剪切模量及其体积压缩率, 然后利用二者的比值即可判断油藏的出砂风险程度。当比值大于3.80×107 MPa2时, 油藏不易出砂;当比值小于3.33×107 MPa2时, 油藏易出砂。但是后来多次的出砂机理研究结果表明, 出砂受多种参数的影响, 如岩石强度、油藏条件下的地应力、生产压差与油藏压力损耗程度。因此, 利用一个或二个参数进行出砂分析是不合理的, 已开始利用多项参数进行出砂分析, 这些参数包括出砂深度、声波传播时间、单井产量、生产压差、产液指数、泥质含量和含水率。但是, 多参数出砂分析方法并不常用, 因为在研究过程中需要的参数太多。

经验方法的优点是获取数据容易且出砂分析简单, 缺点是不准确, 而且当适合某一油藏的成熟方法用于其他油藏时, 又需要大量的矿场资料与室内实验资料, 以对出砂方法进行修正。

2.2 室内实验模拟方法

该方法也是一种常用的方法, 利用这一方法可建立出砂程度与可测量参数之间的关系对比图, 这些可测量参数包括地应力、单井产量和岩石强度;该方法还可确定出砂机理。在这一过程中需要开展两种室内实验:岩心出砂实验与岩心坍塌实验。

通常只进行小尺寸的岩心出砂实验:使射孔岩心或裂缝 (孔洞) 岩心处于应力作用状态, 并使地层流体通过射孔孔眼或裂缝 (孔洞) 流动, 这时测量岩心的出砂量。但是, 有时为了获得更准确的出砂分析结果, 就要进行大尺寸的岩心出砂实验或全尺寸的岩心出砂实验。

在上述实验过程中, 可方便地测量以下参数:应力边界条件、生产压差、产量、含水率和一些岩石特性。而且还可利用上述实验结果对出砂数值模型与分析模型进行修正与验证。但是开展上述实验时, 对实验设备的要求很高并需要大量的岩心。

与上述岩心出砂实验相比, 岩心坍塌实验则非常容易:对空心岩心进行挤压, 直至岩心坍塌。如果这一岩心坍塌挤压力能够代表某地层开始出砂时的该地层 (近井地层) 应力, 那么这时的岩心坍塌实验结果即可用于预测地层出砂深度及出砂条件。

根据上述两项实验得出以下实验结果:

◇ 引起地层出砂的主要因素是地应力与岩石强度;当岩石胶结强度不高或岩石因受较高地应力影响而遭受破裂时, 地层流体流速才对出砂现象产生明显的影响。

◇ 射孔孔眼尺寸或裸眼井尺寸与出砂量的关系是一种非线性程度很高的反比关系。

◇ 当边界条件 (地应力或流体流速) 变化时, 出砂量通常突然增加, 然后出砂量又逐步降至原来的程度。

◇ 当生产压差增加时, 出砂量增加。

上述实验的主要优点:能够控制地应力与压力边界条件, 能够调节含水率与生产压差, 并能准确测量开始出砂时间及出砂量。

上述实验存在的问题:这两项实验结果与实际情况的吻合程度有多高。另外, 需要大量的时间及成本去准备岩心、进行实验及处理与分析数据。

2.3 数值模拟方法

其主要内容是利用有限差分法、有限元法及离散元法对三维应力分布、流体流动情况及复杂材料的特性 (如岩石塑性、应变加强与应变松弛) 进行评价。

与其他出砂分析方法相比, 数值模拟方法被认为是一种更好的出砂分析方法, 因为该方法可以对更多的出砂影响因素作评价, 但缺点是过程复杂且耗时太长;另外获取一些关键的输入参数时需要对下列数据做精确测量:流体特性 (如黏度与密度) 、岩石物性 (如渗透率) 、岩石力学性能 (应力、应变、岩石强度及岩石变形后的类似数据) 。需对上述中的每项数据做精确测量又很困难, 如果这些数据是假设值或是测量的近似值, 那么数值模拟出砂结果是不可靠的。然而, 下面讨论的分析计算方法与其他方法所需要的输入数据很容易获得, 而且所获得的出砂预测结果比较可靠。

2.4 分析计算方法

利用该方法可简化计算过程并通过多重计算方法进行敏感性参数分析或进行多种防砂方案对比, 但是在解决较复杂的出砂问题时, 需要做一些假设。举例说明, 为了建立一种弹塑性模型, 需要假设井身结构对称及有均匀的边界条件 (如应力均匀分布) ;因为没有考虑应力不均匀分布现象, 所以对井身方位有关的出砂风险, 该方法则不能作出预测。另外, 在上述出砂分析过程中还考虑了岩石的临界塑性变形数值, 但是这一数值容易变化而且难以确定。

对三维出砂问题, 则利用弹脆性材料三维模型给予解决。利用三维模型的主要优点是考虑了产生出砂现象的多种因素:应力、岩石强度、应力变化。与数值模拟方法相比, 分析计算的过程较快且输入参数的求取简单, 但是分析计算方法没有考虑射孔孔眼附近与井筒附近岩石的塑性效应, 尽管利用二维与三维岩石破裂准则可降低岩石的塑性效应, 但是塑性效应的影响还是很明显, 因为在分析过程中假设岩石是线弹性岩石, 这一缺点使该方法未得到普遍的应用。

2.5 适合现场应用的出砂分析方法

准确而实用的出砂预测模型需具备以下特点:

◇ 能模拟整个完井井段, 而且过程误差与结果误差都很小;

◇ 基础数据的获取容易;

◇ 适合不同的地质条件 (能解释地应力不均现象) 及不同的井筒条件 (能考虑油井方位参数及射孔孔眼方向) ;

◇ 能利用实测数据或矿场数据对计算进行校正;

◇ 能进行多重计算、敏感性参数分析及多种防砂方案的比较;

◇ 在正常工作量与工作时间条件下, 获取较准确的出砂预测结果。

在上述四种出砂预测方法中, 没有一种方法能达到以上六点要求, 但是把出砂预测现场测量方法、出砂预测室内实验方法与出砂预测理论模型方法结合起来, 就能达到这些要求。

3 一种新的出砂预测模型

上述四种出砂预测方法都有其局限性, 几位研究人员建立了一种新的出砂预测模型。在该模型中采用了两种分析方法, 即弹性应力分析计算方法与经验校正方法, 这两种方法已得到了大量的室内实验数据与矿场实测资料的验证。出砂预测新模型可以对影响出砂现象的主要参数作出评价, 这些参数包括岩石强度、三维地层应力及生产压差。除此之外该模型还具有以下功能:

◇ 评价岩石塑性效应, 从而对裸眼层段的砂粒强度及射孔孔眼附近的砂粒强度作校正。而其他的弹性岩石模型则无这一功能。

◇ 井筒直径与射孔孔眼直径对出砂也有影响, 该模型能够对这些影响作出评价。

◇ 在各种地质条件下进行准确的出砂预测。

新模型在多次现场应用中获得成功应用, 在本文讨论的项目中即采用了这一新模型。为了达到准确的出砂预测结果, 必须降低该模型输入参数的不确定程度。

4 新模型输入参数

输入参数主要有岩石特性数据 (MEM数据) 、砂粒尺寸与射孔孔眼直径。MEM数据主要包括岩石弹性特性、岩石强度、孔隙压力、地应力大小及方位。

为了评价射孔孔眼直径与井筒直径变化所产生的影响, 首先要获取砂粒尺寸数据、射孔孔眼与井筒直径。获取砂粒尺寸数据只需D50资料, D50是一筛目尺寸或网格尺寸, 在该筛目条件下, 有50%的砂粒通过筛网, 另外50%的砂粒则被滞留。在本文项目的研究过程中, 由以下过程确定D50数据:利用岩心进行湿砂筛析与激光颗粒尺寸分析, 再利用地面与井筒的砂样对D50数据作校正。在校正过程中, 需考虑地面与井下砂粒的自然筛分效应, 最后确定该油田D50数值是33 μm。

利用射孔分析软件 (该软件需要的参数有枪型、弹型、岩石应力和岩石强度等) 计算出射孔孔眼直径。

5 MEM数据的建立与分析

MEM数据的求取过程如下所述:

(1) 收集基础资料:在油藏范围内收集任何可得到的相关数据, 包括测井数据、随钻数据、地质数据、岩心数据、岩石物性解释结果、钻井报告、生产数据等。基础数据越多, 获取的岩石特性与岩石应力参数越准确。对不同来源的上述数据进行分析对比后, 可确定哪些数据的误差较大。上述过程中的某些环节有时很容易被忽视, 这会影响出砂分析结果的准确性。

(2) 模拟计算:在测井曲线上推算以下岩石特性:抗压强度、摩擦角与静态杨氏模量。利用一些理论公式与一些经验对比图版在测井曲线上获得上述岩石特性数据, 这些测井曲线有偶极声波测井曲线与实时声波测井曲线。

(3) 数据校正:利用室内岩心实验数据 (离散数据) 对上述数据进行校正, 利用校正后的岩石强度数据对岩石应力进行校正, 再利用岩心漏失测试中的应力离散数据对上述岩石应力进行校正。

(4) 数据验证:在初步确定了这两种参数 (岩石特性参数与岩石应力参数) 后, 需要对它们的准确性作验证。在井身结构稳定性研究工作中应用这两种参数, 然后对理论预测结果与实际观察结果作比较。举例说明:如果井下成像或井径测井资料显示泥浆压裂现象, 那么需对该层段的MEM数据进行对比, 以验证是否已从MEM数据预测到了这种压裂现象。如果这一实际现象与理论预测结果不一致, 那么必须对MEM数据作进一步修正, 直到这两种结果一致。根据这一方法, 利用所有层段的成像或井径测井资料对这些层段的理论资料作分析对比。上述过程完成后MEM数据的可靠性才能得到确认, 这时也得出了出砂预测所需的可靠基本数据。

5.1 弹性参数

根据常规偶极声波测井资料中的压缩慢度Δtcomp与剪切慢度Δtshear, 并利用以下公式 (1) 和 (2) , 可计算出岩石动态弹性参数剪切模量G与体积模量K:

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根据以上参数并假设岩石是各向同性的, 即可计算出岩石杨氏模量E及其泊松比ν。这些参数是动态数据, 而出砂预测分析需要静态数据。编制了静态模量对比图版, 由此可推算出岩石的静态模量, 而且推算出的静态模量与室内实验得出的静态模量非常一致。

5.2 岩石强度

利用岩石强度准则, 用抗压强度与摩擦角表示岩石强度。根据室内实验绘制了静态杨氏模量与抗压强度的关系曲线, 如图1所示, 由此可确定岩石抗压强度。利用室内实验确定了岩石摩擦角约40°。在项目研究中, 应用经验方法确定了岩石抗拉强度是其抗压强度的1/12 (实验拉力值是1 MPa) 。

5.3 岩石负荷应力 (岩石垂直应力)

利用公式 (3) 对地层密度进行微积分计算即可得出岩石负荷应力。地层密度可从测井曲线上获取, 然后再用岩心实验数据进行校正。

对那些未测井的井段或测井效果不好的井段, 则利用公式 (4) 绘制指数曲线, 然后在该曲线上通过外推法或插入法计算地层密度。

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式中, z是真垂直深度;g是重力加速度;ρsur、Ao和α是三个拟合参数;TVD是真垂直深度;WD是水层深度;AG是空气间隙。

5.4 油藏压力

Messla油藏于1976年投入生产, 至今未停产, 油藏压力一直在变化。为了进行准确的出砂历史拟合分析, 需要绘制油藏压力随时间的变化曲线。图2是真垂直深度在2 606 m处的油层压力变化曲线, 由该曲线推断出原始油藏压力是28.12 MPa, 其对应的压力梯度是0.01 MPa/m, 该值略大于静水压力梯度。

5.5 水平应力及其方向

Messla油藏位于构造应力松弛地区, 受正断层影响, σh (最小水平应力) <σH (最大水平应力) <σv (垂直应力) 。油藏附近的油藏资料表明, 这些油藏目前的构造应力几乎是零。

应用漏失测试方法与应力测试仪计算最小水平应力, 但是原来没有对该油藏进行过这方面的工作, 因此使用多孔弹性模型对最小水平应力进行了估算, 并根据钻井资料对该值进行校正。因为在过去的钻井过程中未发生泥浆漏失现象, 所以可以推断当时的泥浆当量循环密度小于最小水平应力。另外, 根据该油藏的岩石强度数据并结合摩尔库仑岩石破裂准则, 计算出的最小水平应力与上述结果一致。

不同于最小水平应力, 直接对最大水平应力进行测量是不可能的, 但是可以通过多孔弹性模型、井筒坍塌参数与影像井径测井资料得到。另外, 根据井筒剪切破坏 (低泥浆密度引起) 值与井筒拉伸破坏值 (高泥浆密度引起) 可计算出σH。

根据井径测井资料与附近油藏的资料, 可确定出该油藏的最小水平应力方位角大约160° (方向以北为基准) 。

为了验证MEM数据的准确性, 要利用MEM数据进行井筒稳定性分析, 并将这一分析结果与井径测井资料作对比。以实际测井曲线为标准与其他数据曲线对比后即可确定MEM参数的准确性, 并根据需要对MEM参数作修正。

6 出砂预测分析

根据以上过程对输入数据进行收集、整理、验证与修正后, 开始利用上文中讨论的最新模型及MEM数据进行出砂预测分析。对不同的完井方案, 要进行出砂预测分析;对每种完井方案, 也要在不同参数组合条件下, 再进行出砂预测分析。

6.1 理论预测结果与实际测量数据的比较

在该项目中, 对油藏的9口油井进行了出砂预测分析并对这些油井的实际出砂资料进行了对比。以下是其中的2口油井 (简称为A井和B井) 的分析过程。

A井于1991年开始出砂, 有关数据见表1。后来利用MEM数据进行出砂分析, 并应用出砂新模型对岩石抗压强度与临界生产压差的关系进行了预测。当油藏压力降至21.44 MPa时, 不出砂产油时的岩石强度大约是16.2 MPa, 这时的生产压差是3.10 MPa (其他油井也有类似数值) 。

如果砂层岩石强度小于这一临界值16.2 MPa, 那么该砂层很可能出砂, 因此在3.10 MPa的生产压差下, 某些层段会出砂。

当油藏压力降至21.44 MPa时, 有2个射孔层段的抗压强度大约是16.2 MPa, 其他层段的抗压强度大于16.2 MPa, 因此这两个层段会出砂。油藏开发数据表明, 1991年该油藏压力是21.44 MPa, 也正是在这一年, A井开始出砂, 而且当时的砂堵高度是2 m。

按上述同样的方法分析B井。当油藏压力降至20.96 MPa时, 岩石抗压强度是15.72 MPa。这说明抗压强度低于15.72 MPa的地层在这一油藏压力条件下都可能出砂。B井的大部分射孔层段都有出砂趋向。B井的开发资料也表明, 油藏压力在1993年降至20.96 MPa, 而且也出现了大量出砂现象, 砂堵高度33 m。

其他7口井的分析结果与上述结果一致, 同时也说明, MEM数据较准确, 所使用的分析模型 (新模型) 能够反映实际情况。

利用上述分析方法, 也可确定油藏今后开始出砂时间, 以及在何种油藏压力与完井方式下可能出砂, 由此制定防砂措施。

6.2 出砂风险评价

对A、B井的分析结果表明, 当油藏压力下降或生产压差增加时, 出砂射孔井段或裸眼井段的长度将增加, 因此要面对可能出现的两个问题:在油藏压力下降1.38 MPa或2.76 MPa时, 出砂井将有新层段开始出砂, 不出砂井也将开始出砂。

图3是A井出砂射孔层段长度与生产压差的关系曲线。该图说明, 当前的油藏压力与生产压差分别是18.46 MPa与 3.10 MPa, 出砂层段只占总射孔层段的一小部分。假设经济产量的生产压差可调至1.38 MPa, 那么该井很可能不出砂。如果生产压差调至2.76 MPa, 也只有2%的射孔层段出砂, 这种情况可视为无砂生产;如果油藏压力继续下降1.38 MPa, 即两次共下降2.76 MPa, 那么当生产压差是2.76 MPa时 (以上两个2.76 MPa的含义不一样) , 出砂射孔层段由10%增加至13%, 如图3中第三条曲线所示。这说明, 2.76 MPa生产压差产生的产量效益远大于1.38 MPa生产压差产生的产量效益, 而且这两种情况下的出砂情况差别不大。

B井的分析过程与A井的分析过程一样。如图4所示, 油藏压力是19.39 MPa, 如果生产压差是1.38 MPa, 那么有30%的射孔层段出砂, 实际出砂情况也是如此, 见表2中出砂参数;如果生产压差是2.76 MPa, 那么有40%的射孔层段出砂;如果油藏压力下降1.38 MPa, 那么有56%的射孔层段出砂;如果油藏压力第二次下降1.38 MPa (两次共下降2.76 MPa) , 那么有72%的射孔层段出砂。显然, B井需要大修作业并再次完井。采取这些措施之前要对该井进行地质力学分析与出砂评价。

6.3 地层出砂潜力示意图

利用出砂预测结果还可以绘制出砂层段及其出砂潜力图, 并由此确定高风险出砂层段, 确定对老井的出砂层进行堵封, 或在同一油藏的新井中避免对这些层位射孔。根据出砂潜力示意图, 还可以估算套管损坏程度。

总之, 利用出砂分析方法对该油藏的9口易出砂井进行了全面的评价, 得出了准确的结论。根据这些结论, 对那些易出砂井采取了应对措施, 而不是对所有的油井都采取防砂措施, 这一做法节约了大量的人力与财力。

7 结论

针对Messla油藏的出砂问题, 采用了一种实用的出砂预测方法对油井的出砂机理与出砂程度做了详细的分析评价, 所取得的理论结果与现场资料非常接近。利用这一技术不但描述了油井的出砂情况, 而且还确定了油井在某一油藏压力下的出砂开始时间。

地层出砂对套损的影响机理浅析 篇5

1 开发因素变化对油层出砂的影响

1.1 采液强度对油层出砂的影响

随着油田进入高含水期而采用大排量提液后,套损井逐年增多。这是因为加大采液强度后,在较大生产压差条件下开采,井底油层产生较大激动,结构易被破坏而引起油层严重出砂[1]。

1.2 注水压力对油层出砂的影响

从文中油田开发历史看,随着井口注水压力较大幅度的提高,套损速度随之增加。注入压力从注水开发初期的25.6MPa提高到28.5MPa,其中六年内油井年套损井数从初期的17口增到62口,说明在井口注入压力高于合理极限注水压力的状态下开发,因压差变化大,损坏胶结疏松地层的结构,加剧油层出砂,改变套管的受力,引起套管的变形和破坏[2,3,4,5]。

2 油井出砂时的套管受力分析

2.1 岩层骨架失去支撑作用加给套管的轴向力

2.1.1 套管、水泥环与上覆夹层固结良好的情况下

砂层骨架失去支撑作用时,上覆岩压对砂层的压缩使砂层发生变形,砂层顶部若产生一沉陷Δ,上覆夹层相应产生向下位移,当套管、水泥环与上覆夹层固结良好,无滑动,砂层段套管将产生一压缩变形或造成侧向失稳。附加给套管的轴向力及破坏情况则取决于套管的材料、截面尺寸以及砂层厚度和变形量(极限量即为沉陷Δ)。

在已破坏骨架的砂层区域内,如忽略水平地应力及砂层中流体的作用,把问题简化为半空间体受重力及均匀分布压力的情况。

顶部沉陷:

该值为一近似值,因套管本身的刚度以及周围围压的作用,实际顶部沉陷要比该值小得多。

2.1.2 当套管及上覆岩压有滑动时

砂层发生垂向变形,套管与上覆岩层之间有滑动时,岩层通过摩擦对套管施加力,作用于上覆夹层段套管及水泥环上的摩擦力

2.2 出砂形成空洞时套管的受力与变形分析

2.2.1 出砂空洞形态分析

当油层出砂时,液流把地层砂带出,骨架砂需要承受较大的载荷,即有效应力增加,可能导致砂层骨架破坏。遭到破坏的砂层,远处的砂粒会不断地补充到井筒周围。若设砂岩地层骨架仅在油井周围区域被破坏,而在此区域以外的砂粒流入到井筒周围的比较少。随着出砂量的增多,井筒周围地层砂不断产出,加剧地下亏空,逐渐形成空洞。空洞上方岩石、疏松砂层由于缺乏支撑而塌落,当塌落到一定程度后,岩体进入新的平衡状态,形成一自然拱。

拱的形状、拱高、跨度与岩石的特性和砂层骨架破坏区域的大小有关。当空洞达到一定、尺寸后,拱的参数与出砂量无关,岩体进入新的平衡状态,油井可能继续出砂,砂子来源于空洞中、下部,如地层砂没有补充过来,随着出砂量的增多,空洞尺寸向下延伸,直至出现如下情况。这是出砂引起套管弯曲变形最严重的情况。

2.2.2 砂层段套管周围全部掏空时套管的受力与变形

套管周围砂岩成为空洞,套管在砂层段外部约束减弱,若忽略井筒周围油、水对套管的约束作用,套管受力有轴向载荷P和套管自重q,套管可能发生失稳破坏。

空洞沿套管轴向贯穿整个疏松砂层段,而套管柱与上下夹层处仍保持固结良好,力学模型近似简化为两端固定约束。自重的影响近似处理成平均加到两个端点上。

套管失稳破坏的临界压力:

空洞一端在疏松砂岩中,其约束减弱,可简化为铰支座约束;另一端在夹层中,简化为固定端约束。

套管失稳破坏的临界压力:

套管发生失稳破坏取决于两个因素:套管轴向载荷P和出砂形成的空洞高度l,对生产中的实际油井,估算其套管变形长度,计算临界压力与套管可能受到的轴向载荷P相比,以判断是否会发生失稳破坏。

3 几点认识

3.1

用单轴力学模型计算采油井出砂时套管的矢量力学特征,不能解释油田现场许多套损现象,以此作为套管柱设计依据,科学性较低,套管柱使用寿命的得不到可靠保证。

3.2

按三轴应力模型定量研究表明,考虑接箍和水泥环台肩的相互作用,对套管柱进行比较切合实际的受力和变形分析,才能掌握比较先进的注采井套损机理。

3.3

油层和盖层部位套管损坏原因在于油层和盖层处管体应力和恶S性局部应力双重作用,及时消除或者加以控制恶性局部应力,套管使用寿命可以大幅度延长。

摘要：随着油田进入高含水期而采用大排量提液后,套损井逐年增多。这是因为加大采液强度后,在较大生产压差条件下开采,井底油层产生较大激动,结构易被破坏而引起油层严重出砂。

关键词：复杂断块,文中油田,油层出砂,上覆岩层,套管损坏

参考文献

[1]陆诗文,刘玲,杨明生,等.复杂断块油田套管损坏机理分析[J].内蒙古石油化工,2008,34(9).

极浅海油田出砂井防砂工艺研究 篇6

在对极浅海油田出砂井防砂时要先对地下油藏的特征进行一定的分析, 分析时要考虑地层的土质特征和油质特点, 在对油藏的特征进行分析的基础上对适应改特点的工艺进行一定研究和实施。

1 油藏特征及存在问题分析

我们在考虑防砂工艺时要先对油藏的特征进行分析。分析时要充分考虑一下几个方面, 比如说油藏的地理位置、油藏的深度、地层的土质状况、油藏出砂的特征、储油层渗透状况及泥质含量、原油的特点及系统分析等。在对油藏特征分析的基础上找出其中存在的问题, 问题包括地层污染和堵塞情况、防砂过程中如何保护油层、应该采用什么样的防砂工艺等。

2 防砂工艺及其配套技术

2.1 先期排液解决堵塞技术。

该技术的具体做法是, 在防砂以前运用一定的排水设备和排液手段把井筒捞空。在井筒的液体被捞空以后, 地层的细砂在负压差的作用下就能够排出, 改技术不单单能够排出细砂, 还能够把一些钻井滤失泥浆和泥同时排放出来。排放以后要尽量把井筒附近的地带污染进行一定的清除, 同时要在井筒附近设置一些高渗透地带, 为下一步防砂创造条件。

2.2 柴油解堵护油技术。

柴油可以改善近井地带油层的物力性质, 对于油层内部粘土的膨胀也有一定的抑制作用, 稠油具有很强的流动阻力, 柴油也可以对其阻力进行一定的降低, 在保护油层不受进一步污染方面柴油也具有一定的作用。在具体的实施过程中可以采用两种方式来施工, 第一种方式就是在井筒中下入替油管柱和替人柴油。第二种方法就是在绕丝筛管管柱中填充一定的砾石, 在砾石中加入一定的柴油, 这样就能够在挤压充填时能够将柴油挤入地层达到防砂解堵的目的。两种方法相比较而言, 第二种方法具有更多的优点, 它的优点在于施工过程中的效率较高周期较短, 在施工过程中采取的步骤避免了因分步施工而带来的因再防砂而造成的地层二次污染问题。

2.3 悬挂金属棉滤砂管防砂。

水携带砂砾的能力极差并且其对砂砾还有一定的冲洗作用, 因此在水层或者含油水层利用金属棉滤砂管防砂是一种行之有效的防砂方法。这种防砂方法具有一定的优点但是它也存在一些不足之处, 在防砂过程中如果是油层防砂容易导致砂管堵塞的现象。这是因为油层的油不同于水层, 油具有一定和粘度和稠度, 个别油层的泥质含量较高, 泥状物质容易堵塞滤砂管, 这样就对产能带来了一定的影响。堵塞严重的还会出现不出油的情况, 这样就不能满足生产的需要。

2.4 绕丝筛管砾石填充防砂工艺。

这种工艺具有很强的适应性, 研究表明这种工艺的成功流程几乎达到了100%, 有效期限比较长。根据滤砂实践发现, 在滤砂过程中采用缝宽在0.15~0.25毫米的绕丝筛管效果比较良好。在实际操作过程中, 绕丝滤管具有两种防砂砾石填充方式。其一就是在井筒内填充, 把砾石循环填充太绕丝筛管周围这样就能达到防砂的目的。其二就是在循环填充基础之上, 对地层进行深入的挤压填充, 以提高防砂施工的效果, 在填充过程中, 需要加大砂量和砂比, 这样就能够提高施工排量。这种方法运用在经过先期排液的丼中效果较好。

管外砾石挤压填充防砂的工艺参数研究。在砾石用量方面, 根据计算机模拟软件的计算, 采用1.0~1.5米高的人工挡砂屏障时的防砂效果比较好。对于地层孔隙度考虑后, 砾石的填充强度以每小时1~1.5立方米比较适宜。根据绕丝管抗挤压强度来分析, 填砂刚开始的时候把泵压控制在18~20兆帕快要结束的时候泵压控制在25兆帕以内比较好。排量研究, 实践表明在直径为138.17毫米的套管中施工时候的排量应该每分钟大于800升, 直径为177.8毫米的套管中施工时候的排量应该每分钟大于10000升, 同时地层填砂阶段为了防止砾石在环空中因沉淀而堵塞炮眼, 应该让携砂液经过炮眼时的流速大于砾石沉降的速度。

2.5 螺杆泵开采技术。

螺杆泵一般用来地面驱动采油中, 对于粘度含砂量较高的液体这种开采技术具有很好的作用。这种开采方式由于在地面上其驱动设备相对比较简单, 在转速调整方面也具有一定的优越性, 对于不同产量井的生产要求这种设备都能满足。驱动设备可以直接装置的井口, 在采油时它的排量比较稳定, 没有扰动性, 读一保护油层疏松容易出砂的油层具有极好的生产意义如下图, 这种技术非常适合于海洋平台的施工。

结论

在所有的防砂工艺中, 绕丝筛管砾石填充防砂工艺是一种最有效的防砂方法, 配合柴油使用可以达到解堵防砂的目的, 在海上防砂工艺方面, 我们还需引进更加先进的设备, 在运用新的设备前可以进行一些列的哈上压裂防砂试验。

摘要：在对极浅海油田出砂井防砂时要先对地下油藏的特征进行一定的分析, 分析时要考虑地层的土质特征和油质特点, 在对油藏的特征进行分析的基础上对适应改特点的工艺进行一定研究和实施。常见的防砂技术和工艺有先期排液解决堵塞技术、柴油解堵护油技术、悬挂金属棉滤砂管防砂、绕丝筛管砾石填充防砂工艺、螺杆泵开采技术等。

关键词：浅海油田,砂井,防砂工艺

参考文献

[1]王炳海.胜利油田地质研究及勘探实践[M].山东:石油大学出版社, 1992

[2]海上油气田完井手册编委会, 海上油气田完井手册编委会[M].北京:石油工业出版社, 1998.

[3]张太斌.极浅海油田出砂井防砂工艺研究[J].特种油气藏, 2003.09.

[4]刘良跃, 熊友明, 林少宏, 岳江河, 吴成浩, 段永刚.低压稠油出砂油田防砂完井方式的优选[J].西南石油学院学报, 2000 (04) .

出砂监测 篇7

王庄油田位于山东省利津县王庄乡, 构造上处于东营凹陷北部陡坡带西段, 北靠陈家庄凸起, 西为郑家潜山, 南邻利津油田, 由三个次级构造单元 (西部的郑家潜山、中部的王庄古冲沟和东部的宁海鼻状构造) 所组成, 是一个由太古界基岩潜山油藏和下第三系岩性一地层油藏所构成复合式油气田, 其主力含油层系从上至下依次为馆陶、沙一段、沙三段和前震旦系。

王庄油田现上报探明含油面积28.2km2, 地质储量5295万, 其中动用储量3799万吨, 标定采收率16.9%, 可采储量644.3万吨。目前开发的12个单元中, 弹性开采或注蒸汽吞吐稠油热采单元10个, 储量2442万t。

2 开发历程及开发现状

王庄油田1984年3月郑4井试油获高产油流, 并发现太古界前震旦系、沙一、沙三段三套含油层系。先期部署实施了郑4潜山开发试验区初步开发方案。1991年4月至2002年5月郑408沙三上砂砾岩体稠油低速开发阶段, 部署实施郑408砂砾岩体三期产能建设及注水完善等开发方案。2002年6月至2005年12月王庄稠油上产阶段部署实施郑36、41块沙一段稠油油藏二期产能建设、郑14块沙三段稠油油藏产能建设。

2010年10月王庄油田油井总数238口, 开井181口, 日液水平2961t/d, 日油水平1380t/d, 核实日油水平1110t/d, 综合含水53.3%, 平均动液面815m, 核实累产油434.6798x104t, 地质储量采出程度11.44%。

王庄油田以热采开发为主, 王庄油田油层属于疏松砂岩, 多轮次高温高压的注汽吞吐, 破坏了岩层结构, 地层出砂严重, 导致油井砂卡不能正常生产, 蒸汽吞吐效果变差。

3 王庄油田出砂井治理技术调查和研究

针对王庄油田出砂井不断增多的情况, 开展出砂井治理技术的调查和研究。目前王庄油田采用的方法有两种, 一种是防砂采油, 即用人工方法将砂阻隔在油井以外, 不让油井出砂, 其专业用语叫防砂;另一种方法是排砂采油, 即应用水力排砂泵不控制地让地层在生产过程中自然出砂, 并使地层产出的砂随油流采至地面进行处理。

3.1 防砂工艺技术应用情况分析

王庄油田采用的防砂工艺有4种:复合防砂、井筒绕丝防砂、压裂防砂、挤高温固砂剂。

3.1.1 复合防砂技术

复合防砂技术包括常规复合防砂、绕丝筛管防砂时采用环空充填卡博陶粒技术、分层预充填高压一次充填防砂技术四类共实施186口井, 占防砂井总井数88.2%, 是王庄油田的主导防砂工艺技术。

常规复合防砂是在井段较长、层间差异大的油井使用, 先下光油管进行地层高压预充填, 然后下防砂管柱, 进行管内低压循环充填。王庄稠油有84口油井采用两步充填复合防砂, 占防砂井总井数的45.2%以上, 该技术工艺成熟, 成功率高, 能有效改造地层, 防砂效果较好。

采用充填卡博陶粒技术共实施防砂85口, 占防砂井总井数的45.7%以上。绕丝管防砂施工时, 采用陶粒砂充填环空, 提高充填层长期导流能力, 同时减少热采井注汽时高温蒸气对充填砂的溶蚀, 提高防砂有效期。

分层充填技术主要针对渗透率差异较大的井, 采用分层射孔、分层高压充填技术, 将渗透率相近的小层组合到一起分2次或3次射孔充填, 然后对全井进行绕丝管防砂, 加强了对低渗透层改造, 提高了其动用程度。共实施14口井, 防砂后平均单井日油8.1t/d。

高压一次充填防砂技术是在井内下入高压一次性充填管柱, 通过高压循环, 一次性完成地层、井筒充填防砂。该技术工艺简单快捷, 能有效改造地层, 防砂效果较好。

3.1.2 井筒绕丝防砂

不对地层进行高压预充填, 直接在井内下防砂管柱, 进行管内低压循环充填。该技术工艺简单快捷, 但不能有效改造地层, 防砂效果一般, 有效期较短。

3.1.3 压裂防砂技术

在油层渗透率相对较低油井使用, 将防砂管柱及充填工具一次下入井内, 采用端部脱砂 (TSO) 压裂技术进行高砂比充填。它通过改变压裂前后流体流动状况, 以减小流体流动阻力, 减小流体对地层的冲刷及对地层砂的携带, 达到控砂增油目的。

从2005-2010年开始应用以来, 至今已施工了12口, 成功率100%, 它通过大排量、高砂比充填, 在近井地带建立高渗透的挡砂屏障, 防砂效果较好。

3.1.4 地层挤固砂剂

自2007-2010年来实施了4井次, W Z36-3X7、WZ36-7X43、WZ36-7X47、WZ36-7X39均效果较差, 重新复合陶粒砂防砂后效果得到改善, 说明该项工艺防砂效果差。

3.2 水力排砂泵应用情况分析

实施水力喷射排砂泵3口, 效果较好的有2口, 有效期在200天以上。郑408X6井重复射孔、下水力排砂泵, 措施实施后日增油4.1t/d, 累计增油643吨。WZ41-3X15井注汽下水力喷砂泵后开井后, 日增油6.1t/d, 累计增油778吨。

4 结论

通过对王庄油田的四种防砂工艺技术研究对比分析得出, 复合防砂能有效改造地层, 提高近井地带的渗透率, 减少油流阻力, 提高油井产能, 防砂效果较好;水力排砂泵携砂生产可以提高储层的孔渗结构, 减少地层的表皮因子, 增加油流面积, 使油层恢复了原有的渗透性, 提高油井原油产量。因而复合防砂技术和水力排砂泵技术可有效治理王庄油田出砂严重的问题。

参考文献

[1]罗美娥;黄玉波;陈凤北布扎奇油田出砂原因分析及防砂技术对策[期刊论文]-大庆石油地质与开发2005 (02)