砾石充填防砂技术应用
水平井筛管防砂完井及砾石充填防砂新工艺的研究与应用
术 。该技术利 用裸 眼封 隔器 、分级 箍 、盲板 、洗井阀等特殊完井工具 在 水平井 造斜段实现注水泥 ,根据油藏情况利用裸眼封隔器和 大通径 筛管对 油层部位进行分段完井 。完井时 ,首先对造斜段注水泥 固井 , 然 后钻除固井盲板 ,最后下入洗井酸化胀封管柱 , 对油层进行洗井 和
( ) 8 1 沾l 块水平井完井方法优选 。
完 井方式 裸 眼 预充 填砾 石筛 管完 井 裸 眼金 属 纤堆 筛管 完井 裸 眼烧 蛄 陶瓷 筛管 完井 裸 眼金 属毡 缔管 完井 裸 眼 井下砾 石充 填 完井 开 井产量 ( / 经 济效益 f 吨 天) 万元1 5 3 2 0 5 3 4 4 5 39 6 5 46 7 6 86 5 18 1 o 41 3 15 2 8 50 0 12 7 4 58 2 1 54 3 59 S 13 3 2 96 6 生产 时 闻( 天) 9 2 16 0 0 9 2 16 0 O 9 2 16 0 O 9 2 16 0 O 9 2 16 0 0
放。
l :F =二二二二二
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匡 匿
图 9 井段 2 8 ̄26 m页 岩段 地 层 厚度 校 正 48 5 4
本 井在井段28 ~ 5 4 录取页岩层 ,录取地层厚度为7 m, ( 48 26m 6 见 图9 )井段换算 成垂深2 0 ~ 4 0 4 0 2 2 m,垂厚为2 m,其实这个 厚度仅仅 0 为一 个视厚度 ,在图 中表 现为H AH 与 的和 ,如果要求 出真实地层 厚 度还 得消除地层 倾角带来 的影响 ,本层在轨 迹方 向地 层倾角为3 , 。 那 么就 得用地层倾 角消 除地层下倾带来地层 增厚影响 。AH= ( 层底 水平位移一 层顶 水平位 移 )× g 。 ,AH=5 ×t 。 =2 m,得 出 t3 2 g 3 . 7 地层 真实厚 度为1 .m。 73 ( )引入特殊 录井手段 。非常规 油气勘探打破 了常规油气 录井 5 石油地质理论 ,引入一些特殊的录井方法尤其 重要 ,本井在录井过程 ( 14 ) 接 0 页 粘度 。根据砾 石充填机理 与固液两相 流理论 ,建立了水 平井砾石充填数模 ,研究 各参数对砾 石充填的影响 ,以达到充填防砂 施工 各参数 的最优 。沾 l 块方案设 计用2 8 %防膨 抑砂剂配 成2 m 8 ℃ 5 ) ( 以上本地 热污水溶 液挤前置液 ,携 砂液为 10 防膨清洁压 裂液 ,设 8 m
浅层稠油井挤压砾石充填防砂技术应用研究
浅层稠油井挤压砾石充填防砂技术应用研究吴 军,阮林华,许 建(新疆油田公司重油开发公司,新疆克拉玛依 834000) 摘 要:克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。
目前六、九区有近450口严重出砂的油井。
该类井由于出砂严重,导致油井减、停产和产生大量的修井费用,对整个油田的高效开采造成了严重影响。
根据六、九区油井生产特点,通过对挤压砾石充填防砂技术的研究与工艺优化,对2口出砂严重井进行了挤压砾石充填防砂应用试验,应用效果表明该工艺具有防砂效果好,有效期长的特点,能够达到改造油层、防砂增产的目的,为大量出砂破坏油层结构的油井治理提供了有效的方法。
关键词:浅层稠油;严重出砂井;挤压砾石充填;工艺优化 中图分类号:T E 358+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0117—03 克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。
油层平均中部埋藏深度260m,油层有效厚度5~20m 。
目前出砂井占到开油井的27%,严重出砂井有近450口。
该类井由于出砂严重,导致油井减、停产和产生大量的修井费用,对整个油田的高效开采造成了严重影响。
而采用的化学防砂和机械管柱防砂效果差,有效期短,不能满足油田高效生产的需要。
为提高油田开发效果,同时为寻找该类油井长效的治理方式,通过挤压砾石充填防砂达到改造油层,改善油层近井地带导流能力,达到防砂增产的目的。
1 挤压砾石充填工艺技术简介利用挤压充填工具将绕丝筛管对准油层并悬挂、锚定、密封,然后打开充填通道,用大排量高砂比携砂液将地层和井筒用石英砂一次充填压实,形成连续稳定的高强度高渗透性砂体,阻止地层砂向井筒运移。
通过挤压砾石充填防砂达到改造油层,改善油层近井地带导流能力,达到防砂增产的目的。
2 挤压砾石充填传统工艺设计对六、九区生产的适应性分析传统设计中采用31/2"绕丝筛管,内径76mm;而六、九区广泛采用的56mm 和44mm 管式泵接箍外径为89mm,因此,按照传统设计,井下泵只能位于空心桥塞上方。
封隔循环砾石充填防砂技术应用及评价
封隔循环砾石充填防砂技术的防砂饥理是选定一定缝隙尺寸 、 在 圆周上呈射状分布 、 垂向整齐排列 、 直缝式激 光渗氮割缝筛管 下入油 井,正对 出砂油层 .然后在筛管周围及近井地带填入一定粒度 ( 圆球
度>O ) s . 的砾石( 6 石英含量 9 %的石英砂 ) ,形 成一个具有较高渗 8 透性的两极拦截过滤体 系 地层骨架砂粒在充填 面上被阻 留,而砾 石 本身 (比筛缝大 )又被阻隔在筛管周围 .这种体 系可使地层砂 ( 指地 层骨架颗粒 ) 不运动 ,而地层液体或细小的游离砂可 以通过渗透性较 好的砾石充填层和流通面积极大的筛隙进入油井 ,使油井既能 保证生 产又能控制进一步出砂。
的地层预处理措施。 1 技 术特 点 . 4
,
外管柱结 构 自上而下为 :悬挂器+ 油管+ 封隔循环充填工具+ 扶正 器+ 信号 筛管+ 生产筛管+ 扶正器+ 导向丝堵。 内管柱结构 自上而下为 : 填工具+ 充 冲洗管 。 ( 见图2 )
1 适 用 范 围 的探 讨 . 3
地
1 .
适用于 出砂严重 、地层附 近亏空较大的老油井或预 测出 砂概率较大的中 、高渗透 油层 的新井 .对于地层压 力不高的 井 ,可 采 用 挤 压 充 填 的 方 式 . 这是由工艺本身的特 点所 决定
南 - 科 技 2 1年第1 00 期
技 术 创 新
封 隔循 环 砾 石 充填 防砂 技 术 应 用 及 评 价
赵 玉 泉① 杨 苹 ① 向 明 光 ②
( 胜 利 油 田 有 限 公 司 滨 南 采油 厂 三 矿 ①
摘 要
② 胜 利 油 田有 限 公 司 东 辛 采 油 厂 )
本 文介 绍 了封 隔循 环砾 石 充 填 防 砂技 术 的 基 本 原 理 和 方 法 、 适 用 范 围 、特 点 , 以 及在 东 辛 油 田 东营 组 的应 用 ,该技 术 通过
管内砾石充填防砂技术在曙3-H1井的应用
根 据 油井 泥质 含 量高 、出细粉 砂严 重 的现 状 ,采 用外 径 中9 5 mm 的 多层不 锈钢精 密防砂 筛管为 曙 3 - H 1 井充 填防砂 工艺筛 管。 1 . 2 充 填砾石 的筛 选 根据 井 深和 地 层砂 的粒 度 ,确 定 充填 砾 石 的类 型和 粒 径 等参 数 。 曙 三区 油层 埋 深 9 5 0 — 1 7 0 0 m,压 力梯 度 0 . 0 1 9 MP a / m,石英 砂 满足 现 场需要 。依 据索 西埃( S a u c i e r ) t 1 公式:
、
第三 系 沙 河街 组 四 段杜 家 台油 层 ,油层 埋 深 9 5 0 ~ 1 7 0 0 m,含 油面 积 1 9 . 0 k m ,地质 储量 2 2 4 4 ×1 0 4 t ,可 采储 量 7 5 8 X 1 0 4 t ,平均 油层 有效 厚度 1 2 . 7 m。杜 家 台油 层 平均 空气 渗透 率 1 . 0 7 1 m ,孔 隙 度 2 7 %, 粒 度 中值 0 . 1 6 0 3 mm, 分 选 系 数 1 . 6 7 。 曙 三 区 地 面 脱 气 原 油 密 度
砂液配方体 系,筛选 了充填砾石的粒径。现场应用效果表 明,措施 油井能够维持正 常生产 ,措施后检泵周期得到明显延长 ,周期产 油量 大幅度提 高,油
井生产效果得到明显改善。对 同类油藏的开发 具有一定的指 导意义。 关键词 :曙三 区 稀油油藏
一
砾石充填
防砂技术
概 述 曙三 区 位于 辽河 断陷 盆 地西 部 凹陷西 斜坡 中段 ,开发 目的层 为下
O . 9 0 2 9 g / c m ,5 0 ℃粘 度 1 6 9 . 8 1 mP a . S ,沥 青 +胶质 含 量 3 3 . 4 4 %,凝 固点 2 6 ℃ 。水 型 Na HC O ,平 均 总 矿 化 度 5 2 5 1 mg / 1 ,C L 一 含量 1 1 0 0 mg / 1 ,HCO。 一 含量 2 2 8 5 mg / 1 。 进入 油藏 开发 中后期 ,受 地 质构 造 、沉 积相带 、油层发 育状 况 等
砾石充填防砂技术在港西油田的深化研究与应用
5 8 as 9 . mP ・ ,平均 为 9 . m a S 5 34 P ・ ;地下 胶 质沥 青含 量
1 . % 一2 .6 ,平 均 为 l.2 ;含 蜡 量 61% 一 21 3 1 % 0 60 % .3 1- % , 03 3 平均 为 90 %。原 油物性 差 , . 7 流动 阻力 大 _。 1 ]
( ) 体性 质对 地层 出砂 有影 响 , 油稠 , 度大 , 2流 如 黏
携砂 能力强 。港 西 四 区断块原 油含 沥青 ,胶 质成 分多 (7 一2 %) 密 度 09 1% 5 ; . 4—09 ・m 地 下 原 油黏 度 .8g c 。; 高达 3 7—4 2mP ・, 从 油层 中流 出 , 易将 本来 胶 0 as油 容 结不 牢 固的砂 粒带 出油 层 。 () 3 地层 压力 降低 , 加 了地 应 力对岩 石颗 粒 的挤 增
从 开发 至今 , 出砂 一 直是影 响 油井生 产 时率 、 约 开发 制
成 本 的一个 关键 因素 。港 西油 田防砂 主要 经历 了摸 索
实 验阶段 、 场 防砂试 验 阶段 、 现 生产应 用 阶段 。随着科
技 人员对 港西 油 田防砂 技术 研究 的不 断深 入 ,防砂 工
流速达 到 门限流 速时 ,首先 使 充填 于 油层 孑 道 中的未 L
油层 受 力发 生变化 , 油井 出砂量增 加 , 当流体 的流速 达
到 临界 流速 、 层 压力达 到 临界压 力 时 , 石 发生剪 切 地 岩
破坏 , 骨 架 砂变 为 自由砂 , 使 随流 体移 动而 被 采 出 , 引
高压砾石充填防砂技术在曙三区的应用
1 出砂原 因分析
1 1 地质 因素 .
在管外 地 层 进 行 挤 压 充 填 j在 井 筒 周 围 形 成 一 ,
定厚度 的充填砂 体 , 然后 在 管 内进行 循 环 充 填 , 形 成 筛套 环空 砾石 层 。 由于管 外 充 填砾 石 提 高 了井
曙三 区杜家 台 油 藏 断块 多 , 层 倾 角 小 , 层 地 地 应力 场分 布 不 均 衡 , 层 中容 易 产 生 局 部 应 力 过 地
第1 7卷第 4期
21 00年 8月
文章编号 :10 6 3 ( 00)4—0 1 0 0 6— 55 2 1 0 1 1~ 3
特 种 油 气 藏
S e ilOi a d Ga s r o ̄ p ca l n s Re e v i
Vo.1 . 1 7 No 4 Au . 2 0 g 01
填 防砂技 术通 过 近几年 的技 术改 进 , 有效解 决 了油 井 防砂 的难题 , 同时 改 善 了 油藏 的渗 流 能 力 , 藏 油
开 发效果 得 到极大 提高 。
质胶结物强度下降 , 导致地层松散解体而出砂。
2 高压砾 石充填 防砂技术
21 技术优势 .
高压 砾 石充 填 防 砂工 艺 利 用 一体 化 管柱 首 先
砂体 承载 砂粒 的负荷 逐渐 增加 , 使砂 粒 问的应 力平
衡状 态被 破坏 , 即地 层 应力 超 过 砂 岩 的地 层 强 度 , 导致 岩石 颗粒剥 离 , 成 油 井 出砂 ; 造 油井 生 产 时 存 在 生产 压差 , 流体 流动过 程 中对砂 粒形 成较 强 的 拖 曳力 , 使砂 粒 与 岩石 骨 架 脱 离 而 出砂 ; 藏 开 易 油 发过程 中 , 注入水 的影 响 , 敏地层 岩 石膨胀 , 受 水 泥
渤海老油田砾石充填防砂方法研究
渤海老油田砾石充填防砂方法研究渤海老油田是中国油气资源重要的产区之一,但受到了砂粒嵌塞井眼和生产管道等问题的困扰。
为了解决这一问题,研究人员开始探索各种防砂方法,其中砾石充填防砂方法备受关注。
本文将对砾石充填防砂方法进行深入研究,探讨其在渤海老油田的应用前景。
一、砾石充填防砂方法的原理砾石充填防砂方法是利用砾石填充井眼和管道,形成一定的孔隙度和透水率,从而防止砂粒进入井眼和管道。
砾石充填防砂方法主要包括砾石筛管、砾石充填层和砾石过滤层三个部分。
砾石筛管是在井眼周围设置的一层砾石填充的管道,主要作用是过滤井下地层中的砂粒,防止砂粒进入井眼。
砾石充填层是指在井眼底部设置的一层砾石填充层,可以增加地层的支撑力,防止井下地层的砂粒进入井眼。
砾石过滤层是指在生产管道中设置的一层砾石填充层,可以过滤生产过程中携带的砂粒,防止砂粒进入生产管道。
砾石充填防砂方法具有以下优势:1. 提高采油效率:砾石充填防砂方法可以有效防止砂粒嵌塞井眼和管道,保证了油气的顺利产出,提高了采油效率。
2. 延长设备寿命:砾石充填防砂方法可以减少设备的磨损和损坏,延长了设备的使用寿命,降低了维护成本。
3. 保护地层环境:砾石充填防砂方法可以有效减少地层的砂化现象,保护了地层环境,维护了油气资源的可持续开发。
砾石充填防砂方法在渤海老油田的应用前景非常广阔。
渤海老油田地层中普遍存在砂岩和砾石岩层,砾石充填防砂方法可以有效防止砂粒进入井眼和管道,提高了采油效率。
渤海老油田作业环境复杂,地质条件多变,砾石充填防砂方法具有灵活性强、适应性好的特点,可以满足不同地段的防砂需求。
渤海老油田的生产管道较长,生产工艺复杂,砾石充填防砂方法可以有效保护生产管道,延长其寿命。
砾石充填防砂方法在渤海老油田具有良好的应用前景,可以有效解决砂粒嵌塞井眼和管道的问题,提高采油效率,延长设备寿命,保护地层环境,具有较高的经济和社会效益。
随着渤海老油田逐渐进入中后期开发阶段,井网密度增加、产量逐渐减小,需要引入更多的先进技术和工艺来提高采收率。
管内砾石充填防砂技术在曙3—H1井的应用
管内砾石充填防砂技术在曙3—H1井的应用摘要:针对曙三区杜家台油藏出砂严重,水平井检泵周期短等矛盾,研制了水平井管内砾石充填防砂技术。
室内试验优化了与地层配伍的携砂液配方体系,筛选了充填砾石的粒径。
现场应用效果表明,措施油井能够维持正常生产,措施后检泵周期得到明显延长,周期产油量大幅度提高,油井生产效果得到明显改善。
对同类油藏的开发具有一定的指导意义。
关键词:曙三区稀油油藏砾石充填防砂技术一、概述曙三区位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段,开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层,油层埋深950~1700m,含油面积19.0km2,地质储量2244×104t,可采储量758×104t,平均油层有效厚度12.7m。
杜家台油层平均空气渗透率1.071μm2,孔隙度27%,粒度中值0.1603mm,分选系数1.67。
曙三区地面脱气原油密度0.9029g/cm3,50℃粘度169.81mPa.s,沥青+胶质含量33.44%,凝固点26℃。
水型NaHCO3,平均总矿化度5251mg/l,CL-含量1 100mg/l,HCO3-含量2 285mg/l。
进入油藏开发中后期,受地质构造、沉积相带、油层发育状况等多重因素的制约,曙三区块出砂现象较严重[1],大部分油水井有出砂或泥浆的历史,严重制约正常生产。
据统计,累出砂量大于2m3的井达到149口,占油水井总数的55.8 %,累出砂量在0.5m3到2m3的井81口,所占比例为30.3%。
受出砂影响,生产管理难度加大,停产停注井多,水驱效果变差。
同时油层的单层厚度薄,采用直井井网无法进一步提高油藏开发效果,而通过部署水平井井网,可有效增加储量动用程度,提高油藏最终采收率。
目前曙三、四区射孔完井方式水平井5口,其中3口出砂比较严重,曙4-H105已因出砂导致套坏。
从1992年开始,先后在直井试验应用了机械防砂、化学防砂、高压充填防砂、携砂泵等多项防排砂工艺[2],取得了较好的效果,但存在树脂砂低温固化效果差、油层物性纵向差异大、树脂砂单层指进的问题。
砾石充填防砂工艺
应用情况
绕丝 PS防 高压一 脲醛 复合 滤砂 砂 次充填 树脂 防砂 管 充填 89年开发初期共投产油井71口,先后 施工 高青油田在 5552口油井上实施绕丝管砾石充填防砂 10 3 7 4 55井次, 2 在出砂的 井次 措施实施率占投产油井的73.2%,其中,因补孔需要 成功 51 7 12-15、高 2 12-16、高 4 12-17 2 三口油 1 开采不同井段,高 井次 井进行过两次绕丝管砾石充填防砂,防砂成功率高达 93%。 成功 93% 70% 67% 58% 50% 50% 率 砂
艺
工
六、结论认识
1、经过改进避免了后续措施的复杂化。
2、生产管柱可任意组合,避免了管杆偏磨现象的发生。
3、对地层污染更小,人工井壁渗透率更高。 4、老井措施中要有选择性使用。
艺 砂 防 工 三 口 井 的 优 化 方 案
井号 G10-2 地 层 预留 排液 砂面 8.4 986 m 扶正器 绕 丝 石 英 充填工具 管 砂 ф 150 ф 89 油溶式 *0.2 0.4SL-FS0.8 m PLT1-152 m 0.30.6 mm 0.30.6 mm SL-FSPLT1117 SL-FSPLT1152 携砂液 生产 方式
2、充填工具不完善:单向皮碗强度低、 密封性差;下部转换孔充填结束后不 能关闭。 1、转大修率高:原充填 管柱底部带有封隔器,再 充填砂的挤压下绕丝筛管 很难拔动;绕丝管之间加 有多个铁制扶正器,拔脱 后很难套铣。
筛管+Y111-150F+密封插头+绕丝鱼顶
充填砂面
主体筛管 措施层
安全接头+Y211-150F
汇报内容
一、前言
二、工艺原理及技术特点
三、应用情况及存在的问题
砾石充填技术(3)
ONE-柱
DURAL-TRIP防砂管柱(以三层为例)
三层防砂管柱
座封管柱
顶部封隔器
充填滑套
密封筒
盲管
筛管
隔离封隔器
密封筒
充填滑套
锚定密封及延伸
沉砂封隔器
隔离封隔器 液压座封工具
顶部 液压座封工具
隔离密封段
脱砂压力 —— 保证筛管顶部以上有合适的砾石高度
筛管尺寸、筛缝—— 能否有效阻挡砾石
充填液—— 清洁度、与地层和外来液体配伍性
砾石质量 —— 能否挡住地层砂
技 术 水 平
已经吸收消化了“洋”技术,实现了防砂地面设备国产化和井下工具操作人员的“本地化”
目前渤海9 5/8” 套管和7”套管防砂井应用了ONE-TRIP和DUAL-TRIP防砂技术,取得了卓著的成效。尤其是ONE-TRIP技术的应用,大大缩短了完井周期,以往一口三层的井用STACK-PACK技术防砂完井需9天,现在用ONE-TRIP技术仅需4天左右。
砾石充填示意图
P s i
泵压
时间,t
脱砂压力
砾石充填特点
工艺简单,易于操作,节约作业费用
适用于大斜度井、水平井
成功率高,有效期长
可根据每个防砂层段的实际情况选择相应的充填方式,避免窜层;若采用微压裂充填方式,可有效解除近井地带的油层污染,提高油井产量。
技 术 指 标
充填系数 —— 反映炮眼内充填的砂量
防砂完井逐步形成配套的综合技术如:隐形酸完井液体系、TCP射孔工艺、一趟管柱多层防砂技术、一变多控技术等。
ONE-TRIP和DUAL-TRIP防砂技术已在JZ9-3油田47口井、QK17-2油田30口井、SZ36-1-II期186口井和QHD32-6油田74口井中得到成功应用。
水平井砾石充填防砂工艺技术的研究与应用
收稿日期:2018-11-22;修回日期:2019-05-05 基金项目:“十三五”国家重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”(编号:2016ZX05011)部分研究内容。 该管柱已申请发明专利,申请号 201610034922.3。 作者简介:谢金川(1962-),高级工程师,本科,毕业于胜利油田职工大学机械工程专业,2003年深造于石油大学石油工程,现从事油田 开发技术研发工作。地址:(257000)山东省东营市西三路 306号胜利油田分公司石油工程技术研究院,电话:(0546)8778659,18505463185, Email:xiejinchuan.slyt@sinopec.com
二、充填过程中影响充填密实的 因素以及解决措施
1.施工中携砂液排量的影响及解决措施 携砂液的排量,决定了携砂液在筛套环空的水
平流速,这是影响砾石充填密实的首要因素。当携 砂液携带砾石如图 1箭头所示,从泵车→油管→工 具充填口→进入筛套环空,从近工具端 A靶点到达 后尾部 B靶点,经筛管过滤,砾石留在筛套环空,过 滤后的携砂液从冲管底部进入冲管,经转换进入工 具顶部的油套环空,回到地面形成循环。
上世纪 90年代,胜利油田石油工程技术研究院 防砂中心做过一套外径 177.8mm、内径 160mm水 平井充填 模 拟 装 置,也 得 出 了 相 同 的 实 验 结 果[3]。 这个结论在当时的施工装备和充填参数下是正确 的,为当时的水平井防砂做出了理论性的指导。后 来随着技术的进步,为提高产量和防砂有效期,采用 大排量地层挤压填砂 +循环充填。α波 -β波理论 不能解释施工中出现的现象,为搞清理论问题,2014 年笔者重新做了简易的水平井充填物理模拟实验。 1.1 实验过程
二属于疏松砂岩油藏,该类油藏的出砂问题是制约水平井正常生产的第一因素。在诸多防砂工艺中,砾石充填既 能改造地层提高产量,又有较长的有效期,成为最有效的防砂方式。
绕丝筛管砾石充填防砂
绕丝筛管砾石充填防砂砾石充填(gravel pack)防砂是应用最早,也是应用最广泛的机械防砂方法。
常用的砾石充填方式有两种:一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填;二是用于射孔完井的套管内砾石充填。
裸眼砾石充填的渗滤面积大,砾石层厚,防砂效果好,有效期长,对油层产能影响小。
常用于油井先期防砂,工艺较复杂,且对油层结构要求具有一定强度,对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。
其它情况则采用套管射孔完井后,再进行套管内砾石充填。
砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则:一是注重防砂效果,正确选用防砂方法,合理设计工艺参数和工艺步骤,以达到阻止油层出砂的目的;二是采用先进的工艺技术,最大限度地减少其对油井产能的影响;三是注重综合经济效益,提高设计质量和施工成功率,降低成本。
防砂设计要形成一套完整的程序,有利于方案的系统化和规范化,从而提高施工设计的质量。
一般程序为:充填方式选择->地层预处理设计->砾石设计->防砂管柱设计->携砂液设计->施工工艺设计。
1) 充填方式选择根据防砂油层、油井的特点和设计原则,结合完井类型选择合适的砾石充填方式。
2)地层预处理设计根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况,确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施,同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。
这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。
3)砾石设计砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。
(l)砾石尺寸选择通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值d50后,根据计算公式求得所需用的砾石尺寸,即砾石的粒度中值D50。
目前普遍采用Saucier公式D50=(5~6) d50该公式是在大量实验基础上得到的,实验测得的砾/砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8-6所示。
图8-7为砾石挡砂机理示意图,图中(a)表示D50/d50<6时,砾石与油层砂界面清楚,砾石挡住了油层砂,油气井无砂生产;图中(b)表示6<D50/d50<14时,油层砂部分侵入砾石充填层,造成砾/砂互混,砾石区渗透率下降,尽管油气井不出砂,但产量下降;图中(c)表示D50/d50>14时,油层砂可以自由通过砾石充填层,防砂无效。
水平裸眼井砾石充填防砂控水技术应用
水平裸眼砾石充填技术是近年来针对弱胶结易出 砂地层的水平井的一种机械防砂方式,可以有效保持 井眼稳定性,同时还能取得明显的防砂效果[1] 。但由 于水平段的跟趾效应及储层非均质性等原因导致根部 或局部过早见水,严重影响油井的采收率。为了延长 油井生产寿命,控制底水锥进,降低开采成本,研制 出一套适合海上作业的水平井砾石充填防砂+中心管 AICD控水工艺管柱及其配套工具,满足了现场作业和 油藏开发的要求。
3 现场应用
平18-1A16H井8-1/2"水平段长452m,测井解释孔 隙度23.7%~33.7%,渗透率130.3~1243.1mD,地层原 油粘度为111.18~277.77mPa·s,属于边水油藏和底水 油藏,单点或者单段出水的可能性很大,满足水平裸 眼井砾石充填防砂控水应用的条件,最终该井水平段 分四段防砂管柱采用:“8.5"顶部封隔器总成+5.5”优 质筛管+6.9”遇油膨胀封隔器+4.75”密封筒+5.5"裸眼 循环阀总成”;砾石充填后下入AICD中心管柱:“95 液压丢手+6锚定插入密封+2.875"油管+自适应控水流 量阀(AICD)+4.75"插入密封”+2.875"圆堵。该井正 常完成防砂管住的下入、防砂施工作业以及下入生产 管柱进行生产。
1 水平裸眼井砾石充填防砂控水技术原理及管柱 结构
(1)水平裸眼井砾石充填防砂控水技术原理。水 平裸眼井砾石充填防砂控水技术是根据地层物性布设 遇油膨胀封隔器对水平段进行封隔分段,筛管的上端 连接充填滑套总成及顶部封隔器;进行砾石充填防砂 时,通过充填工具使砂浆进入裸眼段与筛管的环空, 陶粒逐步覆盖整个裸眼段筛管,筛管阻挡陶粒,陶粒 阻挡地层砂,最终实现防砂目的。生产过程中,通过 插入密封与遇油膨胀封隔器的密封筒配合,液体流经 自适应控水流量阀(AICD),能够随着含水率的变化 自动调整相应的附加阻力,可直接对所处位置的地层 起到阻水稳油的作用,从而在整个油井开发生产周期 达到改善水平井流动剖面,提高采收率的效果。
砾石填充防砂完井技术
技术简介:
砾石填充防砂完井技术,是在裸眼水平井段下入的金属焊接绕丝筛管和井眼环空,通过分段充填工具泵入砾石砂浆,充填的砾石被阻隔于筛管周围,形成桥堵作用阻止地层砂的运移。
这种多级过滤屏障,保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断举升至地面,而地层砂则被井制在地度内,实现油井生产期不出砂或轻微出砂目的。
技术特点:
渗流面积大,导流能力强,可形成大半径面积流,实现增产;
形成的高渗透挡砂屏障直接与井壁紧密接触,可阻止地层骨架砂运移;
采用了水平井分段连续充填技术思路,解决了长井段水平井砾石充填难题;
防砂有效期长,增产效果好。
适用条件:
埋藏浅压实程度差;高孔高渗、胶结疏松易出砂的储层;
泥质含量高、遇水易膨胀松散;储层敏感性强保护难度大,水敏速敏严重的地层;
油砂粒度中值细,稠油密度大粘度高,悬浮力强、流动性差拖拽力大,携砂能力强的特、超稠油油藏;
低孔低渗、易污染堵塞;长期低产低效难动用的储层。
应用案例:
适用于51/2in、7in、95/8in裸眼水平井
钻井现场经验表明:水平段充填长度在300m之内充填效果最好。
充填最长井段:500m,挤压充填量0.3~0.5m3/m ;
环空充填率:>99%;。
一次多层砾石充填工艺在渤海油田的应用
3631 防砂设计1.1 防砂方式确定1.1.1 前期地层出砂情况统计初期开发和调整井中定向井共计174口,其中128口井采用砾石充填防砂,46口井采用优质筛管防砂。
截至目前,已开发井中17口定向井出现了出砂现象,其中以定向井简易防砂井为主为13口井,基本为筛管损坏、生产压差不合理等导致出砂。
而采用砾石充填防砂的井仅有4口出现了出砂现象,说明砾石充填防砂在耐冲蚀和机械强度上更具优势。
1.1.2防砂方式选择结果图1 防砂方式选择图版根据上表,综合以上两方面的分析,明化镇组定向井前期优质筛管完井出砂率高,且储层岩性较细,邻井泥质含量较高,层间非均质性强。
因此推荐该井采用砾石充填防砂方式。
1.2 防砂器材选择1.2.1 防砂精度确定(1)明化镇地层参数根据具有代表性的X井明化镇I油组1082米处岩心砂粒度分析数据可得。
d50=0.10mm;d40=0.112mm;d90=0.038mm。
根据saucier方法计算,D50=(5~6)d50,选用20/40目的砾石防砂。
通过初期开发井和调整井的情况调研,目前实际油井选用砾石尺寸为20/40目,并且防砂效果较好,所以推荐调整井采用20/40目砾石。
(2)筛管规格绕丝筛管的直径应该尽可能大一些。
但是,必须留有足够的环空,以便充填砾石时不会产生砂桥,环空间隙为3/4″~1″左右。
绕丝筛管的缝隙尺寸原则上应能满足挡住最小充填砾石的要求,具体计算应等于最小充填砾石尺寸的1/2~2/3。
根据对绕丝筛管的直径和绕丝缝隙的选择要求,绕丝筛管的选择结果如下:采用5-1/2″LTC绕丝筛管,钢级为N80的基管,绕丝间隙根据防砂精度进行选择,20~40目防砂精度的绕丝间隙选择0.012″。
(3)盲管规格盲管的选择应考虑内径不小于筛管和封隔器总成的内径,保证防砂服务工具的顺利下入,同时要有足够的抗外挤的强度。
根据油田前期开发井及调整井的实际应用情况,借鉴渤海各油田砾石充填防砂经验,采用5-1/2″LTC、钢级为N80的盲管。
渤海油田水平套管井砾石充填防砂工艺的应用
随着渤海油田多年的开发,部分区块目的储层水淹情况严重;另外,部分水平井水平段钻遇大段泥岩或气层而无法有效封固,影响油井生产。
水平套管井利用水泥封堵水淹层位及泥岩段,选择性射开油气层,有效延长油井无水生产期并控制油井出水[1-2]。
和裸眼井相比,水平套管井筛套环空较小;和定向井相比,水平套管井防砂段较长,防砂工艺的难点需要进行详细分析。
1 技术难点B30H井12-1/4"井眼完钻井深2011m,下9-5/8"套管(N80、40#、BTC)至2009.82m,最大井斜92.09°,水平段长387m ,目的层位为明化镇组,压力梯度为0.968MPa/100m。
明化镇组储层属于疏松砂岩油藏,渤海油田套管井完井常采用隐形酸完井液,漏失率高。
在砾石充填作业过程中,常出现端部脱砂等现象。
另外,水平套管井砾石充填防砂作业的经验较少,作业过程存在一些未知变量。
2 技术方案(1)进行循环测试,如果漏失超过20%,则替入暂堵性材料。
(2)采用多级α波充填,降低施工压力,不压开地层,减少漏失,降低顶部脱砂的风险。
3 现场施工为了减少液体的漏失,使用具有暂堵作用EZ-Flow射孔液。
砾石充填过程如图1所示,采用了多级α波充填,施工顺利完成。
经过近三个小时作业出现脱砂压力1832psi,总计泵注22798 lbs陶粒,计算筛套环空砂量为14429 lbs,盲管埋高7.2ft,充填系数为10.77 lbs/ft。
启泵生产后,产量稳定,产出液体基本不含水,如图2所示。
图1 砾石充填防砂过程图2 B30H井生产曲线本井射孔数据表见表1,可以看出,射孔段之间夹层最长为16.7m,通过固井封隔夹层,实现了油井稳油控水的目的。
表1 B30H井射孔数据表渤海油田水平套管井砾石充填防砂工艺的应用赵杰1 陈秋月2 马长亮21.中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 3004522.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300452摘要:水平套管井利用水泥封堵水淹层位及泥岩段,选择性射开油气层,可以有效延长油井无水生产期并控制油井出水。
浅层出砂油田高压砾石充填工艺的应用
浅层出砂油田高压砾石充填工艺的应用李宇波(中石化胜利油田有限公司现河采油厂工艺研究所) 摘 要:针对胜利油田现河采油厂开采浅层油井日益增多,普通防砂方法已无法有效治理浅层出砂油井。
采用高压砾石充填工艺,结合现河采油厂自身的地质及工艺特点,从选井、技术配套等方面进行筛选,达到既能解决浅层出砂问题,又能够有效提高产量的可行方法。
关键词:浅层;砾石充填;出砂;应用 中图分类号:T E358+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)1—0028—01 随着胜利油田现河油区浅层区块的逐步开发,浅层疏松砂岩油藏如通61块沙一段和中带东营组出砂问题日渐突出。
普通防砂措施有效期短,出砂频繁,致使一些潜力油层多未动用。
高压砾石充填工艺是目前防砂措施中最为有效的手段,使用该项技术,可最大限度的控制油井出砂,延长有效期,使上产的后备储量得到有效开发。
1 选井条件高压砾石充填工艺主要针对层位单一,或合采层间距及有效厚度较小的油井。
由于投入较大,应优选具有一定产能的、且采用其它防砂方法效果较差的层位。
对通61块沙一段和中带东营组的油井进行筛选如下:通61沙一段中带东营组井况条件层位复杂基本未动用措施建议多层系,不适合适合单采东三通过筛选,中带东营组做为实施高压充填工艺的主力区块。
2 高压砾石充填工艺配套砾石尺寸:根据选择砾石尺寸的基础索西埃公式,砾石的粒度中值D50=(5-6)d,即选用的工业砾石的粒度中值为防砂井地层砂粒度中值的5-6倍。
根据我厂统计的1500~1700m地层出砂粒径中值,平均为213 m,确定现场采用的砾石尺寸为0.6~1.2mm。
砾石用量:根据我厂浅层岩样分析和电测声波解释,充分考虑到由于充填高压下地层产生微裂缝后砾石挤压进入地层的用量,对于新井,通常以射孔井段按2~3方/m计算。
老井则根据出砂历史概算出地层出砂总量,并考虑1.5倍的附加量。
防砂筛管:挡砂精度原则上应满足挡住最小砂粒的要求。
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a. 油井投产放喷、抽汲过猛,强烈降压,或
油井生产压差过大,排液速度过快;油井 开关频繁,均会造成油井激动引起油井出 砂。 b.酸化措施,除去地层中的钙质胶结物,或 入井流体与地层不配伍,造成堵塞,加大 油流阻力使油井出砂。
防砂方法介绍 4.1 油层出砂防砂研究综述
• 3.采油防砂方法 • 综合上述油气层出砂原因,为防止油井出 砂,一方面要针对油层及油井的条件,正 确选择固井、完井方式,制定合理的开采 措施,提高管理水平;另一方面,要根据 油层、油井及出砂的具体情况采用防砂方 法。
• 4.1 防砂原理 采用PYC - 150 (215) 封隔高压充 填工具与绕丝筛管配套,携砂液以大排量将陶粒带 到油气井产层管外空洞和筛管与套管的环形空间, 经沉积、压实,形成高效能挡砂屏障,达到防止油层 出砂目的。 • 4.2 FS 充填工具 • (1) 工具结构。 • FS 充填工具主要由封隔机构(包括液压、锁紧、 密封、卡瓦锚定等部分) 、充填机构、反洗机构、 丢手机构4 部分组成(如下图所示)
5防砂案例分析 防砂案例效果
• 试验井例 (NP11-X116) • 泵液参数 阶段 排量 流量 充填 名称 m3/min 体积 介质 前置 液 0.8~1 30 无 砂比 % 砂量 m3 控制 压力 MPa <25
活性 水
顶替 液
0.8~1 80
0.5
陶粒
无
5-10 5
<25
Max 25
防砂案例分析 5 防砂案例效果
目录 • 油层出砂的危害 • 油井出砂的原因 • 防砂方法介绍 • 充填防砂方法设计 • 循环充填防砂施工 • 防砂案例分析
油层出砂的危害
• 1.油层出砂的危害 1.1 砂埋油层、卡泵使油井频繁的冲砂检 泵,油井生产时率大大降低; 出砂严重的会造成套管变形,油井报废。 既提高了原油成本,又增加了油井的管理 难度。因而,油井出砂后必须进行防砂措 施防砂。
充填防砂方法设计 4.3 砾石充填防砂设计
• 4.4砾石设计 • 主要包括砾石尺寸设计、砾石用量计算两方面的内容。 • (1)砾石尺寸设计:在筛析实验室中取得防砂井油层砂样 粒度中值d50后,根据计算公式求得所需用的砾石尺寸, 即砾石的粒度中值D50。从目前普遍使用的索西埃 (Saucier)公式D50=(5~6)d50可推知:当D50/d50<6 时,砾石与油层砂界面清楚,砾石挡住了油层砂,油气井 无砂生产;而当6<D50/d50<14时,油层砂部分侵入砾石 充填层,造成砾/砂互混,砾石区渗透率下降,尽管油气 井不出砂,但产量下降;当D50/d50>14时,油层砂可以 自由通过砾石充填层,防砂无效; • 目前**充填一般用的都为直径为0.45-0.9mm 陶粒砂。
循环充填防砂设计 4.3 砾石充填防砂设计
• 4.8筛管直径设计 • 筛管直径与砾石充填方式和井身结构有关, 既要考虑防砂井段的通径,又要使充填层 有足够的厚度,以保证充填层的挡砂能力 和稳定性。目前**7寸套管一般选用108mm的 绕丝筛管 • 4.9安全接头的使用 • 为方便防砂管的后期套铣筒的打捞,防止 上大修作业,一般每10米放一个安全接头。
机械防砂
2、充填防砂过程
施工过程
防砂方法介绍
(二)循环充填防砂工艺技术
机械防砂
3、生产过程
特 点
防砂方法介绍
特点
★ 该防砂工艺适应性强
机械防砂
(二)循环充填防砂工艺技术
★ 可满足小—中砂粒地层防砂要求 ★ 防砂效果好
局限性
★对于地层亏空过大 ★分选性差的油层防砂效果不理想
循环充填防砂方法 4.2 砾石充填防砂方法
循环充填防砂施工
• 油管试压25MPa,稳压30min,压降小于0.5Mpa 为合格。试压合格后,投棒砸开泄油器,起出刮 削、试压管柱。 • (5) 下防砂管柱:连接防砂管,下至预定位置。 • (6)按设计位置下入管柱,磁定位校深,卡封位 置合格后,连接座好高压滑动井口,用3%氯化钾 溶液反洗井至出口无油污,记录此时悬重,从油 管内投入Φ35mm钢球一只。连接地面流程,试压 25MPa,不刺不漏为合格
循环充填防砂施工 4.4. 防砂施工步骤
• (7)座封:钢球到位(大约需要30分钟)后,小排量正 打压座封,座封压力与稳定时间按以下程序操作: • 0→4MPa(稳压5分钟)→6MPa(稳压5分钟)→8MPa(稳压5 分钟) →10MPa(稳压5分钟) →12MPa(稳压5分钟) →15MPa(稳压5分钟)。 • (8)开启充填通道:继续打压至压力突降为零,充填通道开 启。 • (9) 按照防砂泵注程序循环充填防砂施工。 • (12) 反洗井:接好水泥车管线,反洗出油管内的余砂, 洗净为止; • (13) 起出小冲管,防砂施工完成。
施工工艺设计
携砂液设计
防砂管柱设计
图1-1 砾石充填防砂施工分步设计程序
4.3 充填防砂方法设计 砾石充填防砂设计
• 4.3充填方式的选择 • 根据防砂油层、油井的特点和设计原则等, 结合完井类型选择出最合适的砾石充填方 式; • 4.3油层预处理设计 • 根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的 具体情况,确定酸化解堵和粘土稳定处理 等措施,同时考虑防乳化、防止新生沉淀 等问题;
砾石充填防砂方法 油层出砂的危害
1 油井出砂的危害 1.2 掩埋井下管柱,造成井下事故 对于分层开采的油井,大量出砂会将井 下封隔器及管柱埋住,造成砂卡事故或井 下管柱被拔断。
油井出砂的原因 砾石充填防砂方法 4.1 油层出砂防砂研究综述
2.油井出砂的原因
(1)先天性的油层的地质因素
取决于砂岩地层的地质条件,砂岩地层胶结矿物 含量及分布、胶结类型、成岩压实作用、地质年 代等因素决定。 (2)后期开采过程的开发因素
2摘 要 摘要
• 本文针对**油层出砂问题,首先对油层出砂 危害,原因做了简单介绍,列举了机械防 砂步骤等;重点强调介绍了砾石充填技术 原理、工具结构及工作原理、施工程序,阐 述了排量、压力等主要参数设计方法,介绍 了充填防砂的应用效果及下一步规划方向。 • 关键字:充填 防砂 油层出砂 工作原理 管柱设计
完井、采油及后期措施作业造成的油井出砂
油井出砂的原因 砾石充填防砂方法
• 2.1 地层粘结强度低 • 在胶结疏松的地层中,流体流动阻力克服 了砂粒间的聚合力或岩石强度,使油井出 砂。特别当原油粘度高,流速大,流动阻 力也愈大,出砂也愈严重。
4.2 油井出砂的原因 砾石充填防砂方法
2.2采油工作制度不合理、或作业措施不当
循环充填防砂设计
• 4.10增阻器的使用 • 为防止沙粒在砂管环空形成砂桥,增大携砂液的流动阻力, 使砂粒能够充分填实。 • 4.11携砂液的选择 • 携砂液种类和用量应根据油井的具体情况和工艺要求进行 选择和设计。(一般**用2%—3%氯化钾) • 4.2施工工艺步骤 • 施工工艺应根据油气井的具体情况和施工工具及设备进行 设计,原则是要使操作有利于提高砾石充填的防砂质量和 施工的顺利进行。常规井的施工工艺步骤如图1-2所示:
原理
防砂方法介绍
(一)防砂管挡砂工艺技术
机械防砂
出砂
出砂
原理利用防砂管过滤地层内产 出的地层砂
原理
防砂方法介绍
(二)循环充填防砂技术
机械防砂
第一道挡砂屏障
石英砂
第二道挡砂屏障
防砂管Biblioteka 施工过程防砂方法介绍
(二)循环充填防砂工艺技术
机械防砂
2、座封过程 1
施工过程
防砂方法介绍
(二)循环充填防砂工艺技术
• 防砂施工地面流程图
防砂案例分析 防砂案例效果
• (2)施工管柱
防砂案例分析 防砂案例效果
• (3)施工过程
NP11-X116井砾石充填防砂施工曲线
防砂案例分析 防砂案例效果
• 先开始管线试压25兆帕。 • 循环阶段:2~15min循环携砂液,排量1 m3/min,泵压 2.7MPa。 • 充填第一阶段:排量1 m3/ min,14min~40min循环充填, 40min 时泵压升至 18MPa,套管闸门打开,这时加砂量 (扣除油管容积)0.9m3。 • 充填第二阶段:排量1m3/min,40min~50min循环充填, 泵压逐步升至25MPa,加砂量0.82m3。 • 顶替阶段:50min~60 min,排量0.5 m3/min,顶替压力 20MPa。 • 管内理论砂量1.43m3,实际加砂量1.72m3,计算充填率 为120.7%,实际上从进出口排量分析,总的损失液量5.5 m3,有漏失现象,但漏失均匀,不集中在某一点上,所 以整个井筒能达到完全充满,计算充填率基本上与实际吻 合,达到了设计要求。
循环充填防砂设计
• (3)充填砾石用量计算:一般以多挤入为好, 这样可以提高防砂效果;根据**的地层现场 施工经验,充填都为明化和馆陶组,其用 量一般为筛管环空和口袋体积的总和。
砾石充填防砂设计 4.3 砾石充填防砂设计
• • • • 4.5筛管长度的设计 生产筛管的设计长度应超过产层段上、下界各2~3m。 4.6信号筛管设计 上部信号筛管表明井筒内砾石储备量以达到设计要求,充 填停止,可以转入下一道工序。下部信号筛管可以提供准 确的开始挤压的时间。信号筛管的缝隙和直径尺寸与生产 筛管相同,长度一般为2m。 • 4.7扶正器设计 • 扶正器可使防砂管柱在井筒内处于中心位置,以便砾石能 够均匀充填在筛管周围,形成良好的挡砂屏障。其位置和 数量的多少根据井筒的具体情况而确定。
4.2循环充填防砂方法 砾石充填防砂方法
• 循环充填工具示意图
循环充填防砂设计程序 4.3 砾石充填防砂设计
• 砾石充填防砂施工分步设计程序: • 底层预处理设计 • 砾石设计充填方式选择防砂管柱设计携砂 液设计施工工艺设计
充填防砂设计程序 4.3 砾石充填防砂设计
充填方式选择 底层预处理设计 砾石设计