适度防砂完井技术现状及其展望

适度防砂完井技术现状及其展望学生张恒

学号2010050031

摘要:

疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。油气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。每年都要花费大量人力物力进行防治和研究。如果砂害得不到治理,油气井出砂会越来越严重,致使出砂油气田不能有效开发因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。适度防砂技术也称适度出砂技术，国外称之为SandManagement。1993-1994年间，该技术在北亚德里亚海油田进行试验，1996年在北海油田进行了试验并获得了很大的成功。到1999年末，北海油田大约有200-300口油井采用了适度出砂生产，其他油田也在积极探索实验[1-2]。本文综述了适度防砂技术在我国的发展和研究现状，重点介绍了适度防砂技术提出的理论前提和关键技术，并简单介绍了适度防砂完井技术的应用，对该技术的发展前景进行了展望。

1 适度防砂的概念与机理

适度防砂技术就是在油层段下入特殊筛管并适度放大防砂粒径,生产过程中允许小于某一粒径下的地层砂进入井筒,并通过人工举升方式将砂粒举升到地面后再进行分离处理。通过将近井筒带的细小砂粒产出,对地层进行“卸载”,引起井眼周围地层发生剪切膨胀直至剪切破坏,破坏钻完井过程中形成的损害带,在近井地带形成“蚯蚓洞”,疏通渗流通道,提高近井眼地层的渗透率。在砂桥形成后,还可通过压力激动破坏砂桥,重新形成砂桥的过程中有利于细小砂粒的产出和“蚯蚓洞”向深部地层发展,使地层“渗透强化”[3]。

裸眼内下入特殊筛管适度防砂完井技术是指在水平分支井、水平井和常规定向井的油层段不下套管,不固井,而是直接下入特殊筛管进行防砂作业。套管射孔简易防砂完井技术是适度防砂完井技术的灵活应用,即对油层套管进行射孔,然后下入特殊筛管进行适度防砂作业。2适度防砂技术在我国的发展及其现状

2．1适度防砂技术在我国的发展

适度防砂就是尽可能挖掘各方面的潜能，在生产许可的范围内，允许较高比例的地层砂产出来，达到提高原油产量，得到最佳的投人和产出比的目的。具体来说，适度出砂技术是指有选择地防砂，或者有限度地防砂。对于出砂油藏，在原油开采过程中，不同粒径的油层砂随地下原油运移，根据运移的油层砂粒度大小及分布，有选择地阻止大于或者等于一定粒径的油层砂随原油运移，并通过这些粒径的油层砂的堆积，形成滤砂屏障，进而阻挡较小粒径的油层砂随原油运移，达到防止一定粒径的油层砂的目的，从而改善近井眼地层的油层物性，充分发挥油层产能。

胡连印[4]等在1999年提出了防砂不防细粉砂的观念。目前持这一观点的有两种提法:适度防砂和有限防砂。常规防砂技术有较苛刻的防砂指标。石油行业有关要求规定，井口含砂量必须小于0.03%。这进一步加大了一些储层开采难度，或大幅度降低了油井的产量，增加了开采成本。适度防砂或有限防砂目的都有是为获得最好的经济效益，生产工艺采取防砂与携砂的生产相结合，即采用不苛刻的防砂工具将大粒径砂挡在地层内，允许油流带出细粉砂。这一新的防砂理论打破了传统观念，为渤海油田稠油油藏的有效开发开辟了一条新思路，在5236-1油田和QH哪2-6油田调整水平分支井中得到了证实[5]。

Kooijiman和Hoek等人[6]在2000年开展了室内实验研究，研究了在疏松砂岩中，不封固筛管下人水平裸眼井中，近井眼岩石破坏和出砂情况、井眼破坏和达到稳定的整个过程，并用图像方式进行了监测，为疏松砂岩“适度防砂”技术的完善奠定了重要的实验论证。在“十五”国家项目“渤海稠油油田少井高产开发可行性研究”中，曾祥林[7]等人为深人认识适度出砂提高油井产能机理并为现场实施提供理论依据，通过物理模拟实验研究出砂对储

集层渗透率的影响和出砂规律。以渤海5236-1油藏砂样为研究对象，进行砾石充填和金属筛网防砂实验，分析不同完井方式下压差、出砂与产能之间的关系以及蛆叫洞及其网络形成情况。

此外，出现了定向射孔技术，通过射孔方位的改变使临界压差增加，并能延缓出砂的开始时间，大大减少出砂量。当该技术应用于弱胶结地层的适度出砂管理时，对于优化复杂环境条件下的油气井产能、减少地层出砂，降低完井总费用，取得了许多令人信赖的效果。随着地质力学研究理论的逐渐成熟和定向射孔工具精度的提高，定向射孔技术在弱胶结易出砂地层“适度出砂、优化产能”科学化管理方面的优势越来越明显[8]。影响出砂的因素很多，为了找出影响出砂的因素并对这些因素进行评价，何冠军等[9]曾通过建立一维出砂模拟模型，以SZ36-1油藏岩石特性参数为例，研究了不同粘度、剥蚀系数、人口端压差及原始渗透率等因素对蛆躬}洞发育、岩心孔隙度、渗透率等方面的影响。研究表明，这些因素都影响着蛆蝴洞的形成与发育，进而影响岩石的孔隙度和渗透率，其中岩石的强度对出砂影响最显著。

2.2适度防砂技术在我国的研究现状

据研究，适度防砂的含砂量应控制在5%以内，超过此值，将会造成井壁不稳定，出砂量激增。适度防砂技术的提出主要基于以下几点:

(1)出砂也有好的一面。出砂可起到疏通地层原油通道，提高储层孔隙度和渗透率的作用，从而获得较高的油井产量，提高原油的采收率。

(2)采油设备的更新换代允许较高含砂量的原油采出。

(3)稠油携砂悬砂能力强，不易砂堵。稠油粘度越高，携砂悬砂能力越强，越不容易发生砂堵。

(4)在出砂的过程中，大颗粒会聚集在出砂口，堆积形成砂拱，堵住了大部分砂粒向外运移，客观上起到了防砂的作用。

(5)大部分疏松砂岩储层从开始出砂到大量出砂有很宽的窗口。

(6)出砂一定阶段然后防砂也可以提高产量30%-44%。增产的原因有两个方面:一方面由于地层出砂容易形成蛆叫洞，使得地层的流动性大幅度提高，井筒的有效半径扩大，从而提高了流体的流速;另一方面由于允许地层出砂，就可以适当放大生产压差，油井的产量可以得到提

适度防砂技术应建立在精细储层评价、精细出砂预测模型和先进的工艺配套措施的基础上，三者的相互配合，才能做到适度防砂[10-12]。精细储层评价是适度防砂的基础，内容包括储层物性评价、原油携砂能力、胶结特性等。可利用弹性波速实验及模型对胶结特性进行研究，并用声波测井对胶结进行诊断。精细出砂预测模型是适度防砂的关键，模型包括初始出砂、大量出砂、先进的弹塑性模型等，其中产水与否对出砂有重要的影响。配套工艺措施是适度防砂的保障。配套工艺措施主要是机械防砂措施、筛缝尺寸、螺杆泵及地面处理设备确定等，其中筛缝尺寸的确定是关键，可利用储层粒径分形分布来大致确定。

3 适度防砂精度的选择[13]

适度防砂技术是建立在储层砂样精细分析及出砂预测、配套地面设备的处理能力以及以往防砂经验的基础之上的,其技术原理是根据正确的储层粒度分析,并考虑地面设备处理出砂的能力确定防砂筛管的挡砂精度,允许地层内的细粉砂或者黏土颗粒随油流产出,在满足地面设备处理能力的同时,又能保证产量的最大化(如图1所示)[14]。其中,储层砂样分析及防砂精度的选择是适度防砂的关键