稠油油藏出砂冷采技术实践

出砂冷采井在生产过程中, 由于大量出砂, 容易 发生堵塞射孔孔道现象, 从而导致含砂降低、产油量 低, 为此, 必须 经常洗井作业, 保持砂子的 连续产 出, 以达到高产油的目的。 2 3 3 采用携砂能力强的螺杆泵生产
国内外稠油出砂冷采实践证明, 稠油出砂冷采井 应尽量采用高转速螺杆泵, 这样才能得到更分散、更 稳定的泡沫油乳状液, 最大 程度地提高原油 携砂能 力、确保油层大量出砂。
出砂冷采开发方式与常规开发方式不同, 此方式 不怕油层出砂, 而是出砂越多, 产油越多。为此在开 采过程中要充分激励油层出砂, 需采用以下 3项关键 技术 [ 1, 3] 。 2 3 1 采用大孔径、高孔密的射孔技术
采用大孔径的目的是防止砂子在流动过程中发生 桥堵, 以利于蚯蚓洞的形成和延伸; 采用高孔密的目 的是充分提高近井地带渗透率, 增加蚯蚓洞的数量。 国外稠油出砂 冷采井, 射 孔密度一般是 25~ 40 孔 / m, 孔眼直径 25 mm; 套保油田出砂冷采井的孔径为 25 mm /孔、孔密 30孔 /m。实践证明, 套保油田出砂 冷采井采用上述射孔技术是可行的。 2 3 2 采取经常性洗井作业措施
摘要: 套保油田为普通稠油油藏, 其开发的难点是常规冷采产能低、递减快, 蒸汽吞吐开采注入压力 过高破坏隔层导致底水上窜、注入压力过低不能保证注入蒸汽质量导致开采效果差。因此开展出砂冷
采试验, 经研究及现场试验形成了较完善的配套工艺技术, 出砂冷采在套保油田白 92块工业化应用, 单井日产油达到 10~ 30 m3 / d, 为常规冷采产量的 10~ 20倍。
1 国内外的应用现状
1 1 国外应用情况 稠油出砂冷采技术是 20世纪 80年代末从加拿大
发展起来的一项稠油开采新技术 [ 1, 2] 。该技术不需要 向油层中注入蒸汽, 通过以砂带油方式开采稠油, 单井 日产油量高、开采成本低。适应于地层原油中含有溶 解气的疏松砂岩稠油油藏, 是降低稠油开采成本、提高 稠油资源利用率的重要开采技术, 该技术在加拿大西 部的稠油区得到了工业化应用。目前, 委内瑞拉和哈
套保油田 出砂 冷 采单 井 日产 油 量达 到 10 ~ 30 m3, 为常规开采产量的 10~ 20倍。预计采收率可以 达到 15% , 而预测常规采油采收率仅为 4% 左右。 2 2 3 产出液特征
出砂冷采井产出液为砂、油、水及小气泡的乳状 液, 呈泡沫油状流动, 井口需采用沉砂罐进行沉砂处 理且对砂进行洗砂处理。 2 3 关键技术
72
第 25 卷 第 2 期 大庆石油地质与开发 P G O D D
文章编号: 1000 3754 ( 2006) 02 0072 03
2006年 4月
稠油油藏出砂冷采技术实践
阎静华 1, 王建华 2, 徐英娜 2, 王连成 2, 魏昌敏3, 许瑞江 3
( 1 中原油田 勘探开发科学研究院, 河南 濮阳 457001; 2 吉林油田分公司 勘探开发研究 院, 吉林 松原 138000; 3 吉 林油田分公司 新民采 油厂, 吉林 松原 138000 )
表 1 套保 油田 2003年 新井动态情况统计
总 日单 井
区块 开井数 产油量 日产油
/t
/t
白 92 35 267 0 6 5
白 98 7 27 7 2 5
白 87
1
20
02
总日产 单 井 动液面 泡沫比
砂 量 日产砂
/t
/t
Hale Waihona Puke Baidu
/m
/%
29 30 0 84 232 20~ 50
3 88 0 55 290 10~ 20
3 套保油田出砂冷采实践
3 1 常规冷采和蒸汽吞吐试验 套保油田常规冷采具有一定的产能, 但产量低、
递减快。蒸汽吞吐试验, 由于油层薄、热损失大, 效 果较差, 尤其是 注汽加剧了底水 上窜, 导致 油井水 淹。为此, 常规采油和蒸汽吞吐都不是套保油田的最 佳开发方式。 3 2 出砂冷采试验 3 2 1 利用老井补孔开展出砂冷采试验
为防止底水沿第二界面上窜, 开展了不钻穿下部 水层的出砂冷采试验, 孔径达到 25 mm, 一次射孔孔密 达到 30孔 /m, 真正达到了大量出砂的要求, 同时在生 产过程中, 及时向油井中注入热油洗井, 保持了油井的 高产、稳产, 出砂冷采的典型特征得到了充分体现。 3 3 出砂冷采技术全面推广
随着各项配套技术的不断改进, 逐步摸索出一套 适合套保油田出砂冷采的完井、采油技术及激励油层 出砂的措施。目前出砂冷采井采用大孔径 ( 25 mm )、 高孔密 ( 32孔 /m ) 射孔完井, 采用进口的螺杆泵进 行排砂采油, 并及时注入热油洗井以达到激励油层大 量出砂、高产油的目的。 2003年出砂 冷采技术在套 保油田进行了全面的推广应用, 使套保油田白 92区 块得到高效开发, 油层厚度较薄的白 98区块产能也 获得突破。 2003年套保油田完钻生产井 76口, 投产 67口, 全部采用出砂冷采方式开发。 3 3 1 白 92区块厚油层出砂冷采效果
萨克斯坦等国家也广泛的应用了此项技术。 1 2 国内应用情况
1997年 6月, 河南油田在古 城油田泌 125 区一 个具有一定常规产能的中等埋深疏松砂岩普通稠油油 藏中开展了出砂冷采试验, 见到了出砂冷采增产的效 果, 证实了该类油藏出砂冷采是可行的。
2 机理、典型生产特征及技术关键
2 1 提高产量的机理 稠油出砂冷采能保持长期高产并获得较高采收率
随着孔隙压力的降低, 地层原油中产生大量微气 泡形成泡沫油流动, 气泡不断膨胀, 而且长时间保持 稳定, 从而为原油的流动提供了驱动能量。另外, 泡 沫油的存在大大降低了砂子在原油中的分散程度, 使 高黏度稠油的携砂变得更容易。据套保油田出砂冷采 井产出液分析, 气泡体积占 30% ~ 50% 。 2 2 典型生产特征 2 2 1 产砂特征
4 出砂冷采取得的主要经验
4 1 影响出砂冷采产能的因素分析 4 1 1 原油中溶解气的影响
不同区块产量和产砂量及 其变化规律有 明显差 异, 溶解气含量高的区块, 泡沫油丰富, 产油量和产
74
大庆石油地质与开发 P G O D D
第 25卷 第 2期
砂量明显高, 而且产量快速上升。套保油田不同区块 对比, 动态特征存在明显差异, 白 92 块呈现四高特 点: 日产油高、日产砂高、动液面高, 泡沫比高。主 要原因是白 92块构造位置高、原油黏度低、溶解气 含量高、原油驱动能量足 ( 表 1)。
2001年初, 对部分老井进行补孔, 孔密由 16孔 /m
增加到 28~ 32孔 /m, 采用携砂能力强 的进口螺杆泵 采油, 开展先导试验, 见到了良好的效果。但由于螺杆 泵排量小, 螺杆泵下在油层中部, 射孔孔径小及老井生 产一段时间后, 油层含油饱和度和地层压力降低等原 因, 出砂冷采的典型生产特征没有充分体现出来。 3 2 2 配合提高固井质量开展新井出砂冷采试验
关 键 词: 出砂冷采; 稠油; 疏松砂岩; 泡沫油; 蚯蚓洞
中图分类号: TE358+ 1
文献标识码: A
套保稠油油田位于吉林省白城市套保乡境内, 目 的层为姚家组二、三段的萨尔图油层, 具有埋藏浅、 胶结疏松、油层薄、萨尔图油层边水和葡萄花油层底 水活跃的特点。萨尔图 油层油 藏埋深 300 ~ 400 m, 有效厚度 3 ~ 13 m, 渗 透率 ( 500 ~ 5000 ) 10- 3
0 01 0 01 305 8~ 15
4 1 2 产油量与产砂量的关系 出砂冷采井产油量与产砂 量呈现较好的 线性关
系, 即累产油量随累产砂量的增加而大幅度增加。因 此出砂冷采时, 采取及时有效的激励出砂措施是提高 出砂冷采产能的关键因素。 4 1 3 产油量与有效厚度的关系
同一区块单井日产油量与射开有效厚度关系不明 显。主要反映油层含油饱和度大小、物性好坏等对出 砂冷采影响很大。 4 1 4 出砂冷采采油速度高
部水层的试验, 见到了良好的效果, 对防治底水上窜 起到了积极的作用。 4 2 3 钻井、完井工艺技术
由于老井固 井质量差, 生 产井在生产过 程中出 水。配合提高固井 质量, 开展 了新井的出砂 冷采试 验。射孔孔径增大到 20~ 25 mm, 孔密达到 24 ~ 30 孔 /m, 生产初期产量和含砂量都有一定程度的提高, 但提高幅度不大, 且生产一段时间后产量和含砂量下 降较快, 没有体现高产、稳产的特点。 3 2 3 配合不钻穿水层开展新井出砂冷采试验
白 92块全区 ( 2003年新钻井区 ) 目前采出程度 为 4% , 折算全年采油速度为 8% 左右, 单井最高采 油速度可 达 12% , 出 砂冷采 具有较 高的 采油速 度, 可以获得较好的经济效益。 4 2 实践中取得的主要经验 4 2 1 螺杆泵下入深度
稠油出砂冷采过 程中, 如果泵下得 太浅 ( 如油 层顶部 ) , 则油层可 能会在 很短的 时间内 被砂 子埋 住, 抑制砂子和流体的进一步产出, 严重降低开采效 果; 而且, 泵下得太浅时, 生产压差也小, 不利提高 产能。如果泵下得过深 ( 如油层底部 ) , 则在泵排砂 不及时的情况下, 泵可能被砂子埋住而使油井被迫停 产作业。因此, 套保油田稠油出砂冷采井将泵下入油 层底部 (即泵吸 入口位于油层底 部, 泵体位 于油层 中部 ), 现场试验表明这样泵挂效果最佳。 4 2 2 下部水层对出砂冷采的影响
出砂冷采是一个大量产砂的过程, 初期含砂一般 达到 20% 以上, 平均单井累积产砂数百立方 米。出
收稿日期: 2005 06 01 作者简介: 阎静华 ( 1973- ) , 女, 河南阜阳人, 工程师, 从事油田开发与管理工作。
2006年 4月
阎静华等: 稠油油藏出砂冷采技术实践
73
砂冷采前 2个月内, 产出液含砂量达到 20% ~ 60% ( 体积比 ), 经过 0 5~ 1a时间后, 含砂量降到 5% 以 内并趋于稳定。套保油田出砂冷采井在半年时间内单 井累产砂量已达 100~ 500 m3。 2 2 2 产油量与采收率
的主要机理, 一是油层大量出砂形成蚯蚓洞网络, 二 是原油在地层中形成稳定的泡沫油 [ 3 ] 。 2 1 1 油层大量出砂形成蚯蚓洞网络
出砂冷采井大量出砂形成蚯蚓洞网络, 提高油层 的渗流能力。随着砂子从油层中采出, 油层中产生不 断向外扩展的高渗透带, 使流入井筒的混合液的流速 大大增加, 保持油井高产。 2 1 2 原油在地层中形成稳定的泡沫油
套保油田储层胶结疏松, 隔层薄, 岩性为泥质细 粉砂岩, 具有一 定的渗透性, 固井时第二界 面胶结 差。由于出砂冷采要求放大压差生产, 以利于激励出 砂和泡沫油的形成, 因此, 油井在生产过程中, 下部 水层的水在压力作用下, 容易沿第二界面上窜到油井 中, 导致油井水淹。为此, 套保油田开展了不钻穿下
白 92区块稠油出砂冷采效果显著, 有 50% 以上 的井日产油量达到 10 m3 以上, 最高达到 20~ 30 m3, 是该区 块 井常 规 试 油、 试 采 井日 产 量 ( 1 0 ~ 2 0 m3 ) 的 10~ 20倍。 3 3 2 白 98区块薄油层出砂冷采效果
白 98区块油层厚度 4 0 m, 白 98井常规试油仅 0 5 m3 /d。在该区块新井单井出砂冷采日产油 2 ~ 7 m3, 平均 2 8 m3, 是常规试油的 5倍以上, 含砂 6% ~ 8% , 泡沫油体积占产出液的 10% ~ 20% 。
m2, 溶解气气油 比 10 2 m3 / ,t 油层条件下 原油黏 度 1 851 mP a s, 属于普通稠油油藏。油藏类型为断 鼻、背斜构造油藏, 构造高部位富集油, 低部位为数 十倍油体积的水体包围。经过常规冷采、蒸汽吞吐开 采试验, 套保油田开发难度极大, 主要是常规冷采产 能低, 蒸汽吞吐效果差或注汽后底水上窜导致大部分 井水淹。为了经济有效地开发套保油田, 在总结经验 吸取教训的同时, 积极地进行国内外稠油开采技术调 研, 针对套保油田油藏特点, 论证出砂冷采技术适合 于套保油田, 在套保油田陆续开展出砂冷采试验, 结 合油田地质特点, 摸索出一套适用于套保油田的增产 和稳产采油工艺的关键技术, 出砂冷采技术在套保油 田获得了工业化应用。