水平井高壓充填防砂技術(shù)研究與應(yīng)用

1、<p>　　水平井高壓充填防砂技術(shù)研究與應(yīng)用</p><p>　　一、曙光油田水平井概況 </p><p>　　曙光油田位于遼河盆地西部凹陷西部斜坡區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜，油區(qū)內(nèi)多種油層類型和各種油品共存。曙光油田稀油、稠油、超稠均有出砂嚴重的區(qū)塊，其中比較典型的是曙三區(qū)、杜813興隆臺等。水平井是油田開發(fā)的一項革命性創(chuàng)新技術(shù)，水平井油藏接觸面積是直井的5～10倍以上，它可以

2、大幅度提高單井產(chǎn)量，實現(xiàn)油氣田的高效開發(fā)。 </p><p>　　由于區(qū)塊油藏埋藏淺，壓實作用弱，油藏出砂現(xiàn)象普遍。油層出砂使油水井頻繁砂卡，使油水井被迫停產(chǎn)停注，造成油藏采油速度低，影響油藏采出程度和最終采收率。超稠油杜813-44-82井區(qū)曾經(jīng)規(guī)劃部署的40口新井因出砂嚴重暫停鉆井，影響可采儲量70萬噸。油井出砂還導(dǎo)致套管損壞嚴重，杜813興隆臺區(qū)塊套損率高達44.3%。 </p><p&

3、gt;<b>　　二、主要技術(shù)成果 </b></p><p>　　針對上述問題，曙光采油廠經(jīng)過三年的技術(shù)攻關(guān)，通過不銹鋼精密微孔濾砂管、充填防砂裝置等井下工具的研制，合作建立水平井循環(huán)充填物理模型，研究水平段填充機理，改進攜砂液體系，優(yōu)選充填礫石，改進完善了水平井高壓填充防砂技術(shù)。研究改進了水平井礫石填充管柱，研究優(yōu)選了水平井充填材料，建立了物理實驗?zāi)Ｐ?，保證能夠在水平井段形成平衡堤式充填，

4、有效指導(dǎo)提高水平井礫石充填防砂工藝。 </p><p>　　1.水平井管內(nèi)礫石充填防砂工藝 </p><p>　　1.1不銹鋼精密微孔濾砂管 </p><p>　　不銹鋼精密微孔濾砂管設(shè)計研究是水平井高壓充填防砂工藝的重要環(huán)節(jié)，在設(shè)計中充分優(yōu)選了高強度、高滲透性、撓度好、高孔/面率、高耐溫及耐腐蝕能力強的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。不銹鋼精密篩管整體設(shè)計從內(nèi)到外由基管、復(fù)合防砂過濾套

5、及不銹鋼外保護套等組成。 </p><p>　　1.1.1結(jié)構(gòu)組成 </p><p>　　防砂過濾層采用不銹鋼絲編織雙層過濾網(wǎng)和三層導(dǎo)流功能層結(jié)構(gòu)，采用先進焊接技術(shù)工藝與基管進行焊接。同現(xiàn)有的其它過濾元件相比，具有堅固的結(jié)構(gòu)，高的拉拔強度，更大的抗擠壓強度、抗腐蝕能力，在油層工作中不易堵塞，有精確的縫隙尺寸、較高孔/面率、容易反沖洗等特點。其延伸率、徑向可變形量、扭曲變形量、彎曲變形量均大

6、于 API油管。 </p><p>　　1.1.2核心技術(shù)——復(fù)合防砂過濾層 </p><p>　　1.1.2.1采用多層316L不銹鋼精密微孔復(fù)合防砂過濾層，防砂可靠性高，抗破壞能力強。 </p><p>　　1.1.2.2過濾面積大，分別為割縫篩管和繞絲篩管的6、3倍，流動阻力小。 </p><p>　　1.1.2.3濾孔穩(wěn)定，抗變形能力

7、強，徑向變形40%時，防砂能力不變，滿足水平井使用要求。 </p><p>　　1.1.2.4濾孔均勻，滲透率高，防堵能力強，便于反洗。 </p><p>　　1.1.2.5外徑小，重量輕，便于在長距離水平段上推動到位。 </p><p>　　1.1.2.6過濾精度（μm） 80、 100、 120、 150 、180、200、 250、 300。 </p&g

8、t;<p>　　1.2懸掛充填及配套裝置 </p><p>　　1.2.1填砂丟手封隔器 </p><p>　　填砂丟手封隔器是由送封工具、封隔、錨定、步進鎖定等機構(gòu)組成。打壓座封時，當壓力達到8Mpa時啟動活塞右行，推動上錐體右行，將卡瓦脹出，卡瓦錨定于套管內(nèi)壁，密封裝置壓縮封隔環(huán)腔，當壓力達到16Mpa時，卡瓦錨定牢固，脹封完成。當壓力達到20Mpa—22Mpa時，送封工

9、具與工具丟開。 </p><p>　　1.2.2充填防砂裝置 </p><p>　　充填防砂裝置是由本體、內(nèi)組合鎖定、密封等機構(gòu)組成。配合充填防砂施工中充填礫石的作用，當充填插管插入時開通下內(nèi)腔，提出時關(guān)閉下內(nèi)腔。 </p><p>　　1.2.3密封插入管 </p><p>　　密封插入管由密封塞、通管、引入開鎖機構(gòu)等組成，插入時封隔沖管與

10、篩管環(huán)形間隙。 </p><p><b>　　1.3礫石的優(yōu)選 </b></p><p>　　礫石的優(yōu)選根據(jù)井深和地層砂的粒度中值，確定充填礫石的類型和粒徑等參數(shù)。曙光油田出砂區(qū)塊油層埋深600～1700m，壓力梯度0.019MPa/m，經(jīng)過計算，石英砂的強度即可滿足現(xiàn)場需要。在稠油、超稠油熱采區(qū)塊優(yōu)選耐高溫的低密度陶粒。 </p><p>　

11、　礫石充填防砂設(shè)計中，選擇合理的礫石尺寸是防砂成功的關(guān)鍵之一。較大的礫石尺寸有利于獲得較高的產(chǎn)能，但會導(dǎo)致地層砂侵入礫石層；相反，較小的礫石尺寸擋砂效果好，但對油井產(chǎn)能的影響較大。因此需要從砂侵和產(chǎn)能兩個方面綜合考慮，優(yōu)選出既能避免嚴重砂侵，又能獲得較高產(chǎn)能的最佳礫石尺寸。 </p><p>　　1.4攜砂液體系的優(yōu)選 </p><p>　　水平井礫石充填工藝在填砂過程中易脫砂造成砂堵，因

12、此攜砂液主要技術(shù)要求是攜砂性能好，粘度可調(diào)，易于充填密實；低殘渣、低傷害，降低防砂帶來油層的二次污染；具有較低的表面張力易返排。即不但要具有良好的流變性，而且要和地層配伍。如曙三區(qū)井巖芯敏感性評價為強水敏，針對上述曙光油田實際存在的客觀特性問題，研制了可逆交聯(lián)低傷害攜砂液。 </p><p>　　2.水平井管外礫石充填防砂工藝 </p><p>　　水平井管外充填防砂技術(shù)，實際是將充填防砂

13、管作為油層段完井管柱，之后再實施充填防砂。即指鉆完井眼后，將底端帶著防砂裝置的防砂管接在套管底端，下到油層井段，然后采用分級固井的方式固井完井，或采用三開完井下防砂管柱方式完井。待鉆盲板、通井、替漿后，下入防砂服務(wù)器，加壓打開充填通道。進行充填施工時，施工的技術(shù)原理與管內(nèi)的逆向充填類似。 </p><p><b>　　三、現(xiàn)場應(yīng)用分析 </b></p><p>　　水

14、平井高壓充填防砂技術(shù)于2009年8月17日在曙3-H1井首次進行了現(xiàn)場試驗并取得成功，截至目前累計實施30口井，一次實施成功率達100%，在已實施防砂的30口油井中，有4口為管內(nèi)礫石充填防砂，是在完井后生產(chǎn)過程中出砂嚴重而實施的，井號為曙3-H1、曙4-H108新、曙4-H109、曙3-H302，主要集中在在曙三區(qū)等稀油出砂區(qū)塊。有26口井為管外礫石充填防砂，是在鉆完井過程中實施的，包括16口稀油水平井，10口超稠油水平井。 </

15、p><p>　　水平井應(yīng)用改進后的高壓充填防砂技術(shù)后，獲得了良好的防砂效果，水平井出砂狀況得到了明顯的抑制，主要取得以下幾方面成效： </p><p>　　一是水平井恢復(fù)了正常生產(chǎn)，檢泵周期明顯延長，生產(chǎn)時率得到提高。防砂后所有井施工井目前都正常生產(chǎn)，時間最長的曙3-H1油井已正常生產(chǎn)1380天。 </p><p>　　二是取得了顯著的增油效果。30口充填防砂水平，除正

16、鉆井的杜813-H207井，其余29口井累計產(chǎn)油3.49萬噸，其中4口管內(nèi)充填防砂工藝累計增產(chǎn)原油12718.2噸，25口直接充填完井的水平井對比同區(qū)塊未實施措施投產(chǎn)的水平井，同比多產(chǎn)原油22156.2噸。 </p><p>　　三是井段套管得到了有效的保護。實施礫石充填防砂的水平井均未出現(xiàn)套管損壞的問題。杜813-H204、杜813-H206、杜813-H208同是杜813興隆臺南區(qū)塊的水平井，杜813-H20

17、4采用了礫石充填完井，，截至目前累計生產(chǎn)429天，生產(chǎn)時率達到79.4%，累計產(chǎn)液12651.8t，累計產(chǎn)油3946.2t，目前套管狀態(tài)良好。 </p><p><b>　　四、經(jīng)濟效益分析 </b></p><p>　　水平井礫石充填技術(shù)累計實施30口井，措施投入4800萬元，累計增油3.49萬噸，增產(chǎn)獲得經(jīng)濟效益2216萬元。油井實施防砂措施后，有效延長了油井因出

18、砂而作業(yè)的檢泵周期，大幅度減少了油井沖砂檢泵的作業(yè)次數(shù)，節(jié)約作業(yè)成本等費用375萬元，獲總經(jīng)濟效益2591萬元，投入產(chǎn)出比達到1：1.54，取得了顯著地經(jīng)濟及社會效益。 </p><p><b>　　五、結(jié)論 </b></p><p>　　1.實踐表明，研究改進的專用逆向充填配套工具及相關(guān)理論的研究指導(dǎo)，解決了水平井礫石充填施工時易形成砂橋，施工后易卡管柱的難題，大大