渤海油田压力亏空储层砾石充填防砂作业方式探讨
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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。
渤海老油田砾石充填防砂方法研究作者:赵海雷来源:《中国化工贸易·上旬刊》2019年第04期摘要:防砂作业是渤海油田完井作业中的重要环节,其中砾石充填防砂工艺得到了非常广泛的应用。
对油田出砂的原因和危害进行了对比分析,指出砾石充填防砂是一种有效的机械防砂方法。
通过对砾石尺寸、携砂液粘度、充填工具等关键因素的分析研究,总结出了一套适合渤海老油田的砾石充填防砂方法。
关键词:砾石充填;粒度中值;携砂比;一趟多层油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
渤海地区除少数油田外,大多数油田油层为疏松胶结的砂岩,地层出砂严重,防砂问题一直是完井和修井作业中需要解决的重要问题。
1 出砂的原因和危害地层出砂没有明顯的深度界限,一般来说,地层应力超过地层强度就有可能出砂。
地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力等因素决定了地层的强度。
地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力,还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。
一般来讲,地层出砂的因素分为地质因素和开发因素。
地质因素是指砂岩地层的地质条件。
开发因素有不合理的开采速度、低质量的修井和增产作业等等。
油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
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、气井产量降低、套管损坏、设备损坏,甚至造成油井报废。
2 防砂方法分类传统的防砂方法主要有砂拱防砂、机械防砂、化学防砂和焦化防砂等。
目前渤海地区采用的主要是机械防砂。
机械防砂一般分为两种,一种是下入预充填防砂管柱挡砂。
这种防砂方法简便易行,但效果差,寿命短。
原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂堵塞。
另一种就是砾石充填防砂方法,这种防砂方法能有效的把地层砂限制在地层内,并能使地层保持稳定的力学结构,防砂效果好,寿命长。
3 充填砾石的选择砾石充填的原理是使用砾石挡住地层砂,而砾石本身又被筛管挡住。
摘要出砂是困扰疏松砂岩油气藏正常开采的主要问题之一,而防砂是解决油气井出砂问题的主要途径之一。
尽管从机械到化学的各种防砂技术为开采易出砂油气藏提供了多种技术支持,然而任何有效的防砂措施都是与储层岩石及流体性质和油气井生产方式相联系的。
本次设计的旅大27-2 油田A11h井属于中~高孔、中~高渗型储层,根据对该油藏物性、岩性的分析,我们优先选用了绕丝筛管裸眼砾石充填的方法对该井的水平分支井段进行防砂设计,从设计的结果看,可以取得较好的防砂效果。
关键词:防砂旅大27-2 油田A11h井绕丝筛管裸眼砾石充填水平分支井段国内油田防砂技术现状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。
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。
国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史,辽河油田、胜利油田、大港油田等在油气井防砂方面作了大量的工作,丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。
目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。
一、机械防砂近年来,国内机械防砂工艺技术发展较快,仅辽河油田、胜利油田、大港油田在油气防砂研究方面也作了大量的工作,使国内防砂工艺技术水平有了较大提高。
在国内陆上、海上十几个油田现场应用一万余井次,施工成功率90%以上。
1.1 绕丝筛管砾石充填技术充填方式主要反循环充填、正循环充填。
其中正循环挤压方式是国内外许多油田优先采用的方式,由于有较多的砾石进入射孔炮眼内,充填饱满,因此防砂时成功率高,效果较好。
对于井斜度较高的定向井或丛式井,常规低密度正循环挤压充填效果更佳,这已为国内许多油田现场实例所证实。
1.2 激光割缝筛管砾石充填防砂技术激光割缝筛管砾石充填防砂技术是在绕丝筛管砾石充填防砂技术上发展起来的新技术,其原理是利用油管将防砂筛管与填砂工具等组合而成的防砂管柱下至油层段,然后利用填砂车组将混砂液正填入筛套环空、近井地层中,以实现人工砾石形成的砂桥防治油层细粉砂的目的。
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主要聚集区之一,由于长期的开采和开发,渤海老油田已经进入了中晚期开发阶段,其中产出的原油品质大多为稠油和重质原油,含有较多的杂质和砂粒。
这些砂粒在油田开采中容易导致管道堵塞、设备磨损和污染油田环境,给油田的生产和开发带来了一系列的问题。
如何有效解决渤海老油田中砂粒的充填问题成为了一个亟待解决的技术难题。
为了解决渤海老油田中砂粒充填的问题,研究人员提出了采用砾石充填防砂的方法。
砾石充填防砂指的是将适当大小的砾石填充在油田井下的孔隙中,形成一种保持地层稳定、阻止砂粒运移的结构。
这种方法具有成本低、施工方便、效果持久等优点,受到了广泛的关注和应用。
本文旨在对渤海老油田砾石充填防砂方法进行深入研究,探讨其原理、适用范围及工程实施方案,并结合实际案例进行分析,为渤海老油田的砂粒充填问题提供有效的解决方案。
1. 砾石充填防砂原理砾石充填防砂的原理主要是利用砾石的高孔隙率和抗压性能,填充在地层孔隙中,形成一种坚固的支撑结构,阻止地层中的砂粒运移。
砾石充填材料应具有一定的筛分、抗压和耐腐蚀能力,以保证其在地下环境中的稳定性和持久性。
在渤海老油田中,砾石充填防砂主要应用于井下的沉积岩、砂岩和砾石岩等较为松散的地层中,以保持地层的稳定和阻止砂粒的运移。
砾石充填防砂方法适用于渤海老油田中含砂井段、猎物层及含砂地层,可以有效防止产量波动,提高油井的生产率。
特别是在长周期水平井和水平段,砾石充填防砂更能发挥其优势,减小井下管柱和完井工具的磨损,减轻油井动压损。
在渤海老油田的开发中,砾石充填防砂方法具有广泛的适用范围和重要的应用价值。
3. 砾石充填防砂的工程实施方案在实际工程中,砾石充填防砂需要经过严密的工程设计和施工方案制定。
需要根据沉积岩、砂岩和砾石岩等地层的特点,对充填砾石的筛分、抗压性能和耐腐蚀能力进行详细的分析和评估,以确定充填砾石的选用标准和参数。
需要根据油井的情况和地质条件,设计合理的充填方案和施工工艺,确保砾石能够充分填充到地层孔隙中,并形成坚固的支撑结构。
浅谈渤海绥中36—1油田防砂工艺在渤海地区,前些年普遍采用的防砂方法是砾石充填防砂,虽然达到了预期的防砂效果,但是,地层原油进入井筒的流动阻力大大增加,严重影响了油井的产能。
特别在是复杂结构井中,作业难度和风险大、成本高、成功率低。
通过借鉴国内外稠油油田的开发经验,经过大量的理论研究与现场实践,探索出一整套适合于疏松砂岩稠油油田的简易防砂完井工艺技术,不仅适用于常规井型,更适用于大斜度井、水平井、水平分支井、多底井等复杂结构井,达到了有效防砂、降低作业难度、节约成本和提高产能的目的。
1 简易防砂技术对于疏松砂岩稠油油田,在选择防砂方法时,应着眼于提高井筒周围的渗透率。
提出适度防砂理论,允许井眼附近的地层微小颗粒运移到井内并生产出井口,使得近井带地层适当“卸载”,完井防砂作业应考虑尽可能降低地层压实,减少近井地层损害,选择具有“自洁”能力的特殊防砂管柱,在保持原有疏松地层高渗透率的基础上,通过近井带地层“卸载”和防砂管柱的“自洁”功能,进一步提高地层和井筒之间的沟通能力,实现油井产能的最大化。
通过对比研究几种常用的防砂方法,最后筛选出有利于保护油藏和提高油井产能的防砂完井方法:“裸眼+筛管”,或“套管射孔+筛管”,也就是本文所介绍的“简易防砂完井”。
1.1 简易防砂完井技术优点经过不断的研究与现场试验后发现,与其它防砂完井技术相比较,简易防砂完井技术既能保证防砂效果,又具备以下优势:1、操作简单,易于现场施工,作业周期短。
通常1口含有3~4个防砂层段的常规定向井砾石充填防砂完井作业需要5~7天才能完成,而应用了简易防砂完井技术后,类似井的单井完井周期缩短到3~4天;而1口水平井或大斜度井的完井周期则由原来的7~10天下降到现在的3~4天。
2、作业风险小,井下安全有保障,成功率高。
3、作业成本低,有利于降低完井工程费用。
4、完井后,留在井下的管柱简单,内径大,有利于油田开发中后期实施增产作业。
1.2 简易防砂完井工艺技术分类及应用条件由于渤海复杂的地质油藏条件和环境条件限制,不同的地质构造和油藏特点决定了开发井的井型,根据不同井型的开发井,选择与其相适应的防砂完井工艺技术。
5CPCI中国石油和化工地质勘探一趟多层充填防砂技术在渤海地区的应用董 潮 吴 迪 孙晓锋 王大陆(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:ONE-TRIP(一次多层)防砂技术是世界上较为先进的技术,ONE-TRIP防砂技术原理简单、施工方便、易于掌握和操作。
自渤海油田引进这项技术并在JZ9-3油田得到了成功应用。
关键词:渤海地区 ONE-TRIP 防砂 砾石充填前言渤海地区除少数油田外,大多数油田完井工艺及完井方式要解决的核心问题是防砂,采取何种防砂技术,防砂参数怎样优化,采取何种配套工艺及措施,是渤海地区大多数油田完井工艺的关键。
1 ONE-TRIP防砂完井工艺与常规防砂完井工艺的对比ONE-TRIP 防砂完井工艺即通过一趟管柱组合防砂管柱和防砂服务工具一并下入井中,到位后,座封顶部封隔器,服务工具脱手,座封隔离封隔器,然后再下放至底层下入位置,自下而上逐层进行砾石充填。
单层射孔单层防砂属于常规防砂工艺,对于多层射孔防砂的井,完成每一个层段的砾石充填,要经历射孔、刮管、投堵塞器冲砂、防砂等作业,这势必起下很多次钻柱,消耗大量的时间。
而且在进行多次砾石充填时,要在已充填好的油层顶部放置一个堵塞器,并且需填砂,以便对以上层段进行射孔时,保护下部油层不受污染损害。
对于在海上大斜度的油井中,上述这种分层作业耗时且具有相当大的风险。
为了降低作业成本,减少施工风险,渤海地区大部分都选择了Baker 公司的一次多层防砂工艺技术,与常规多趟管柱砾石充填相比,ONE-TRIP 具有以下特点:(1)可采取TCP 射孔一次射开多层,减少了射孔枪的起下钻次数和压井液的使用量,节约时间且降低成本;(2)只需一趟刮管管柱;①在电缆坐封底部沉砂封隔器之后,只起下钻具一次即可完成全部多层砾石充填作业;②连续对各层段进行砾石充填作业,作业周期大大缩短;③部分管柱的准备在陆地库房可以完成,现场作业量减少;④由于施工船天及施工程序的大大缩短,成本会大大降低。
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。
渤海老油田砾石充填防砂方法研究引言随着能源需求的不断增加,对油田开发的需求也日益增加。
在油田开发中,渤海老油田一直以来都是我国油田开发的重要区域之一。
渤海老油田存在着一些独特的问题,比如水平井开发中的砂粒堵塞问题。
为了解决这一问题,需要对渤海老油田的砾石充填防砂方法进行研究,本文旨在对该方法进行一定的探讨。
一、渤海老油田的砂粒堵塞问题渤海老油田是我国海域重要的石油生产区之一,其油田地层主要由砂岩和砾石组成。
在水平井开发过程中,随着地层产能的开发,地下水渗透增强,导致砂粒的运移能力增加,使得砂粒易于堵塞水平井井筒和井底装置。
砂粒堵塞问题不仅会影响油田产能,还会增加生产开销,因此解决砂粒堵塞问题对于油田开发至关重要。
二、砾石充填防砂方法的研究意义砾石充填防砂方法是一种解决水平井砂粒堵塞问题的有效措施。
这种方法主要通过在井筒中充填一定的砾石,形成一定的支撑和过滤作用,从而减少砂粒堵塞的发生。
由于渤海老油田地层中含有大量砾石,因此砾石充填防砂方法在该地区具有重要的应用前景。
砾石充填防砂方法的研究将为渤海老油田的开发提供重要的技术支持,提高油田的开发效率和产能。
三、砾石充填防砂方法的研究内容1. 渤海老油田地层特点分析首先需要对渤海老油田地层的特点进行分析,了解地层中砾石的含量、大小分布和形态特征等,为后续的砾石充填防砂方法研究提供基础数据。
2. 砾石充填防砂方法的原理研究通过理论分析和实验研究,深入探讨砾石充填防砂方法的原理,包括砾石的支撑作用、过滤作用和渗透能力等关键问题,为设计合理的砾石充填方案提供理论支持。
3. 砾石充填防砂方法的优化设计在了解了地层特点和原理基础上,对砾石充填防砂方法进行优化设计,包括砾石的选用、充填密度和充填方式等关键参数的确定,确保砾石充填防砂方法在实际应用中具有高效性和可操作性。
4. 砾石充填防砂方法的应用效果评价通过现场试验和实际应用效果的评价,验证砾石充填防砂方法在渤海老油田的应用效果,从而为该方法的推广和应用提供重要的参考依据。
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。
目录一、摘要二、前言三、渤海油田防砂作业程序简要介绍四、提前出现脱砂压力五、形成砂桥六、砾石充填环空压力异常七、对现场作业的建议摘要:ONE-TRIP(MINI-BETA)防砂技术是世界上较为先进的技术,自渤海油田引进这项技术并在JZ9-3油田成功应用以来,砾石充填防砂技术得到了广泛应用,已经逐渐标准化、成熟化。
此项技术与以往单层防砂技术相比,大大缩短了完井周期,提高了作业效率,节省了大量人力、财力。
在实际操作中,个别油井因各种不同原因导致砂卡事故。
本文将首先对MINI-BETA防砂工具及程序做一个简要介绍,并结合现场防砂作业出现的异常情况实例,从油井的地层特性、油层物性和防砂工具等方面,探讨防砂异常情况的潜在原因,为今后的防砂优化作业提供一定的参考。
主题词:渤海油田砾石充填异常情况潜在原因前言到目前为止,渤海油田防砂技术得到了大面积的应用,取得了可喜的成绩,并逐渐走向标准化、成熟化和操作人员的国产化。
与以往单层防砂技术相比,大大缩短了完井周期,提高了作业效率,节省了大量的物力、财力。
现场根据理论分析和对地层的初步摸索来作业,难免会出现各种意想不到的事故,诸如管柱插不到位、砂卡、泵砂过程中的异常变化等等。
鉴于此,总结现场的防砂作业,从技术特点入手,层层剖析,探讨砾石充填作业异常情况的原因,为今后的优化作业提供参考。
一、渤海油田防砂作业程序简要介绍1.一次多层防砂完井过程:刮管洗井,确保井筒干净——TCP负压射孔射开全部油层——再次刮管洗井,确保射孔段无毛刺,沉砂口袋能满足要求——下如沉砂封隔器——组下MINI-BETA防砂工具——到位后座封顶部封隔器,服务工具脱手,自下而上座封所有隔离封隔器,然后再下放至底层正常下入位置,自下而上进行砾石充填。
2.防砂前的作业准备熟悉井况,包括人工井底的长度、地质特征(泥质含量、平均渗透率及分布)、井斜及狗腿变化度、油层分布情况。
并准确丈量工具及配管,配管原则如下:2.1外层管柱配管原则:1)沉砂封隔器在射孔段底部5ft左右。
渤海油田压力亏空储层砾石充填防砂作业方式探讨张明;赵少伟;岳文凯【摘要】渤海油田大部分属于常压储层,由于油田已投产多年,地层压力不断下降,储层压力亏空现象较明显.为对渤海油田压力亏空储层进行砾石充填作业推荐合理作业方式.结合SZ36-1油田砾石充填防砂作业中遇到的问题,分析造成砾石充填防砂过程中脱砂困难甚至无法脱砂的原因.通过综合统计SZ36-1N平台已完成72层砾石充填防砂作业,着重研究压力亏空储层进行高速水充填、微压裂充填、压裂充填等3种砾石充填防砂作业施工特点和脱砂影响因素,实践表明高速水充填时,在施工期间加入0.8 ppg左右的大砂比砂塞是实现脱砂的最有效措施,对于压力亏空储层,再进行微压裂或压裂作业时,排量确定应偏保守,充填系数达到设计量后,尽早进行诱导脱砂.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】7页(P16-22)【关键词】压力亏空储层;脱砂压力;砾石充填;高速水充填;微压裂充填;压裂充填【作者】张明;赵少伟;岳文凯【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452;中国石油大学(北京),北京 102200【正文语种】中文【中图分类】TE358.1根据地质资料,渤海油田大部分属于常压储层,由于油田已投产多年,随着开发的进行,地层压力不断下降,出现储层压力亏空现象较明显。
以绥中36-1为例,绥中36-1油田位于渤海辽东湾海域,东经120°43′~121°05′,北纬39°52′~40°12′,西北距绥中约50km,平均水深为30m,常年最高气温37.8℃,最低气温-18℃。
根据DST、RFT等测试资料分析,绥中36-1油田地温梯度约为3.22℃/100m,属于正常温度系统;原始地层压力系数接近1.0,属于正常压力系统,原始地层压力14.28MPa(对应海拔-1 450m)。
随着开采的进行,根据近几年压力测试资料,调整井所在井区地层压力均已下降。
结合压力测试资料预测目的层段地层压力为11.5MPa~13.5MPa,储层压力下降1MPa~2MPa,折合压力系数0.81~0.95(见图1,图2)。
绥中36-1油田储层发育,物性较好,孔隙度在28%~34%,平均31%;若地层孔隙度高于30%,出砂的可能性就大;平均声波时差值为145 μs/ft,远大于出砂临界值95 μs/ft;原油黏度较高,对地层砂拖拽能力强。
油藏长期生产导致地层亏空大,孔隙压力衰竭,漏失率高,地层破裂压力降低,裂缝起裂能力及延伸性强,在这种衰竭油藏进行砾石充填作业,往往出现地层吃砂多,环空压力快速下降、压裂施工TSO端部脱砂设计难以实现等现象[1],造成脱砂困难甚至无法产生脱砂压力等问题;这类油井在后期生产过程中,储层胶结性变差,充填陶粒层自然沉降,充填筛管直接暴露储层,会造成油井出砂。
2.1 防砂统计SZ36-1N平台共进行72层防砂作业,其中有51层防砂作业正常脱砂,脱砂时达到预期压力,验充填成功;有15层防砂作业在主施工加砂后未起脱砂压力,经过再次或多次打砂最终脱砂,脱砂压力达到预期,验充填成功;有6层防砂作业最终未起脱砂压力,但最后验充填都成功[2-5](见图3)。
SZ36-1N平台共进行53层高速水充填防砂作业,其中有41层防砂作业正常脱砂,脱砂时达到预期压力,验充填成功;有11层防砂作业在主施工加砂后未起脱砂压力,经过再次或多次打砂最终脱砂,脱砂压力达到预期,验充填成功;有1层防砂作业最终未起脱砂压力,但最后验充填都成功(见图4)。
SZ36-1N平台共进行19层微压裂和压裂充填防砂作业,其中有11层防砂作业正常脱砂,脱砂时达到预期压力,验充填成功;有3层防砂作业在主施工加砂后未起脱砂压力,经过再次或多次打砂最终脱砂,脱砂压力达到预期,验充填成功;有5层防砂作业最终未起脱砂压力,但最后验充填都成功(见图5)。
2.2 数据分析2.2.1 充填作业时排量数据分析统计进入地层的净排量=泵注排量-初始返出排量(见表1,图6)。
由图6,表1可知:(1)正常脱砂时,进入地层净排量越低,所占比例越高,越容易正常脱砂。
(2)Topoff或未脱砂时,进入地层净排量越高,所占比例越高,很容易造成没有脱砂。
超出地层破裂排量=泵注排量-初始返出排量-裂缝延伸排量(见表2,图7)。
由图7,表2可知:(1)一般来说,施工的净排量超过裂缝延伸排量(挤注测试得到)越大,单位时间内就会有更多的液体作用在地层上,更容易产生裂缝,从统计图来看,对于正常脱砂情况,在不同的超出排量下,正常脱砂所占的比例没有什么差别。
(2)对于Topoff和未脱砂的情况,超出排量越大,越不容易脱砂。
2.2.2 循环测试数据分析通过循环测试时得到的返出排量和泵注排量的比较,可以得到近井筒的循环漏失数据,根据对循环漏失数据分析[6-8],可以得到(见表3,图8)。
由图8,表3可知:(1)正常脱砂情况下,循环漏失数值越大,正常脱砂层数所占总层数比例越大,也就是说,越容易起脱砂压力。
(2)Topoff和未脱砂的数据,10%以下漏失所占比重远大于其他更大漏失的情况,也就是说,漏失较低的情况下,越容易发生不脱砂或晚脱砂的情况。
N26,N27井部分统计数据(见表4)。
由数据可得:(1)从N26井和N27井数据资料来看,射孔段长度,循环测试和挤注测试结果都非常正常。
循环漏失14.83%~53.32%,大部分属于较高漏失;挤注测试得到裂缝延伸排量为3 bpm~9.5 bpm,也较高;地层的破裂梯度为0.65 psi/ft~0.68 psi/ft,属于中等偏高的破裂梯度。
因此根据测试结果判断,应该属于不难脱砂类型,但最后结果是进行6层微压裂防砂作业,其中2层打了Topoff才脱砂,3层没有脱砂压力。
(2)此类井存在地层亏空现象,由于进行微压裂作业,会形成一定的裂缝,因此地层的亏空导致裂缝形成较大,地层吃砂严重,并且从下面施工曲线看,环空压力在施工后期大幅度下降,也是地层亏空严重的一种表现[9-11]。
N27井第4层分析(见图9):(1)根据循环测试和挤注测试结果,循环漏失52%,挤注测试几乎没有压开地层,裂缝延伸排量理论求得9.5 bpm,实际上可能会更高,因此施工排量选择14bpm进行微压裂作业。
(2)施工过程中压力反应一直不好,油套压一直上升,陶粒进地层后,压力趋于平稳,因此没有改变排量,但随着降排量诱导,环空压力很快降到0,由于油压没有太大波动,因此判断应该不是筛管破裂,之后套压一直没有显示,而油压一直上升,可以判断为在填埋筛套环空,但由于地层打开亏空带,漏失太大,导致返出排量不能建立,套压一直没有,最后考虑到施工安全停泵反循环,最终验充填成功。
N27井第1层分析(见图10):(1)根据循环测试和挤注测试结果,循环漏失为38.1%,求得裂缝延伸排量为7 bpm,施工最大排量选择13 bpm。
(2)在施工过程中,结合之前数据,考虑漏失较大,优化施工参数,充填系数达到设计值时,及时停砂开环空并降排量,以降低进入地层的净排量,促使陶粒不再进入裂缝而在环空填埋,但由于储层压力亏空,地层吃砂严重,降排量进行诱导脱砂,压力上升一段后趋于稳定,脱砂未成功,再次加砂后进行诱导脱砂,最终成功脱砂。
N26井第2层施工图分析(见图11):第2层进行高速水充填,循环漏失为37.28%,综合考虑储层压力亏空情况以及该地区属高渗疏松砂岩以及漏失量大的情况,在确保油井安全的前提下,尽量用偏小的排量进行充填作业,在压力上涨初期考虑安全施工的前提、保证一定的净排量进行降排量诱导脱砂,在确保安全净排量的前提下,控制排量,防止净排量超过裂缝延伸排量,最终该层正常脱砂[12-14]。
SZ36-1油田是渤海油田储层压力亏空的一个代表性油田,通过对SZ36-1N平台72层防砂作业分析总结,得出对于渤海油田压力亏空储层进行砾石充填作业的一些推荐方法和经验。
由于充填系数要求不同(高速水50 lb/ft,MD,微压裂200 lb/ft,TVD,压裂500 lb/ft~1 000 lb/ft,TVD),在作业中高速水充填作业的排量要比微压裂、压裂的排量低,且微压裂和压裂所用携砂液黏度较高、砂比较大,液体效率更高,更容易形成裂缝且裂缝不容易闭合以至将更多陶粒带进地层,因此作业成功率较高速水充填低。
在作业过程中,造成作业不易脱砂或没有脱砂结果的原因是由两方面造成的,一是施工参数的确认存在偏差,另一个就是地层本身,即地层性质存在不均质性和地层亏空,具体如下:(1)实践表明高速水充填时,在施工期间加入0.8 ppg左右的大砂比砂塞是实现脱砂的最有效措施;适当提高施工排量以补偿高漏失率也将有较大帮助,但是也要综合考虑地层漏失情况,平均进入地层的净排量越高,越容易造成不脱砂或晚脱砂的情况,而超出裂缝延伸排量越高,也越容易造成不脱砂或晚脱砂的情况。
(2)微压裂和压裂防砂比高速水防砂更容易过大的打开地层,最终难以起脱砂压力,因此在进行微压裂或压裂作业时,排量的确定可以稍微保守,因为对于压力亏空储层来说,稍微增加排量就足以打开足够宽的裂缝,将3 ppg~6 ppg砂比泵入地层,充填系数达到设计量后,应尽量早的进行诱导脱砂,降排量,开返出。
(3)正常脱砂的防砂层,平均漏失较高,而平均漏失较低的防砂层更容易造成晚脱砂或不脱砂的情况,施工前的循环测试和挤注测试力求精确,尽量拿到最准确的循环漏失,摩阻,裂缝延伸排量和压力等参数,再根据设计的充填系数,射孔段长度,渗透率,筛套砂量等信息,尽可能保守的设计施工排量,尤其对于循环漏失很小的地层,很容易大幅度压开地层,然后再根据施工过程中压力曲线的趋势进行即时的排量、砂比和砂量的调整。
(4)对于亏空比较严重的地层,如N26和N27井,测试所得数据都很正常,只有形成一定裂缝后才会出现问题,因此需要工程师现在进行及时的调整,如果长时间不脱砂,先判断是否有筛套环空填埋迹象,然后可以先提工具反循环,如果验充填不成功,等待地层闭合后进行低排量的循环充填,达到防砂的目的。
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