油井防砂技术研究与应用
摘要:出砂是影响油井正常生产的主要原因之一,出砂不仅严重影响油井产能,而且对设备也会造成较大损害。
油井防砂有机械防砂和化学防砂两种方式。
采用的机械防砂具有工艺简单、效果明显、施工成功率高等优点,并在稠油井进行了人工井壁防砂试验,取得了较好效果。
关键词:油井机械防砂化学防砂
1 吐哈油区域
1.1 某油田Ⅰ
1.1.1 储层特性
某油田Ⅰ稠油储集层为粗砂岩,其沉积类型为河流三角洲相,储层胶结疏松,成岩作用低,固结性能差,胶结程度较弱,以泥质胶结为主,为强水敏储层。
泥质含量为6.53%。
碳酸盐胶结物为0.99%。
玉东区块储层胶结程度较弱,部分层段岩性较疏松。
胶结类型以泥质胶结为主,胶结物总量为 6.8%,其中泥质含量为 5.58%,碳酸盐胶结物含量为1.22%。
泥质胶结物中以高岭石、绿泥石为主,相对含量分别为42.1%、25.6%。
伊/蒙混层含量为20.3%。
属高孔隙度,中高渗透率储层。
1.1.2 出砂情况
自投产以来,24口井均出砂严重,从某2井的取样分析,粒径中值为0.18mm～0.19mm,属于中粗砂岩,在检泵过程中发现油管挂内壁有大量粉砂,造成泵卡。
1.2 某油田Ⅱ
1.2.1 储层特性
某油田Ⅱ储层砂岩以碳酸岩胶结和粘土胶结为主,胶结物总含量16%左右,从胶结物的类型以及胶结物的含量来看,也属河流三角洲相。
钻井取芯发现储层岩芯疏松,测井解释储层声波时差312～350us/m,在地层出砂临界声波时差295～395us/m范围之内,从理论上分析储层存在出砂的可能性。
1.2.2 出砂情况
某油田生产过程出砂较为严重,其中某6-1井、某6-2井较明显。
从砂粒分析,某油田某6-1井粒径中值为0.08mm～0.09mm,属于细粉砂岩。
2 防砂工艺应用
依据先期防砂和早期防砂原则,结合现状,目前主要选择了机械防砂和化学防砂两种防砂方法。
2.1 机械防砂工艺
机械防砂可分为管内悬挂防砂管防砂工艺和金属烧结油砂分离筛管防砂工艺,其施工步骤、防砂机理基本相同,在油田得到了较好应用。
2.1.1 金属烧结油砂分离筛管防砂技术
该防砂管由粒度和表面光洁度非常高的油石经高温烧结而形成均匀的微细网状结构,结构内微孔道互相连通,使液体自由出入,具有渗透率高、孔隙均匀、防砂效果好、耐腐蚀等优点。
由于油石本身光洁度高且具有亲水憎油特点,可防止其内部微小孔道被稠油和死油堵塞,延长了其使用寿命。
主要应用于以下四个方面。
(1)油、气、水井防砂;(2)泵下悬挂(砂锚)防砂;(3)射孔层段出砂层防砂;(4)井斜小于40°的油气井防砂。
2.1.2 TBS整体式金属纤维烧结防砂管防砂技术
金属纤维烧结防砂管是用优质钢管为基管,在基管上按一定规则打孔,并在高温高压条件下将金属纤维烧结在基管上,从而形成立体网状滤砂屏蔽。
该金属纤维能使原油及小于0.07mm的细粉砂通过,并随油流一起被携带出井筒,而较大粒径的出砂被挡在筛管外,形成自然的挡砂屏障,达到防砂目的。
对稠油井出砂或出砂严重的稀油井,该工艺技术可采用全射孔井
段防砂,即将封隔器、防砂管等配套工具组成防砂管柱,使防砂管对准出砂层位,然后座封封隔器,经丢手卡封后,形成井筒防砂管串结构。
其技术特点有下列5个方面。
(1)不锈钢金属纤维烧结防砂管采用的是一种单层管整体结构,具有强度高、刚度小和外径尺寸一致的特点。
(2)防砂管具有较大的通径,为筛管内后期冲砂带来了方便,避免了通径较小的防砂管内冲砂时发生砂卡管柱事故。
(3)该防砂管柱采用的不锈刚金属纤维丝,具有不同形状、不同规格尺寸,可针对具体油藏的出砂特性,通过调整金属丝的形状尺寸、孔隙度等参数,加工制做出参数适当的防砂管。
(4)采用的不锈钢丝过滤层,经高温高压烧结而成,因此对稠油注气井的高温高压不受影响,且耐井下各种化学试剂侵蚀,有效期长。
(5)可采用小冲管冲洗的方式,解除过滤层中的积砂,使防砂管得以重复利用,降低成本。
配套工具:Y453系列悬挂器、KYY丢手接头和打捞对扣接头。
施工工艺过程,见下。
(1)将KYY丢手工具坐封滑套打开,清洗内部干净,更换密封圈,合上滑套安装销钉2只,更换中心管的4只密封圈。
(2)与悬挂器的连接。
将保养好的丢手工具中心管插入悬挂器中心,使中心管上的健槽与悬挂器的销钉眼对准,上紧6只销钉,调节锁紧滑套使其间隙最小,详细检查无误后方可下井。
(3)下入防砂管。
下管柱前,必须进行冲砂、通井、刮削洗井等工序,以清理井筒结蜡及射孔段毛刺,然后再将保养好的悬
挂器、丢手接头和防砂管连接好限速下至欲下位置,设计时防砂管顶部位于射孔段以上2m～3m,使防砂管覆盖整个油层,封隔器避开套管接箍,管柱到位后从油管投入ф38mm钢球,静沉30min～50min,使钢球下沉至KYY坐封丢手工具的球座处,必要时要进行反循环洗井,冲洗球座。
然后缓慢正打压12-14MPa使之坐封,继续打压至丢手成功,上提油管3m～5m,下探悬挂器坐封位置不下移为合格,起出丢手管柱,下入生产管柱即可。
若需进行更换和清洗防砂管,必须下入打捞工具捞出防砂管。
2.1.3 工艺改进
根据油田防砂特点,为简化防砂施工工序,减少砂卡悬挂器的数量,可将丢手悬挂方式改为直接泵下连接,节省了丢手座封工序。
2.1.4 工具改进
配套的丢手接头由于设计存在缺陷,不易对扣打捞和捞获后易脱扣,实践中改进了打捞工具,即在滑块捞矛上加厚本体,通径与悬挂器中心管内径啮合,打捞成功率达98%以上。
2.2 化学(人工井壁)防砂工艺
针对出砂严重的某2井通过综合分析,份进行了人工井壁防砂工艺试验,获得成功,取得了一些对化学(人工井壁)防砂的认识。
某2井累计生产原油7733t,曾进行多次射孔段悬挂防砂管的机械
p2.2.2 施工工艺
(1)管串组配采用φ89mm油管和Y511-148封隔器卡封对下部层段2341.00-2377.00m进行混层压裂防砂,管脚深度2329.989m,经座验封合格后,做地面泵注准备。
(2)关井凝固7d,求吸水正打压10MPa稳压10min吸水2.0m3,正打压12MPa稳压10min吸水2.4m3。
吸水指数良好。
(3)探塞面钻塞:下入115mm三牙轮钻头和螺杆钻冲钻至人工井底,返出少量造壁砂和地层砂。
(4)下泵完井下入38mm杆式防砂泵,下泵试抽,地层仍出砂,造成深井泵泵卡。
2.2.3 认识与不足
该井地层坍塌和出砂较为严重,在施工过程中压力曲线未出现突增现象,凝固后探砂面均证实加砂量未达到填充地层要求,砂面距油层顶部仍有13.234m亏空段,是造成该井防砂效果甚微的根本原因。
另外涂层陶粒固结强度差,无法满足生产压差也是导致出砂的一个原因。
2.3 防砂管冲砂
不动防砂管,用ф48.3mm小冲管下至防砂管内探准砂面,采用正冲反洗的冲砂方式冲洗防砂管内积砂,可以减少对套管和防砂管损伤,延长防砂管的使用寿命。
在某油田作业11井次,某作业4井次,取得较好效果。
2.4 清洗防砂管
在某6-28井和某6-15井采用热溶除污和挤注清洗解堵剂进行清洗解堵防砂管,对延长防砂管的防砂寿命和防砂效果均有较好作用。
3 防砂效果分析
(1)金属烧结油砂分离筛管防砂技术处理稀油井共38口,据统计,经该技术处理,单井平均防砂周期达到208d。
(2)TBS整体式金属纤维烧结防砂管防砂技术施工26井次,防砂效果达到100%。
检泵周期增达145d。
(3)由于人工井壁防砂设计以及施工本身均未达到实际要求,目前放砂效果不明显,证实化学防砂工艺仍需进行可行性研究和试验,以便获取更多认识。
4 结语与建议
(1)对于一般出砂井,从生产情况来看,管内防砂与φ38mm防砂泵组合使用,可有效满足开采需求和进行防砂作业,提高检泵周期。
(2)对于出砂严重井进行化学防砂,制造人工井壁可彻底解决地层出砂和井底沉砂问题。
目前虽然进行的1口井试验效果甚微,但仍需加大设计开发研究和试验力度。
(3)对于稠油出砂井可引进螺杆泵冷采工艺技术。
(4)建议使用技术成熟的绕丝筛管砾石充填防砂技术。
(5)建议引
进管式防砂泵,以提高防砂周期。
参考文献
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