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克拉瑪依油田九8區(qū)稠油防砂配套技術(shù)應(yīng)用

2018-05-30 12:27王振明
精細(xì)石油化工進(jìn)展 2018年2期
關(guān)鍵詞:防砂射孔管柱

王振明

新疆油田新港公司,新疆克拉瑪依 834000

克拉瑪依油田九8區(qū)齊古組淺層稠油油藏位于九區(qū)西北部[1-3],油藏中部平均埋深約170 m,平均有效厚度14.3 m。膠結(jié)類型為孔隙接觸式,膠結(jié)物類型以泥質(zhì)為主,油層結(jié)構(gòu)疏松,儲層巖性以中細(xì)砂巖為主,粗砂巖、含礫砂巖和砂礫巖次之,碎屑顆粒粒徑一般0.05~15 mm之間,平均孔隙度31%。原油黏度1 000~4 500 000 mPa·s,原油密度0.954 6 g/cm3。油層易汽竄、出砂,常規(guī)開采產(chǎn)量低,經(jīng)濟(jì)效益差[4-5]。為了提高區(qū)塊開采效果、提高儲量的動用程度,筆者優(yōu)選防砂工藝,制定了一系列補(bǔ)孔、解堵、防膨、抽稠的綜合治理工藝措施,在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好效果。

1 防砂配套技術(shù)的應(yīng)用

針對稠油出砂油藏防砂中存在的易造成油層傷害、防砂管堵塞、成功率低問題,經(jīng)調(diào)研與論證,確定了以油層保護(hù)、油層處理、防砂工藝改進(jìn)等為研究重點(diǎn),初步制定優(yōu)化射孔參數(shù),采用抽汲、混排或氣舉解堵工藝,排除井筒周圍的泥漿污染和黏土礦物,采用活性降黏劑降低井筒附近稠油區(qū)原油黏度,水平井防砂管采用耐高溫、抗腐蝕、過濾精度高、泄油面積大的精密微孔濾砂管管內(nèi)礫石充填防砂[6-7],防砂工藝采用高壓充填或熱采丟封管柱。

1.1 射孔參數(shù)的優(yōu)化

稠油出砂油藏在常規(guī)射孔上要求大孔徑、高孔密、高深度、泄油面積大,不重復(fù)射孔,有利于防砂措施。結(jié)合稠油油藏射孔彈的應(yīng)用,利用“射孔優(yōu)化設(shè)計軟件”和生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)對YD102、YD127、YD89 3種射孔槍彈進(jìn)行優(yōu)化選擇,根據(jù)計算結(jié)果確定相應(yīng)的射孔參數(shù):127槍,127彈,16孔/m。水平井采用定向射孔工藝,下相位180°,4排布孔,127槍,127彈,孔密16孔/m,防止水平段上部地層坍塌出砂。

1.2 排除近井地帶污染

射孔后,下抽汲管柱,直井選用混氣排液或氣舉的方式;水平井選用抽汲排液,防止壓差過大造成地層坍塌。再利用防膨液或低密度鹵水將井筒沖洗干凈,為防止起管柱過程中地層吐砂,防砂管柱下不到位,采取邊起邊灌防膨液,保持地層壓力平衡。

1.3 井筒附近稠油降黏

根據(jù)九8區(qū)齊古組淺層稠油特點(diǎn),通過多次室內(nèi)試驗(yàn),自主研究了活性稠油降黏劑,其主要物質(zhì)組成為甲基丙烯酸十八酯、二乙烯丙苯和乙酸乙烯酯,現(xiàn)場使用降黏率可達(dá)85%?;钚越嫡硠Τ碛途哂泻芎玫倪m應(yīng)性,降黏率高,防止黏土膨脹,不會造成油層二次傷害,一般處理半徑1.5 m,確保開井后油流暢通,有利于井筒遠(yuǎn)處的稠油向井底流動。

1.4 管內(nèi)礫石充填防砂

1.4.1工藝原理

該項技術(shù)是將不銹鋼繞絲篩管下入油層部位,再在篩管環(huán)空內(nèi)充填高質(zhì)量、高滲透的石英礫石,形成充填礫石阻擋地層砂、篩管阻擋礫石的多級擋砂屏障,達(dá)到油井防砂的目的。該工藝具有對油層傷害小,防砂后油井產(chǎn)量高,防砂效果好等優(yōu)點(diǎn)。

1.4.2工藝管柱及特點(diǎn)

水平井管內(nèi)礫石充填工藝管柱由充填工具、水平井繞絲篩管、絲堵等組成。具有以下特點(diǎn): 充填層滲透性好,產(chǎn)生的附加壓降小,能最大程度發(fā)揮水平井產(chǎn)能;克服了濾砂管因粉細(xì)泥質(zhì)砂堵塞而使油井產(chǎn)能下降的問題,通過配合前期油層處理,使油井長期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn);采用一次管柱完井技術(shù),施工周期短;工具性能可靠,完全能滿足各類水平井礫石充填的要求。

2 稠油開發(fā)配套技術(shù)探討

2.1 注汽井防砂工藝探討

2.1.1不動管柱二次充填工藝

熱采注汽井上[8-10],第一級擋砂屏障受外來高速注入的蒸汽、注汽前擠注熱采處理藥劑作用力,其遭受破壞的機(jī)率更高、更迅速;在回采過程中,充填礫石、地層砂與黏土顆粒組成的混合物被地層流體攜帶進(jìn)入井筒,堵塞防砂通道,導(dǎo)致滲流阻力增大,嚴(yán)重地響了注汽后油井的產(chǎn)能。

治理方案:1)起防砂管柱重新防砂。投資大,占井周期長,注汽井熱損失大,作業(yè)成本高。2)不動防砂管柱二次充填防砂。在現(xiàn)有管柱條件下,下專用工具重新打開充填工具通道擠壓充填人工砂,該工藝克服了第一套方案的缺點(diǎn)。施工工藝見圖1。

圖1 不動管柱二次充填施工工藝

2.1.2二步法防砂工藝

對于稠油熱采井充填礫石流失的情況,采用地層分段預(yù)充填高溫涂料砂和石英砂,利用高溫涂料砂封口,提高砂墻的穩(wěn)定性;井筒再采用循環(huán)充填二次防砂工藝,防止注汽過程中套管內(nèi)的人工擋砂屏障流失。

2.2 前期注入CO2,改善蒸汽吞吐效果

CO2吞吐與蒸汽吞吐配合應(yīng)用[11-12],工藝相對簡單,見效快,所以這種方法在國內(nèi)如勝利、中原、遼河等應(yīng)用的較多,積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

CO2吞吐采油機(jī)理比較復(fù)雜,CO2吞吐作為一種增產(chǎn)措施,除了有利于提高采油速度和采收率之外,CO2還與原油作用,破壞原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重質(zhì)組分的溶解平衡,降低油層的滲透率。

在吞吐過程中,其增油機(jī)理[13]主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1)膨脹機(jī)理。原油溶解CO2后,由于隨著注入體積的增加和地層溫度的上升,使地下原油體積不斷膨脹,使孔隙壓力升高,不但增加了地層的彈性能量,也極大降低了原油流動過程中毛管阻力和滲流阻力,有利于膨脹后剩余油脫離地層水及巖石表面的束縛,變成可動油,從而增加油井產(chǎn)量。

2)降黏機(jī)理。在注入CO2吞吐開發(fā)過程中,將CO2注入油層后,在地層溫度及注汽溫度下,CO2快速氣化,且極易溶于原油,并能大幅降低原油黏度。

3)降低油水界面張力。CO2在油中溶解度比水中的大3~9倍。水中CO2促使巖石顆粒表面的油膜破裂并沖洗,同時又盡可能保護(hù)注水膜。因此,當(dāng)油水界面張力(σ)很小時,積聚的殘余油滴在孔隙通道內(nèi)自由移動,提高油相滲透率;由于注入CO2后,油水界面張力降低,使原油和水的流度趨于接近,改善了油水流度比,提高了原油采收率。

4)改善儲層滲透率。CO2溶于水后略呈酸性,與地層基質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生反應(yīng),酸解一部分雜質(zhì),尤其在碳酸鹽巖中能將部分巖石溶解,生成易溶于水的碳酸氫鹽,提高碳酸鹽巖層的滲透性。另外,在CO2注入和返排過程中,在一定壓差下,一部分游離氣對油層的堵塞物具有較強(qiáng)的沖刷作用,可有效疏通因二次污染造成的地層堵塞。

5)萃取和汽化原油中輕質(zhì)烴。輕質(zhì)烴與CO2間具有很好的互溶性,當(dāng)壓力超過一定的值(此值與原油性質(zhì)及溫度有關(guān))時,CO2能使原油中的輕質(zhì)烴萃取和汽化,這種現(xiàn)象對稀油表現(xiàn)得尤為突出。脫氣原油注CO2后閃蒸實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 脫氣原油注CO2后閃蒸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1可見,當(dāng)溶于原油中CO2越多,浸泡時間越長,閃蒸后原油中瀝青質(zhì)含量越高,這說明原油中越來越多的輕質(zhì)組分被CO2萃取和汽化。

6)減小原油密度。CO2溶于原油后,減小了原油密度,使原油易流動;原油中溶解CO2后,原油密度變小,使重力對原油的影響變小,原油易沿壓差方向流向井底。因此,使CO2吞吐在稠油油田、斷塊油田、高含水油田得到了越來越廣泛的應(yīng)用。CO2吞吐與空白注汽對比見表2。

表2 CO2吞吐與空白注汽對比

從表2看出,只采取空白注汽不能有效開采油層深部原油,波及面積小,利用率低;而采用蒸汽輔助CO2化工措施能夠在高溫蒸汽的前沿對地層進(jìn)行預(yù)處理,提高蒸汽吞吐的實(shí)施效果,降低蒸汽的熱損耗,增加蒸汽的掃油面積。

采取CO2吞吐采油,能夠降低原油黏度,提高原油的流動性,同時膨脹原油體積,將殘余油從孔隙體積中排出,利于油層深部原油的開采,減少殘余油,增加油井的排液量,提高了蒸汽吞吐效果。而對于不能采取正常注汽的低產(chǎn)油井,實(shí)施CO2采油技術(shù)是提高油井產(chǎn)量的有效途徑。為進(jìn)一步提高措施效果,下一步還可采取在CO2前注入磺酸鹽助排劑,再進(jìn)行蒸汽吞吐,可更有效地對油層深部的原油進(jìn)行開采,提高措施效果。

3 結(jié)論

1)射孔參數(shù)優(yōu)化、近井排空技術(shù)、井筒降黏通過優(yōu)化配套,完全能適應(yīng)稠油出砂區(qū)塊直井、水平井的冷采或蒸汽吞吐。

2)通過試驗(yàn)應(yīng)用,九8區(qū)齊古組淺層稠油出砂油藏管內(nèi)礫石充填防砂工藝具有對油層傷害小,防砂后油井產(chǎn)量高,防砂效果好等優(yōu)點(diǎn)。

3)不動管柱二次充填工藝具有不用起井下防砂管柱、投資小,占井周期短,注汽井熱損失小,作業(yè)成本低的優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)場實(shí)施效果明顯。

4)CO2具有降低原油黏度、補(bǔ)充地層能量、解堵等特點(diǎn),可作為蒸汽吞吐預(yù)處理劑使用。

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