趙吉成

中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院 （遼寧 盤錦 124010）

洼60斷塊位于盤錦市大洼縣新建鄉(xiāng)，構(gòu)造位于遼河斷陷盆地中央凸起南部傾沒帶北端，構(gòu)造形態(tài)總體上為北西至南東走向的斷裂背斜。含油層系為沙河街組S1+2段和S3段，其中S3段為主力開采層段，探明含油面積4.7 km2， 儲量1 062×104t。 油藏埋深1 345~1 565 m，含油井段長30~225 m，沙三段儲層屬于水下扇沉積體系，巖性粗，發(fā)育有礫巖、礫狀砂巖、含礫不等粒砂巖等7種巖性，平均孔隙度24.5%，平均滲透率 1 462.6×10-3μm2，粒度中值平均0.12 mm，分選中等到差，碎屑顆粒呈點(diǎn)狀接觸、顆粒支撐，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，儲層溫壓系統(tǒng)正常，從油品性質(zhì)上看為超稠油，50℃地面脫氣原油黏度平均為 194 037 mPa·s，為厚層塊狀底水油藏[1]。

該斷塊1997年4月采用100 m井距正方形井網(wǎng)一套層系蒸汽吞吐開發(fā)。 截至2012年12月底，洼60斷塊沙三段油層投產(chǎn)油井124口，開井99口。累積產(chǎn)油 153.28×104t，累積產(chǎn)液 392.9×104m3，采油速度1.93%，采出程度16.7%。區(qū)塊經(jīng)過多年的開發(fā)，油井吞吐輪次平均已接近15輪，吞吐輪次高，加之稠油攜砂能力較強(qiáng)，油井出砂問題十分普遍。124口油井中，出砂井72口,占總井?dāng)?shù)的58%。油井大量出砂，使得油井檢泵頻繁，影響油井產(chǎn)量，同時也造成了區(qū)塊套管損壞井?dāng)?shù)不斷增加，使油井帶病生產(chǎn)，甚至關(guān)井，嚴(yán)重影響了區(qū)塊的開發(fā)效果。為提高區(qū)塊開發(fā)效果，洼60斷塊實(shí)施二次開發(fā)，部署水平井18口，因此需要對水平井防砂方式進(jìn)行研究與優(yōu)選，延長水平井正常生產(chǎn)周期，保證二次開發(fā)的順利實(shí)施。

1 洼60斷塊水平井防砂方式優(yōu)選

中國石油遼河油田分公司（以下簡稱遼河油田）水平井完井方式主要有篩管防砂完井、套管射孔完井、下打孔套管完井、礫石充填完井、裸眼完井5種。適用于水平井防砂完井的僅有篩管防砂完井、礫石充填完井和復(fù)合射孔防砂完井3類，由于礫石充填完井適用于粉砂、細(xì)粉砂油藏，且完井成本較高，而復(fù)合射孔防砂完井在水平井防砂完井上還不成熟，因此選擇篩管防砂完井為該區(qū)塊主要防砂方式。目前，遼河油田水平井的防砂篩管主要包括割縫篩管、彈性篩管、梯縫篩管、燒結(jié)濾網(wǎng)篩管4種類型，均在不同類型油藏上獲得了成功的應(yīng)用，其技術(shù)適用性見表1。

利用研制的水平井篩管防砂模擬實(shí)驗(yàn)裝置，對這4種篩管在洼60斷塊的適用性進(jìn)行了評價，包括：流通性能、擋砂性能和抗堵塞性能等參數(shù)。優(yōu)選出適用于洼60斷塊的防砂篩管。

表1 不同類型的水平井防砂篩管

1.1 水平井篩管防砂模擬實(shí)驗(yàn)裝置

水平井篩管防砂模擬實(shí)驗(yàn)裝置采用模擬井筒與實(shí)際井筒直徑尺寸完全一致，能夠模擬近井地層的流動情況及水平井篩管防砂方式完井的生產(chǎn)過程。能夠模擬并檢測在不同參數(shù)下水平井防砂篩管對油井產(chǎn)能的影響，檢測出各種防砂篩管的流通性能、擋砂性能、抗堵塞性能等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)防砂篩管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，篩管防砂材料的優(yōu)選和防砂效果的評價，從而為防砂新技術(shù)的研發(fā)提供支持和保障[2-4]。該套裝置包括：供液系統(tǒng)、配液系統(tǒng)、混砂系統(tǒng)、模擬井筒、液固分離系統(tǒng)、儲液系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)[5]，如圖1所示。

圖1 稠油熱采防砂模擬系統(tǒng)示意圖

1.2 實(shí)驗(yàn)材料的選擇和配置

選擇洼60斷塊沙三段巖樣來進(jìn)行地層砂粒度測試，測試結(jié)果見表2。

表2 洼60斷塊實(shí)際地層砂數(shù)據(jù)表

根據(jù)測試結(jié)果，繪制該區(qū)塊粒度組成累計(jì)分布曲線(圖 2），并進(jìn)行回歸。

根據(jù)修正后的曲線可回歸出實(shí)驗(yàn)砂的配置比例見表3。

根據(jù)前期區(qū)塊井溫測試結(jié)果，洼60斷塊吞吐周期地層平均溫度為160℃，查閱該區(qū)塊原油黏溫曲線，160℃時區(qū)塊平均原油黏度為93 mPa·s，選擇實(shí)驗(yàn)流體黏度為100 mPa·s。

圖2 洼60斷塊地層砂累計(jì)分布曲線修正圖

表3 實(shí)驗(yàn)砂配置數(shù)據(jù)表

1.3 選擇篩管

由油藏方案得知，本次部署的水平井均選用Φ177.8 mm篩管完井，因此分別選取割縫篩管、彈性篩管、梯縫篩管、燒結(jié)濾網(wǎng)篩管4種篩管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，篩管型號見表4。

表4 實(shí)驗(yàn)篩管數(shù)據(jù)表

實(shí)驗(yàn)步驟:①沉砂過濾罐、儲液箱注滿試驗(yàn)流體；根據(jù)模擬的完井情況將主體外孔進(jìn)行選擇性封閉；②將模擬套管與模擬地層內(nèi)層之間的環(huán)空裝滿所需的地層砂；③將試驗(yàn)流體加滿主體裝置；蓋好上蓋；④設(shè)置流體的流量，開始進(jìn)行試驗(yàn)，并采集數(shù)據(jù)；⑤試驗(yàn)完成后，將流體的流量設(shè)為零，關(guān)閉控制箱的電源開關(guān)及驅(qū)動開關(guān),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,清理試驗(yàn)裝置。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 篩管出砂量測試結(jié)果分析

分別記錄5 L/min、10 L/min流量下，240 min后4種不同篩管的出砂量（圖3）。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到以下結(jié)論：①相同擋砂粒徑的篩管，實(shí)驗(yàn)流速越大，出砂量也越大;②擋砂粒徑為0.25 mm的割縫篩管，出砂量最大，不能夠滿足區(qū)塊防砂要求;③其他3種篩管出砂量基本相當(dāng)，梯縫＞彈性＞燒結(jié)濾網(wǎng)。

2.2 篩管驅(qū)替壓力測試分析

圖3 4種不同篩管不同流速下出砂量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖

將4種篩管在同樣的流體、地層砂和驅(qū)替條件下得到的壓力和時間的關(guān)系數(shù)據(jù)繪制在同一坐標(biāo)系中,得到驅(qū)替壓力與驅(qū)替時間曲線(流速為10 L/min),如圖4所示。

圖4 4種篩管驅(qū)替壓力隨時間變化關(guān)系圖

在驅(qū)替壓力與驅(qū)替時間曲線中，壓力上升快的篩管抗堵塞性能較差，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同條件下，燒結(jié)濾網(wǎng)篩管壓力隨驅(qū)替時間上升最快，因此最容易堵塞，彈性篩管、梯縫篩管抗堵塞性能相當(dāng)。因此燒結(jié)濾網(wǎng)篩管不能夠適應(yīng)洼60斷塊的防砂需求。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，洼60斷塊最適宜的篩管類型為0.15 mm彈性篩管，篩管流通性能、擋砂性能、抗堵塞性均能滿足區(qū)塊防砂需求。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2014年—2015年利用該實(shí)驗(yàn)方法對洼60斷塊新鉆水平井進(jìn)行了防砂方式的優(yōu)選，截至2016年3月均為篩管出砂和堵塞現(xiàn)象，防砂成功率達(dá)到了100%，有效地提高了防砂篩管的應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

根據(jù)遼河油田洼60斷塊的油藏出砂特點(diǎn)，利用研制的水平井防砂模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對不同篩管擋砂性能進(jìn)行了評價實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出該區(qū)塊水平井的最適宜的防砂方式，防砂成功率達(dá)到100%，有效地提高了方案設(shè)計(jì)和單井應(yīng)用的針對性。