单层砾石充填防砂工艺在渤海油田修井作业中的应用
2013-12-01赵海雷中海油能源发展股份有限公司监督监理技术分公司天津300452
赵海雷 (中海油能源发展股份有限公司监督监理技术分公司,天津300452)
赵亭亭 (渤海钻探第二钻井工程分公司,河北 廊坊065007)
目前,除少数油田外,渤海地区大多数油田地层普遍具有地层压力匮乏、漏失大和出砂严重等特点,许多前期未采取防砂措施或因其他原因需要修井的老井都需要进行防砂作业。单层砾石充填防砂技术是目前国内外开发疏松砂岩油藏最有效的防砂方法之一[1]。下面,笔者对单层砾石充填防砂工艺在渤海油田修井作业中的应用进行了探讨。
图1 外层管柱结构图
图2 内层管柱结构图
1 施工工具的结构及功能
1.1 外层管柱
外层管柱主要由顶部封隔器、磨铣延伸筒、充填滑套、滑套密封筒、下部延伸筒、安全剪切接头、盲管、绕丝筛管和锚定密封等工具组成 (见图1),各组成部分的具体作用如下:①顶部封隔器。隔离防砂管柱,分隔生产管柱和上部油套管环空。②磨铣延伸筒。用于配长,在特殊情况下可割开取出防砂管柱。③充填滑套。充填工具插入防砂管柱后,滑套打开,进行充填作业,完毕后,拉出充填工具,滑套关闭。④滑套密封筒。与密封模块配合封闭充填服务工具与防砂外管柱环空。⑤下部延伸筒。延长滑套下部的长度。⑥盲管。用于配长。⑦绕丝筛管。阻挡砾石和地层砂,起过滤作用。⑧锚定密封。插入桥塞内部的密封筒内封隔油套环空。
1.2 内层管柱
内层管柱主要包括顶部封隔器座封工具、循环孔、砾石充填孔、密封短节、单流阀和滑套开关工具等,各组成部分的具体作用如下:①顶部封隔器座封工具。通过液压作用座封顶部封隔器。②循环孔。砾石充填过程中携砂液的返出通道。③砾石充填孔。顶部封隔器座封、试挤、循环等作业时液体的通道。④密封短节。与外层管柱的顶部封隔器密封筒、滑套密封筒等配合,在不同的位置实现顶部封隔器的座封、试挤、循环、反循环和验充填等作业。⑤单流阀。液体在此处只能向上走不能向下走,携砂液经此处可循环出井。⑥滑套开关工具。经过充填滑套时,向下打开滑套,向上关闭滑套。
2 工艺参数的确定
2.1 砾石直径
利用Saucier公式确定砾石直径[2]:
式中,D50为设计砾石的粒度中值,mm;d50为地层砂样粒度中值,mm。
2.2 充填排量
为了保证砾石顺利充填到地层中,携砂液必须有足够的砾石携带能力,其除了取决于携砂比和携砂液黏度外还取决于充填排量。在砾石充填的过程中,应使每个孔眼都接近临界流速。砾石开始充填时,所需的排量最大,当下部孔眼填满,井筒逐渐被充填砂掩没时,所需排量逐渐减小[3]。考虑到渤海油田老井地层存在压力匮乏、漏失较大等特点,一般通过循环测试,选择1个在井口压力不高、有一定环空压力基础上较大的排量值。
3 携砂液的选用
砾石充填防砂工艺要求携砂液具有很强的携砂能力且不能中途脱砂形成砂桥,应具备低滤失、低摩阻、破胶时间短、破胶彻底和易于返排等特点。同时,根据渤海油田馆陶组地层薪土含量高的特点,要求携砂液具有良好的稳定黏土膨胀性能和减少水锁、利于返排特性。由于水基胍胶携砂液的携砂能力可达90%以上且满足满足其他性能要求,因而可以将水基胍胶携砂液应用于砾石充填防砂工艺施工中。
4 施工步骤
单层砾石充填防砂工艺的具体操作步骤如下:①下入沉砂封隔器;②井口组装外层防砂管柱和内层服务工具,组装完成后下钻;③将锚定密封插入沉砂封隔器;④座封顶部封隔器;⑤在正、反循环位置做正、反循环测试和挤注测试;⑥砾石充填;⑦反循环冲砂;⑧检验砾石充填的质量。
5 现场应用效果
目前,单层砾石充填防砂工艺已在渤海油田众多老井的修井作业中得到了成功应用。以CB-A25井为例,该井是一口投产近20年的老井,2009年5月24日,该井因出砂无液产出关井,关井前日产液113.4m3,日产油18.0m3,日产气0.098×104m3,含水84.1%。2012年6月经过对该井的2个油层段进行单层砾石充填防砂作业并再完井后,日产液332m3,日产油125m3,含水62%,取得了很好的效果。
6 结论与建议
(1)单层砾石充填工艺具有结构简单、操作方便等特点,适用于地层压力匮乏、漏失大和出砂严重的老井修井作业中。
(2)现场作业时,应根据渤海油田地质特点和现场作业情况确定合理的砾石直径和充填排量等工艺参数,同时选择水基胍胶携砂液应用于砾石充填防砂工艺施工中。
(3)目前实施单层砾石充填工艺的工具结构存在一定不足,无法在砾石充填作业完成后对充填滑套关闭后的密封效果进行检验,为此可在砾石充填孔和滑套开关工具之间加入滑套关闭工具 (只能关不能开),这样就能够在上提关闭滑套后于充填位置检验滑套关闭密封性。