浅层特稠油砂岩油田的防砂

2014-03-21克拉玛依红山油田有限责任公司

油气田地面工程 2014年7期

克拉玛依红山油田有限责任公司

浅层特稠油砂岩油田的防砂

刘冬冬李建勇唐宇习杰刘世国克拉玛依红山油田有限责任公司

新疆油田红003井区砂岩、砂砾岩储层开发于2010年，通过对出砂机理的研究，得出影响红003特稠油油藏出砂的主要地质因素为储层胶结强度和地质构造；影响出砂的主要开采因素为油井注蒸汽的开发方式和生产过程中的含水上升。通过软件的数值模拟和实尺寸装置的物模试验，得出以绕丝筛管砾石充填为主、精密微孔滤砂管为辅的适合该油田的防砂工艺。进行了29口井的防砂试验，大大延长了油井的生产周期，节省了修井费用，解决了红003特稠油的出砂问题。

砂岩油层；出砂预测；胶结强度；防砂

油井出砂会对油井正常生产造成一系列不利影响。砂岩、砂砾岩油井基本都存在出砂现象，而针对浅层特稠油砂岩油层防砂工艺的研究缺乏系统性，防砂决策多为被动防砂。新疆油田红003井区砂岩、砂砾岩储层开发于2010年，主力油层平均埋深为453m，地面原油密度平均为0.962 g/cm3；50℃地面脱气原油黏度平均为6 239mPa·s，孔隙度平均25.9%，渗透率平均847mD。红003井区处于蒸汽吞吐开发初期，油井出砂问题日趋严重。若大面积注汽开发，地层强度会进一步降低，同时由于特稠油的携砂能力更强，该区后续将可能面临非常严重的出砂问题。

1 出砂机理及出砂预测

1.1 出砂机理

砂岩层的出砂与岩石的强度有直接的关系。砂岩的强度主要取决于砂粒间胶结物的强度，而不取决于砂粒矿物的强度。红003浅层特稠油油藏埋藏比较浅，成岩性差，地层胶结疏松，胶结强度低。通过岩芯应力实验，测得h9023井岩芯内聚力仅为0.68MPa，内聚力比较小，胶结疏松，开采时容易出砂。

蒸汽吞吐生产时，高温水及蒸汽溶解了颗粒间的泥质胶结物以及沥青胶质，使得地层的胶结强度降低；同时在含水达到60%以上时，地层骨架会发生坍塌性破坏，导致大量出砂。研究表明，原始情况下地层岩石弹性模量为104MPa数量级，当含水量增大后，弹性模量迅速降低为103MPa数量级；原始情况下地层岩石泊松比值约为0.25～0.4，当含水量超过10%～20%后，其值可增大到0.5，就会形成出砂。

1.2 出砂预测技术

1.2.1 声波时差法

利用地层声波时差Δt这一临界值进行出砂预测，Δt＜295μs/m，不易出砂；Δt＞395μs/m，地层极易出砂；295μs/m≤Δt≤395μs/m，地层可能出砂，应考虑防砂。红003试验井声波时差统计见表1，由表1可以看出红003井区易出砂。

表1 油井声波时差统计

1.2.2 油井出砂临界生产参数法

当一口井在采出流体时，出砂与油井的生产参数有关。一口井开始出砂的生产参数称为井的出砂临界参数，主要包括：极限生产压差和临界采液强度。

各井不同井段的极限生产压差如表2所示。

表2 极限生产压差统计

各井不同井段的临界采液强度如表3所示。

由极限生产压差和临界采液强度的计算结果可以看出：红003井区极限生产压差在0.85 MPa左右，临界采液强度最小值为0.54m3/d·m，临界参数都很低，油井易出砂，应考虑采用先期防砂完井，同时在生产的过程中要控制好生产压差和产量。

表3 临界采液强度统计

2 防砂工艺优化

2.1防砂技术优选

防砂优选的数学模型综合考虑了油藏、地质、完井等因素，对所有的防砂方法做出评价。考虑到影响防砂方法的因素很多，技术评价模型采用了综合模糊评判的方法。引入隶属系数和隶属度计算各防砂方法对井的适应性，最后可得到各种防砂方法的评判因子，根据评判因子优选出防砂方法，如表4所示。利用软件对不同防砂方式进行模拟比较，可以得出：红003井区特稠油油藏最佳防砂完井方式为绕丝筛管砾石充填完井，其次为精密微孔复合滤砂管防砂。

表4 防砂方法优选所考虑的因素及分级

在液体黏度相同的条件下，绕丝筛管砾石充填压力损失最小，预充填衬管压力损失最大，精密微孔滤砂管介于其中。在液体黏度不同的条件下，不同防砂管均表现出随着液体黏度越高，其压力损失越大的现象。通过物模试验可以看出，红003特稠油直井防砂可采取以绕丝筛管砾石充填为主，精密微孔滤砂管为辅的防砂工艺。

2.2防砂施工参数优化设计

2.2.1 机械防砂管挡砂精度设计

挡砂精度是机械防砂筛管的重要参数，目前国内外常用的设计方法有Corly&Wagner法、Wilson&Gill法等。

经过现场试验，进行优化设计，采用下式计算缝宽，可以满足现场需求。

当d50≥0.08mm时，W=0.1366×ln d50+ 0.418 7；

当d50＜0.08mm时，W=d50

2.2.2 充填砾石选择

Saucier方法是现场普遍使用的砾石尺寸选择方法。Saucier建议采用工业砾石的粒度中值为防砂井地层砂粒度中值的5～6倍；当原油黏度大、含水低时，携砂开采有利于提高产量，砾石尺寸可以采用地层砂粒度中值的6～8倍。红003特稠油油藏现场实际使用砂粒度中值为地层砂5～6倍的砾石，应用效果较好。

3 现场应用

红003特稠油井防砂工艺首选绕丝筛管砾石充填防砂工艺，其次应用精密微孔滤砂管防砂技术。2011年至今，红003井区施工砾石充填防砂工艺2井次，精密微孔滤砂管防砂技术27井次，防砂施工一次成功率100%。截至到2013年5月，防砂井有效生产期最长已经超过600天，目前仍正常生产，从油样分析的结果中也未发现出砂现象，红003特稠油出砂问题得到有效的解决。