SK—65H井完井工艺优化

2014-04-07常元昊段志刚兰冰芯

油气田地面工程 2014年9期

关键词：筛管砂粒防砂

常元昊段志刚兰冰芯

1西南石油大学石油工程学院 2江苏油田工程院采油工艺研究室

SK—65H井完井工艺优化

常元昊1 段志刚2 兰冰芯1

1西南石油大学石油工程学院 2江苏油田工程院采油工艺研究室

SK—65H井位于哈萨克斯坦西北部的Sazankurank油田，是一口评价稠油动用的水平试验井。防砂完井方法有割缝筛管防砂完井、精密微孔筛管防砂完井、裸眼预充填砾石筛管完井、衬管外化学固砂完井、管内砾石充填防砂完井等10余种完井方式。综合考虑各种完井防砂方法的优缺点以及现场的技术装备情况，确定该井水平段以上采用套管注水泥固井，水平段采用悬挂割缝筛管的防砂完井方式。针对SK—65H井从防砂、热采以及管柱下入可行性等方面进行充分的论证，优选了割缝筛管的完井方式，并优化了完井工艺，为完井的顺利实施提供了技术支持。

水平井；稠油；热采；出砂；完井工艺

1 油井概况

SK—65H井位于哈萨克斯坦西北部的Sazankurank油田，是一口评价稠油动用的水平试验井。该井设计垂深516m，水平段长200m，全井长927m，造斜点310m，最大井斜角90°，最大狗腿度为28°/100m，三开井眼直径为215.9mm。目标砂体为高孔、高渗储层，油藏温度23～27.3℃，属正常的温度、压力系统。地面原油密度0.917～0.984 5 g/cm3，50℃时的动力黏度最大为1 421mPa·s，需要注蒸汽开采。

2 完井设计难点

综合分析SK—65H井的油藏以及井身设计情况，认为该井的完井设计存在以下难点：

（1）该区块岩性疏松，相邻区块油井生产中均有出砂现象，完井需考虑防砂的要求。

（2）该区块原油黏度大，在地层中流动困难，需注蒸汽开采，完井管柱要考虑热采的要求。

（3）该井埋深浅、狗腿度大，完井管柱在下井过程中，下行阻力可能大于管柱重力的垂向分力，造成下井困难，需要进行完井管柱安全入井的可行性分析。

3 完井工艺优化

3.1 防砂完井

3.1.1 完井方式

该区块的储层孔隙度为33%～36%，泥岩声波时差为340～430μs/m，相邻区块油井生产中均有出砂现象。通过“C”公式法计算表明，当生产压差大于0.8MPa时，地层将会出砂。因此，该井完井需要考虑防砂的要求。

防砂完井方法有割缝筛管防砂完井、精密微孔筛管防砂完井、裸眼预充填砾石筛管完井、衬管外化学固砂完井、管内砾石充填防砂完井等10余种完井方式。综合考虑各种完井防砂方法的优缺点以及现场的技术装备情况，确定该井水平段以上采用套管注水泥固井，水平段采用悬挂割缝筛管的防砂完井方式。

3.1.2 筛管参数

按公式（1）计算泵的理论排量。

式中QtL为泵的理论排量（m3/d）；QL为预测的日产液量（m3/d）；ηp为实际泵效（%）。

由于该井是新井投产，考虑到其能量充足，投产初期ηp取85%，计算得QtL为12.3m3/d；在生产中后期，考虑到一定的含水，预计QtL不会超过60 m3/d。因此，投产期间，采用Ø73 mm的油管能满足生产要求。由于该区块普遍采用螺杆泵生产，根据油管、泵、套管的匹配关系以及注蒸汽热采的需要，优选外径139.7mm、壁厚9.17 mm、材质为TP110H的筛管。

研究表明，砂粒在缝眼外形成“砂桥”的条件是：割缝宽度不大于占累计重量10%的对应砂粒直径的2倍，即e≤2dl0。该式表明：占砂样总重量为90%的细小砂粒允许通过缝眼；占砂样总重量为10%大直径的骨架砂不能通过，被阻挡在筛管外面形成具有较高的渗透率的“砂桥”。该区块的砂粒dl0≈0.1～0.25mm，因此选择缝宽为0.4mm。

筛管在保证强度的前提下，还需要足够的流通面积。割缝筛管过流面积一般取筛管外表面积的2%～6%，根据该区块的生产情况，确定完井筛管过流面积为2%。

直缝是最早开发的一种缝型，容易堵塞砂粒。梯型缝从管外至管内都是由角度较小的梯形、过渡圆弧和角度较大的缝依次连接构成的，外层的角度为较小的微梯形，由于角度很小，降低了液流对缝口的磨损速度，管壁内层较大角度的梯形缝可使缝腔保持畅通，具有很好的“自洁”能力。因此，该井筛管选择梯型缝。

SK—65H井设计垂深为528m，筛管的抗外挤压力为13.2MPa，取1.5的安全系数，则筛管的抗外挤强度选择为大于19.80MPa。

3.2 热采完井管柱

热采井井下管柱受热伸长产生受轴向压力，遇冷收缩产生受轴向拉力。当管柱的内应力超过钢材的屈服极限时，将损坏完井管柱。为了解决这一问题，现场一般在完井管柱上安装热力补偿器。热力补偿器的作用是允许套（筛）管具有一定轴向伸缩变形量，将套（筛）管内应力值控制在屈服极限范围之内，防止完井管柱的损坏。

该井水平段长200m，考虑到生产后期控水生产的需要，因此在水平段的中部放置2个热采分段管外封隔器。由于该井需要注蒸汽开采，因此在封隔器的两端均安置了热力补偿器。具体完井管柱结构为：Ø139.7mm引鞋（下深885m）＋Ø139.7mm洗井总成＋Ø139.7 mm筛管9根＋热力补偿器＋Ø139.7mm短套管1根＋扶正器1个＋Ø139.7mm热采分段管外封隔器2个（785m左右）＋扶正器1个＋Ø139.7mm短套管1根＋Ø139.7mm筛管9根＋热力补偿器＋Ø139.7mm套管13根＋Ø139.7mm短套管 1根＋Ø139.7 mm×244.5 mm悬挂封隔器（630m）＋钻杆（至井口）。

图1是当井底注汽温度逐渐升高，长度为200 m的管材轴向伸长量。该井悬挂封隔器和热采分段管外封隔器之间的管柱长度为150m左右，注汽温度取300℃，计算安装在该段管柱的热力补偿器的伸缩距离为0.6m～0.8 m。热采分段封隔器下端筛管长100m，安装在该段管柱的热力补偿器的伸缩距离应大于0.3m～0.4m。