出砂油田钻完井工程优化设计研究与应用

夏进军

(中油辽河油田公司,辽宁盘锦 124010)

出砂油田钻完井工程优化设计研究与应用

夏进军

(中油辽河油田公司,辽宁盘锦 124010)

XX油田经过多年开发生产,由于地质原因和工程原因,造成该油田生产出砂较为严重,新井生产效果较差,油层动用程度较低。近几年来,随着钻完井工艺及其配套技术不断地发展并成熟化,通过优化钻完井工程设计,较好地解决了该油田出砂严重的问题,新井产量较以前提高35%左右。目前该完井技术已成为油田挖潜的重要手段,具有极大推广价值。

钻完井工程 出砂 优化设计

稠油出砂冷采需要优选适合的完井方式,满足激励地层出砂,降低油流阻力和延长清砂作业周期的需要。根据XX油田开发工作可行性研究,该油田进行排砂冷采,以提高油井产量。油井完井工程是油田开发最重要的环节之一,它直接影响油层潜在产能的充分发挥和配产指标的完成;因此,必须高度重视完井工程的研究,选择最佳的完井方式、沉砂口袋、套管尺寸和射孔方式,建立一条油层和井筒之间的高效畅通的油流通道。

1 主要做法

1.1 优选完井方式

通常,完井方式包括裸眼完成,套管射孔完成,衬管完成和砾石充填等方式。可根据不同的油层条件和开采方式进行合理的选择。裸眼完井一般适用于岩石强度较高的碳酸盐地层,衬管完井和砾石充填完井一般用于胶结疏松的砂岩油藏(属于先期防砂完井范畴),而射孔完井适用于绝大多数油井,对油层条件、井别类型、开采方式以及长期生产过程中的增产措施和维修作业具有最广泛的适应能力。

通过90年代稠油冷采技术的深入研究和现场试验,对于原来认为必须采用防砂完井的疏松砂岩油藏,采用套管射孔完井也取得成功。在加拿大以及世界上众多的未胶结砂岩油藏的开发中,套管完井成为最优的选择。结合油层条件,通过合理选择射孔参数和生产压差,充分利用稠油粘度高、携带能力好的优势,激励地层出砂,实现冷采排砂采油可以大幅度提高油井产量,又可以降低完井成本和避免高昂的热采费用,使油田开发经济效益显著提高。

根据上述研究,XX油田具备稠油冷采的基本条件,原则上以套管射孔完成方式为宜,但对出砂极为严重的油井也不排除防砂完井方式(如割缝衬管或压裂充填完井方式)。此外,对射孔工艺参数还应进行优化选择,才能充分发挥这种完井方式的最大效能。

1.2 优化沉砂口袋设计

为了减少油井生产过程中频繁地冲砂作业,难免会对油层造成伤害,冲砂技术难度较大。为减少冲砂作业次数和地层损害,在钻完井过程中考虑留下必要的沉砂口袋。沉砂口袋的长度如果过长,会增加钻井成本,如果过短,又起不到作用,所以应加以优化确定。

不同长度的沉砂口袋可以容纳不同的沉砂量,对于油井生产初期或重新起动时含砂量很高的情况,在较短的时间内就可能将口袋填满,这时应采取措施清砂。为延长清砂作业周期或考虑后期热采的需要,确定留100m沉砂口袋。100m(7in套管)口袋体积为2.5m3,考虑2/3以上的砂粒随原油一道采出,井底沉砂量为2.5m3/井·半年,适当的留有余地可以保证冲砂周期近半年到1年,由此保证较小的冲砂洗井工作量,减少影响油井的正常生产。

1.3 优化套管尺寸

XX油田原油粘度大,流动性差,对选择油、套管尺寸而言,主要矛盾是流动阻力过大,因此原则上应选择大尺寸油管和套管。国外排砂冷采普遍采用3in1/2”油管,建议选用3in1/2”或4in油管。油层套管的尺寸首先取决于油井的产能,单井设计产能为30～40m3/d。还要考虑今后长期采用的采油方式和油井后期要进行的增产措施等因素。

目前该油田大部分井均为7in套管,根据国内外稠油冷采的经验,7in套管可以满足稠油冷采生产需要,并具有技术优势。只有大套管才能配套应用大直径油管进行螺杆泵采油,以便大幅度的降低油砂混合物的流动摩阻,提高举升效率,实现稠油出砂冷采;大直径套管有利于实现较大射孔完井,尽量增大油流面积,减少流动阻力和地层伤害;并且更有利于激励地层出砂,为真正实现出砂冷采创造必要的条件;大直径套管有利于今后的套洗、冲砂等作业,减少事故风险。

1.4 优化射孔方式

按稠油冷采的技术思路,XX油田采用套管射孔方式完井,如何最大限度地发挥射孔完井的效能,必须结合该油藏的地质条件对射孔工艺进行优化。

目前,常用的射孔方式有两种,即平衡射孔和负压射孔。前者让井筒液柱压力等于或略大于地层孔隙压力,而后者却使液柱压力低于地层压力。负压射孔与平衡射孔相比,具有较多的技术优势,既可以彻底清洗弹孔,又能降低射孔过程对油层的伤害,能显著的提高油井产量,因此应用越来越广泛,但操作较复杂,费用也高。针对XX油田油藏及生产井的实际情况,以及为今后长期排砂冷采创造良好的地层条件,原则上推荐采用油管传输负压射孔方式,但是由于地层胶结十分疏松,很容易出砂,故负压差不宜过大,需要加以优化和严格控制。

2 效果分析

根据以上思路和做法,通过优化完井方式、沉砂口袋、套管尺寸和射孔方式,XX油田实施的23口新井平均日产油水平15t,较以前提高35%左右,累计增产原油5216t。实施的新井在一定程度上降低了该油田以往出砂严重、产量低的特点,很大程度上改善了油田开发效果,为XX油田连续稳产做出了重要贡献。

3 结语

(1)完井方式优化是解决稠油油田油井出砂的重要途径,而且具有较好的可行性,操作性比较强。

(2)不断加深对出砂油井出砂规律认识,找准潜力所在,是设计高效完井方式的关键。

(3)完善配套的钻井、完井和采油新工艺是保证出砂油井后期高效持久生产的重要手段。

[1]熊友明,等.砂岩地层完井方式的选择.石油钻探技术[J],1996(01)．

[2]刘向君,等.完井方式对砂岩油藏临界生产压差及产能的影响研究.钻采工艺[J],2007(03)．

[3]左星.油气井出砂预测方法综述.西部探矿工程[J],2006(12)．

夏进军,男,2012年毕业于东北石油大学地质工程专业,现从事油田钻采工艺研究。