克拉玛依油田九8区稠油防砂配套技术应用

2018-05-30王振明

精细石油化工进展 2018年2期

王振明

新疆油田新港公司，新疆克拉玛依 834000

克拉玛依油田九8区齐古组浅层稠油油藏位于九区西北部[1-3]，油藏中部平均埋深约170 m，平均有效厚度14.3 m。胶结类型为孔隙接触式，胶结物类型以泥质为主，油层结构疏松，储层岩性以中细砂岩为主，粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩次之，碎屑颗粒粒径一般0.05～15 mm之间，平均孔隙度31%。原油黏度1 000～4 500 000 mPa·s，原油密度0.954 6 g/cm3。油层易汽窜、出砂，常规开采产量低，经济效益差[4-5]。为了提高区块开采效果、提高储量的动用程度，笔者优选防砂工艺,制定了一系列补孔、解堵、防膨、抽稠的综合治理工艺措施，在现场应用中取得了良好效果。

1 防砂配套技术的应用

针对稠油出砂油藏防砂中存在的易造成油层伤害、防砂管堵塞、成功率低问题，经调研与论证，确定了以油层保护、油层处理、防砂工艺改进等为研究重点，初步制定优化射孔参数，采用抽汲、混排或气举解堵工艺，排除井筒周围的泥浆污染和黏土矿物，采用活性降黏剂降低井筒附近稠油区原油黏度，水平井防砂管采用耐高温、抗腐蚀、过滤精度高、泄油面积大的精密微孔滤砂管管内砾石充填防砂[6-7]，防砂工艺采用高压充填或热采丢封管柱。

1.1 射孔参数的优化

稠油出砂油藏在常规射孔上要求大孔径、高孔密、高深度、泄油面积大，不重复射孔，有利于防砂措施。结合稠油油藏射孔弹的应用，利用“射孔优化设计软件”和生产实际数据对YD102、YD127、YD89 3种射孔枪弹进行优化选择，根据计算结果确定相应的射孔参数：127枪，127弹，16孔/m。水平井采用定向射孔工艺，下相位180°，4排布孔，127枪，127弹,孔密16孔/m，防止水平段上部地层坍塌出砂。

1.2 排除近井地带污染

射孔后，下抽汲管柱，直井选用混气排液或气举的方式；水平井选用抽汲排液，防止压差过大造成地层坍塌。再利用防膨液或低密度卤水将井筒冲洗干净，为防止起管柱过程中地层吐砂，防砂管柱下不到位，采取边起边灌防膨液，保持地层压力平衡。

1.3 井筒附近稠油降黏

根据九8区齐古组浅层稠油特点，通过多次室内试验，自主研究了活性稠油降黏剂，其主要物质组成为甲基丙烯酸十八酯、二乙烯丙苯和乙酸乙烯酯，现场使用降黏率可达85%。活性降粘剂对稠油具有很好的适应性，降黏率高，防止黏土膨胀，不会造成油层二次伤害，一般处理半径1.5 m，确保开井后油流畅通，有利于井筒远处的稠油向井底流动。

1.4 管内砾石充填防砂

1.4.1工艺原理

该项技术是将不锈钢绕丝筛管下入油层部位，再在筛管环空内充填高质量、高渗透的石英砾石，形成充填砾石阻挡地层砂、筛管阻挡砾石的多级挡砂屏障，达到油井防砂的目的。该工艺具有对油层伤害小，防砂后油井产量高，防砂效果好等优点。

1.4.2工艺管柱及特点

水平井管内砾石充填工艺管柱由充填工具、水平井绕丝筛管、丝堵等组成。具有以下特点：充填层渗透性好，产生的附加压降小，能最大程度发挥水平井产能；克服了滤砂管因粉细泥质砂堵塞而使油井产能下降的问题，通过配合前期油层处理,使油井长期稳产高产；采用一次管柱完井技术，施工周期短；工具性能可靠，完全能满足各类水平井砾石充填的要求。

2 稠油开发配套技术探讨

2.1 注汽井防砂工艺探讨

2.1.1不动管柱二次充填工艺

热采注汽井上[8-10]，第一级挡砂屏障受外来高速注入的蒸汽、注汽前挤注热采处理药剂作用力，其遭受破坏的机率更高、更迅速；在回采过程中，充填砾石、地层砂与黏土颗粒组成的混合物被地层流体携带进入井筒，堵塞防砂通道，导致渗流阻力增大，严重地响了注汽后油井的产能。

治理方案：1)起防砂管柱重新防砂。投资大，占井周期长，注汽井热损失大，作业成本高。2)不动防砂管柱二次充填防砂。在现有管柱条件下，下专用工具重新打开充填工具通道挤压充填人工砂，该工艺克服了第一套方案的缺点。施工工艺见图1。

图1 不动管柱二次充填施工工艺

2.1.2二步法防砂工艺

对于稠油热采井充填砾石流失的情况，采用地层分段预充填高温涂料砂和石英砂，利用高温涂料砂封口，提高砂墙的稳定性；井筒再采用循环充填二次防砂工艺，防止注汽过程中套管内的人工挡砂屏障流失。

2.2 前期注入CO2，改善蒸汽吞吐效果

CO2吞吐与蒸汽吞吐配合应用[11-12]，工艺相对简单，见效快，所以这种方法在国内如胜利、中原、辽河等应用的较多,积累了宝贵的经验。

CO2吞吐采油机理比较复杂，CO2吞吐作为一种增产措施,除了有利于提高采油速度和采收率之外,CO2还与原油作用,破坏原油中的胶质、沥青质等重质组分的溶解平衡,降低油层的渗透率。

在吞吐过程中，其增油机理[13]主要体现在以下几个方面:

1)膨胀机理。原油溶解CO2后，由于随着注入体积的增加和地层温度的上升，使地下原油体积不断膨胀，使孔隙压力升高，不但增加了地层的弹性能量，也极大降低了原油流动过程中毛管阻力和渗流阻力，有利于膨胀后剩余油脱离地层水及岩石表面的束缚，变成可动油，从而增加油井产量。

2)降黏机理。在注入CO2吞吐开发过程中，将CO2注入油层后，在地层温度及注汽温度下，CO2快速气化，且极易溶于原油，并能大幅降低原油黏度。

3)降低油水界面张力。CO2在油中溶解度比水中的大3～9倍。水中CO2促使岩石颗粒表面的油膜破裂并冲洗，同时又尽可能保护注水膜。因此，当油水界面张力(σ)很小时，积聚的残余油滴在孔隙通道内自由移动，提高油相渗透率；由于注入CO2后，油水界面张力降低，使原油和水的流度趋于接近，改善了油水流度比，提高了原油采收率。

4)改善储层渗透率。CO2溶于水后略呈酸性，与地层基质相应地发生反应，酸解一部分杂质，尤其在碳酸盐岩中能将部分岩石溶解，生成易溶于水的碳酸氢盐，提高碳酸盐岩层的渗透性。另外，在CO2注入和返排过程中，在一定压差下，一部分游离气对油层的堵塞物具有较强的冲刷作用，可有效疏通因二次污染造成的地层堵塞。

5)萃取和汽化原油中轻质烃。轻质烃与CO2间具有很好的互溶性，当压力超过一定的值(此值与原油性质及温度有关)时，CO2能使原油中的轻质烃萃取和汽化，这种现象对稀油表现得尤为突出。脱气原油注CO2后闪蒸实验结果见表1。

表1 脱气原油注CO2后闪蒸实验结果

从表1可见，当溶于原油中CO2越多，浸泡时间越长，闪蒸后原油中沥青质含量越高，这说明原油中越来越多的轻质组分被CO2萃取和汽化。

6)减小原油密度。CO2溶于原油后，减小了原油密度，使原油易流动；原油中溶解CO2后，原油密度变小，使重力对原油的影响变小，原油易沿压差方向流向井底。因此，使CO2吞吐在稠油油田、断块油田、高含水油田得到了越来越广泛的应用。CO2吞吐与空白注汽对比见表2。

表2 CO2吞吐与空白注汽对比

从表2看出，只采取空白注汽不能有效开采油层深部原油，波及面积小，利用率低；而采用蒸汽辅助CO2化工措施能够在高温蒸汽的前沿对地层进行预处理，提高蒸汽吞吐的实施效果，降低蒸汽的热损耗，增加蒸汽的扫油面积。

采取CO2吞吐采油，能够降低原油黏度，提高原油的流动性，同时膨胀原油体积，将残余油从孔隙体积中排出，利于油层深部原油的开采，减少残余油，增加油井的排液量，提高了蒸汽吞吐效果。而对于不能采取正常注汽的低产油井，实施CO2采油技术是提高油井产量的有效途径。为进一步提高措施效果，下一步还可采取在CO2前注入磺酸盐助排剂，再进行蒸汽吞吐，可更有效地对油层深部的原油进行开采，提高措施效果。