辽河油田洼60断块水平井筛管防砂工艺技术研究与应用

赵吉成

中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院 （辽宁 盘锦 124010）

洼60断块位于盘锦市大洼县新建乡，构造位于辽河断陷盆地中央凸起南部倾没带北端，构造形态总体上为北西至南东走向的断裂背斜。含油层系为沙河街组S1+2段和S3段，其中S3段为主力开采层段，探明含油面积4.7 km2， 储量1 062×104t。 油藏埋深1 345~1 565 m，含油井段长30~225 m，沙三段储层属于水下扇沉积体系，岩性粗，发育有砾岩、砾状砂岩、含砾不等粒砂岩等7种岩性，平均孔隙度24.5%，平均渗透率 1 462.6×10-3μm2，粒度中值平均0.12 mm，分选中等到差，碎屑颗粒呈点状接触、颗粒支撑，胶结物以泥质为主，储层温压系统正常，从油品性质上看为超稠油，50℃地面脱气原油黏度平均为 194 037 mPa·s，为厚层块状底水油藏[1]。

该断块1997年4月采用100 m井距正方形井网一套层系蒸汽吞吐开发。 截至2012年12月底，洼60断块沙三段油层投产油井124口，开井99口。累积产油 153.28×104t，累积产液 392.9×104m3，采油速度1.93%，采出程度16.7%。区块经过多年的开发，油井吞吐轮次平均已接近15轮，吞吐轮次高，加之稠油携砂能力较强，油井出砂问题十分普遍。124口油井中，出砂井72口,占总井数的58%。油井大量出砂，使得油井检泵频繁，影响油井产量，同时也造成了区块套管损坏井数不断增加，使油井带病生产，甚至关井，严重影响了区块的开发效果。为提高区块开发效果，洼60断块实施二次开发，部署水平井18口，因此需要对水平井防砂方式进行研究与优选，延长水平井正常生产周期，保证二次开发的顺利实施。

1 洼60断块水平井防砂方式优选

中国石油辽河油田分公司（以下简称辽河油田）水平井完井方式主要有筛管防砂完井、套管射孔完井、下打孔套管完井、砾石充填完井、裸眼完井5种。适用于水平井防砂完井的仅有筛管防砂完井、砾石充填完井和复合射孔防砂完井3类，由于砾石充填完井适用于粉砂、细粉砂油藏，且完井成本较高，而复合射孔防砂完井在水平井防砂完井上还不成熟，因此选择筛管防砂完井为该区块主要防砂方式。目前，辽河油田水平井的防砂筛管主要包括割缝筛管、弹性筛管、梯缝筛管、烧结滤网筛管4种类型，均在不同类型油藏上获得了成功的应用，其技术适用性见表1。

利用研制的水平井筛管防砂模拟实验装置，对这4种筛管在洼60断块的适用性进行了评价，包括：流通性能、挡砂性能和抗堵塞性能等参数。优选出适用于洼60断块的防砂筛管。

表1 不同类型的水平井防砂筛管

1.1 水平井筛管防砂模拟实验装置

水平井筛管防砂模拟实验装置采用模拟井筒与实际井筒直径尺寸完全一致，能够模拟近井地层的流动情况及水平井筛管防砂方式完井的生产过程。能够模拟并检测在不同参数下水平井防砂筛管对油井产能的影响，检测出各种防砂筛管的流通性能、挡砂性能、抗堵塞性能等参数，实现防砂筛管结构设计的优化，筛管防砂材料的优选和防砂效果的评价，从而为防砂新技术的研发提供支持和保障[2-4]。该套装置包括：供液系统、配液系统、混砂系统、模拟井筒、液固分离系统、储液系统、安全控制系统、计算机数据采集及处理系统[5]，如图1所示。

图1 稠油热采防砂模拟系统示意图

1.2 实验材料的选择和配置

选择洼60断块沙三段岩样来进行地层砂粒度测试，测试结果见表2。

表2 洼60断块实际地层砂数据表

根据测试结果，绘制该区块粒度组成累计分布曲线(图 2），并进行回归。

根据修正后的曲线可回归出实验砂的配置比例见表3。

根据前期区块井温测试结果，洼60断块吞吐周期地层平均温度为160℃，查阅该区块原油黏温曲线，160℃时区块平均原油黏度为93 mPa·s，选择实验流体黏度为100 mPa·s。

图2 洼60断块地层砂累计分布曲线修正图

表3 实验砂配置数据表

1.3 选择筛管

由油藏方案得知，本次部署的水平井均选用Φ177.8 mm筛管完井，因此分别选取割缝筛管、弹性筛管、梯缝筛管、烧结滤网筛管4种筛管进行实验，筛管型号见表4。

表4 实验筛管数据表

实验步骤:①沉砂过滤罐、储液箱注满试验流体；根据模拟的完井情况将主体外孔进行选择性封闭；②将模拟套管与模拟地层内层之间的环空装满所需的地层砂；③将试验流体加满主体装置；盖好上盖；④设置流体的流量，开始进行试验，并采集数据；⑤试验完成后，将流体的流量设为零，关闭控制箱的电源开关及驱动开关,进行数据处理,清理试验装置。

2 实验结果分析

2.1 筛管出砂量测试结果分析

分别记录5 L/min、10 L/min流量下，240 min后4种不同筛管的出砂量（图3）。

由实验结果可以得到以下结论：①相同挡砂粒径的筛管，实验流速越大，出砂量也越大;②挡砂粒径为0.25 mm的割缝筛管，出砂量最大，不能够满足区块防砂要求;③其他3种筛管出砂量基本相当，梯缝＞弹性＞烧结滤网。

2.2 筛管驱替压力测试分析

图3 4种不同筛管不同流速下出砂量数据统计图

将4种筛管在同样的流体、地层砂和驱替条件下得到的压力和时间的关系数据绘制在同一坐标系中,得到驱替压力与驱替时间曲线(流速为10 L/min),如图4所示。

图4 4种筛管驱替压力随时间变化关系图

在驱替压力与驱替时间曲线中，压力上升快的筛管抗堵塞性能较差，由实验结果可知，在相同条件下，烧结滤网筛管压力随驱替时间上升最快，因此最容易堵塞，弹性筛管、梯缝筛管抗堵塞性能相当。因此烧结滤网筛管不能够适应洼60断块的防砂需求。根据实验结果，洼60断块最适宜的筛管类型为0.15 mm弹性筛管，筛管流通性能、挡砂性能、抗堵塞性均能满足区块防砂需求。

3 现场应用

2014年—2015年利用该实验方法对洼60断块新钻水平井进行了防砂方式的优选，截至2016年3月均为筛管出砂和堵塞现象，防砂成功率达到了100%，有效地提高了防砂筛管的应用效果。

4 结论

根据辽河油田洼60断块的油藏出砂特点，利用研制的水平井防砂模拟实验系统对不同筛管挡砂性能进行了评价实验，优选出该区块水平井的最适宜的防砂方式，防砂成功率达到100%，有效地提高了方案设计和单井应用的针对性。