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浅析油田防砂工艺现状及展望

浅析油田防砂工艺现状及展望

1 油井出砂原因分析

1.1 油藏因素影响

油井在开采过程中,随着油层埋深逐渐变浅,上覆岩层压实作用就会变浅,地下油层胶结度会变弱,导致成岩变差,而辽河油田多为泥质胶结,胶结程度会变得更低,随着地下流体不断流到井底,油层的地层砂会被携带出来,这就是油井出砂的主要原因。辽河油田断块复杂,构造类型多,当地层结构受外界影响发生变化时,原有结构就会破坏,其强度就会下降,客观上加剧了油井生产过程中的出砂。除此之外,原油的流体性质也影响该油藏的出砂情况,我们知道原油粘度变大,流体流出地层时会携带大量地层砂。尤其是稠油油藏,经过多轮次注汽后,地层亏空严重,原油的岩层结构和胶结类型遭到破坏,地层就会随着流体的采出,出砂量增加。

1.2 生产因素影响

油井在开采过程中,随着流体渗流作用产生的拖曳力,影响原有地层的胶结结构。开采参数的变化,压差的影响带来抽汲、气举引起地层出砂。辽河油田地层胶结多以粘土为主,投入开发后需要注水、注汽,地层就会被长期浸泡,蒙脱石中的粘土成份就会见水膨胀致地层使变的松散,原有强度降低,大颗粒物质发生运移加剧了地层出砂。

油井在作业过程中,方案措施不当,也会导致地层出砂,特别是那些特殊作业,如压裂、酸化、大修等,如果没有保护油层的措施,就很容易导致出砂加剧。有时起油管,井筒不灌水,迅速形成很大压差,造成井喷或产液速度过大,导致油井后期出砂。

油井生产过程中,生产制度的改变,如频繁开关井、检泵作业、注汽、注水等。在生产运行中操作参数变化大,导致地层激动出砂,形成的水击效应会使稳定的砂桥破坏。注水井放压过快,油井放套管气过快,都可能引起地层出砂。

2 油田防砂工艺现状

随着油田开发的不断深入,油田步入开发后期,油层条件发生变化,出现许多新情况和新问题,原有技术已不能完全满足需要,在对老工艺进行不断改进和完善的基础上,各个油田积极开发出一些新产品、新工艺。

目前发展的主要技术和产品有双层预充填塑料衬管、CS-1 新型固结剂、复合陶粒砂、一次性注入法化学溶液固砂、高强度人工井壁、填砂胶结法人工井壁、DF 树脂、解堵防砂、长井段筛管防砂、底水稠油先期防砂完井技术、割缝筛管、DS-101 固砂剂、软地层压裂防砂、封隔高压砾石充填、挤压循环砾石充填、水平井砾石充填完井等。

3 目前油田防砂的主体工艺

3.1 机械防砂工艺概述

砾石充填防砂技术是国内外普遍采用的最有效的防砂方法,也是目前油田使用最多的技术,能满足直井、斜井、水平井的先期和中后期防砂。这种技术是先下入筛管到目的层位,再向井下泵入砾石,通过筛管外部充填的砾石层挡住地层砂的运移,筛管挡住砾石的运移,从而达到防砂目的。目前被我油田用作主要防砂管材,并配合五套主要工艺,即丢手挤压砾石充填、封隔高压砾石充填、挤压循环砾石充填、正循环砾石充填、水平井砾石充填完井,可以满足不同井况的防砂需要。前三种工艺都结合了压裂技术,属于压裂充填范畴,都能改造地层,具有增产作用,充填工具不同,满足不同井况施工要求。其基本原理是对地层进行预处理后,进行大砂量、高砂比挤压填砂,井筒内采用割缝管挡砂,形成多道防线,防止出砂。

衬管防砂成本低廉,施工简易,在油田开发早期,地层出砂不太严重,衬管防砂取得了很好的效果,也得到了大面积推广应用。随着油田的继续开发,含水上升,出砂越来越严重,且油田地层砂很细的情况下,容易堵塞,单纯采用衬管防砂效果逐步下降。双层预充填塑料筛管在我油田防砂应用相对比较多一些,配合地层填砂,效果相对较好。

3.2 化学防砂工艺概述

化学防砂具有井内不留管柱、方便后续处理等特点,在砂害治理方面得到广泛应用。

人工井壁防砂工艺技术:CS-1 新型防砂固结剂是一种新型化学防砂颗粒材料,施工时将预制好的CS-1 新型固结剂用水基携砂液携入出砂层位,利用颗粒释放出来的胶结剂与携砂液中的化学成分相互作用而固结,形成具有一定强度和渗透性的人工井壁,达到防止油水井出砂的目的。高强度人工井壁防砂工艺技术是将专用的树脂溶液与杏壳砂在混砂罐中充分混合达到防砂目的。

填砂胶结法防砂工艺技术:是通过向地层填入大量的石英砂后,再向地层挤入适量的特种胶结剂,在地层条件下使近井带砾石层及地层砂自行固结,达到防砂目的。该技术解决了大亏空井原材料成本高和套变井等其他工艺不易实施等难题。

复合防砂工艺:是针对粉细砂岩油气层,单纯用化学或机械防砂方法不能有效地防砂而研究出来的,是一种化学和机械相结合的工艺。主要应用于粉细砂油气井和稠油热采井。

4 目前防砂存在的主要问题

(1)随着油田开发程度的深入,地层结构的变化、出砂程度的加剧,综合含水的上升,防砂整体的有效率、有效期都受到一定的影响。

(2)我油田底水油藏较发育较多,由于胶结疏松,由于底水活跃,加之部分区块油稠,一旦底水沟通造成上锥,将无法控制。而在中、后期防砂措施中,最为有效的工艺就是向地层充填砾石,这就很容易因施工压力过高造成地层产生裂缝沟通底水,影响防砂效果。

(3)我油田疏松砂岩油藏胶结极为疏松,造成油井出砂地层亏空严重,极易引起套管变形、损坏,从防砂实施效果来说,砾石充填防砂工艺成功率高,保持渗透性好,但部分井因为井况原因,无法下入机械筛管进行砾石充填防砂。同时也有因井况限制,采用化学防砂工艺实施后,无法钻塞,或钻塞不彻底,限制了较好的防砂工艺应用。

(4)多层长井段油井,由于纵向及平面差异大,非均质严重,地下油水关系更为复杂,大大增加了防砂工艺技术的难度,导致机械防砂受到了限制,而采用化学防砂工艺实施后,不能保证足够的砂量填饱填实地层,难以形成完整的人工井壁,降低防砂成功率,增加了防砂的难度。

(5)油田大部分出砂区块埋藏浅,常规井井温主要在30~50℃范围内,而低温造成化学材料固结不好或强度偏低,造成防砂有效率降低或有效期短。

(6)采用机械防砂工艺进行防砂的井,有效期相对较长,但随着生产时间的延长,出现产量大幅下降。

5 结束语

我们在油气生产过程中要彻底转变防砂工作观念,研发疏松砂岩油藏压裂充填防砂设计软件。运用计算机软件技术,优化确定最佳的技术参数,提高压裂充填防砂设计质量,保证防砂施工设计科学合理。在油田采用机械防砂工艺进行防砂的井,有效期相对较长。但随着生产时间的增长,防砂屏障逐步被堵塞,降低出油能力。

为了满足油田提液稳产的需要,需进一步研究完善机械防砂工艺技术,在防砂有效期内最大限度地保持油层生产能力。未来的滩海地区将成为主战场。相应的水平井、大斜度井、大位移井陆续增多,在总结现有防砂工艺技术基础上,加强相应新技术的研究与应用,来提高我油田的防砂技术水平。

版权声明|来源:《中国石油和化工标准与质量》,作者:何定海,版权归原作者所有。
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