（油气田开发工程专业论文）鲁克沁深层稠油油藏出砂预测及防砂技术研究.pdf

s t u d yo f s a n di n f l o wp r e d i c t i o na n ds a n dp r e v e n t i o nt e c h n o l o g i e si n l u k e q i nd e e ph e a v yo i lr e s e r v o i r y a n gj u n ( p e t r o l e u me n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f y a oj u n a b s t r a c t l u k e q i ns t r u c t u r a lz o n ei sc o m p o s e do ft h r e eb a s i cs t r u c t u r a lu n i t sn a m e da st u y u k e ， y u d o n ga n dl u k e q i na n di ti sad e 印a n dt h i c kh e a v yo i lr e s e r v o i r 晰lm i d - p o r o s i t ya n d m i d - l o wp e r m e a b i l i t y s t o c kt a n ko i lh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fh i i g l ld e n s i t y ，h i g h v i s c o s i t y ，h i 曲f r e e z ep o i n t ，h i g hn o n h y d r o c a r b o nc o n t e n ta n dm o d e r a t ep a r a f y mc o n t e n t a n dc r u d eo i li st e m p e r a t u r es e n s i t i v e t h el u k e q i nb l o c ki san o r m a lp r e s s u r ea n dl o w t e m p e r a t u r eh e t e r o g e n e o u sr e s e r v o i rw h i c he x i s t se d g e - b o t t o mw a t e ra n ds t a b l ed e v e l o p e d b a r r i e r t h ef o r m a t i o nh a saw e e kd e g r e eo fc e m e n t a t i o nw h i c hi sh i g h l ys e n s i t i v et ow a t e r a n dt h ec e m e n t a t i o nt y p ei sm a i n l ym u d s t o n ec e m e n t a t i o nc o m p l e m e n t a r y 、析t l lc a r b o n a t e c e m e n t a t i o n o nt h eb a s i so fs t a t i s t i c sa n da n a l y s i so fs a n di n f l o wp r e s e n ts i t u a t i o na n d h i s t o r yi nl u k e q i no i lf i e l d ， s a n di n f l o wm e c h a n i s m sa n dr e a s o n sa r ea n a l y z e d ，a n dt h e i m p a c to fw a t e rc u tr i s eo nf o r m a t i o ns t r e n g t h ， f l o wl a wa n dc o r eb r e a k d o w nt e s ta n dt h e i m p a c to fh e a v yo i la n dn a t u r a lg a si n j e c t i o no ns a n di n f l o wa r es t u d i e d i na d d i t i o n ， q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v es a n di n f l o wp r e d i c t i o n sa r em a d eu s i n gt h ew e l ll o gd a t aa n dc o r e d a t aa n dr e a s o n a b l ek n o w l e d g eo fs a n di n f l o w w i t h i nt h ef o r m a t i o ni so b t a i n e d a c c o r d i n gt o t h es a n di n f l o wp r e d i c t i o n ，s a n df r e ec r i t i c a lf l o wr a t ea n du l t i m a t ep r e s s u r ed r o pa r e d e t e r m i n e da n ds a n di n f l o wr a d i u si sp r e d i c t e d i no r d e rt ou s et h es a n dp r e v e n t i o nm e t h o d s e f f e c t i v e l ya n de n h a n c et h es a n dp r e v e n t i o ne f f e c t ， i nv i e wo ft h ef o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s o fm a j o rr e s e r v o i r ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o no fr e a ls i z es c a l em o d e l i n gs a n d p r e v e n t i o nt e c h n o l o g i e sa r em a d e o p t i m i z a t i o nr e s u l ts h o w st h a tv e r t i c a lw e l li ss u i t a b l et o c a s i n gh i g l lp r e s s u r es q u e e z eg r a v e lp a c k i n ga n df r a c t u r i n gp a c k i n gs a n dp r e v e n t i o n t e c h n o l o g i e s ， w h i l eh o r i z o n t a lw e l li sf i t t e dt oo p e n h o l es c r e e l lo ro p e n h o l eg r a v e lp a c k i n g a tl a s t ， s a n dp r e v e n t i o np a r a m e t e r so fa l ls e l e c t e ds a n dp r e v e n t i o nt e c h n o l o g i e sa r e o p t i m i z e d k e yw o r d s ：l o o s es a n d ， n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，s a n dp r e v e n t i o no p t i m i z a t i o n ， s a n di n f l o wp r e d i c t i o n ，p a r a m e t e r so p t i m i z a t i o n i i 关于学位论文的独创陛声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得 的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致 谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得 中国石油大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 日期：研年多月8 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷 版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查 阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用 影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权伺上。 学位论文作者签 指导教师签名： 日强：硎年6 其客e 1 日期呷年f 月寥日 中田“油人学( 华东) 硕i j 论文 第一章储层概况 鲁克沁油气富集带包括鲁克沁构造带和玉北一英也尔构造带，是一个多期构造复 合叠加的复式断褶带，东西长约7 0 k i n 南北宽5 1 0 k m 区带总面积3 5 0 k i n 2 。主要含 油气层系包括二叠系仓房沟群( p 3 c f ) 、三叠系克拉玛依组( z 2 k ) 、侏罗系七克台组( j 2 q ) 及臼垩系( k ) 等四套台油层系，以三叠系克拉玛依组最富集。 鲁克沁稠油富集带的油减类型主要为受大型鼻状背景控制的断块油藏，油层厚度 东厚西薄，油藏埋深东浅西深，玉北一英也尔地区油藏埋深1 8 0 0 2 8 0 0 m ，玉西鲁克沁 地区油藏埋深2 3 0 0 4 1 0 0 m ，鲁克沁构造带总体形态表现为自东向西逐渐倾伏的大型鼻 状隆起，构造的展布具有南北分带，东西分块的特点，断层有良好的封堵性，油层顶 面海拔自东向西逐步降低，油藏纵向上发育两套油水系统，油层厚度3 0 1 0 0 m ，油藏 类型为断块构造边水油藏或厚层块状底水油藏。 鲁克沁构造带由吐玉克、玉东、鲁克沁三个基本构造单元组成。是一个油层埋藏 深、油层厚度大、原油粘度高、储层物i 生差的块状中孔、中低渗稠油油藏。 1 1 原油性质 地面脱气原油具有高密度、高粘度、高凝固点、高非烃含量和中等含蜡量的“四 高一中”的特点，平均原油密度为0 9 5 8 2 9 c m 3 ，5 0 。c 地面脱气原油粘度为 2 5 5 7 0 m p a s ，属典型的芳香型稠油( 表1 1 ) ，同一层系内随着埋深增加，粘度有所下 降。 。 表1 - 1 鲁克沁油田地面脱气原油性质表 t a b l e1 - 1p r o p e r t yo fs t o c kt a n ko i li nl u k e q i no i lf i e l d 密度5 0 。c 粘度地下粘度凝固点含腊量非烃 | 又：块层位 g e m 3 m p a - sm p a s。c 鲁8 j 2 xo 8 1 6 25 9 7 21 81 8 8 44 7 2 玉两1 佗k 0 9 6 5 6 1 0 2 0 0 1 5 02 23 9 6 2 0 4 2 玉l t 2 k0 9 6 6 41 0 6 3 51 5 43 1 45 81 9 4 玉东 t 2 k0 9 6 6 91 6 3 2 8 62 77 32 2 5 鲁克沁 t 2 k0 9 6 9 4 2 5 5 7 05 2 63 67 82 6 3 第一章储层概况 地层温度下含气原油粘度玉1 区块为1 5 4 m p a s ，玉东区块为2 8 6 m p a s ，鲁克沁块 为5 2 6 m p a s ，按照稠油分类标准，鲁克沁油田的稠油属于普通稠油b 类。 u ( m p a h ) 5 0 0 0 0 4 0 0 0 0 3 0 0 0 0 2 0 0 0 0 一 ：i 一。 l o t m o 一 ”4 1 )5 bi占b-如db9 0 t ( ) 图l - 1 原油的粘温曲线 f i g1 - 1v i s c o s i t y - t e r p e r a t u r ec u r v eo fc r u d eo i l 鲁克沁油阳原油对温度敏感性强，随着温度的升高，原油粘度呈明显的下降。拐 点温度为5 5 0 c 7 8 0 c ，当温度高于拐点温度时，原油粘度的下降趋于平缓，如图1 1 所示。 1 2 地层水性质 鲁克沁区块稠油油臧为边底水发育的层状油藏，油层中存在稳定隔层。地层水型 均为c a c l 2 型，地层水总矿化度5 0 0 0 0 - - - , 18 0 0 0 0 m g 1 ，平面上表现为自西向东逐渐升高 的趋势。 1 3 岩石物性 鲁克沁区块储层胶结程度弱，地层胶结以泥岩胶结为主，辅以碳酸盐岩胶结，泥 质胶结物含量在4 - 9 之间，泥质胶结地层强度较低，胶结疏松。碳酸盐胶结物为 o 9 9 。胶结方式以孔隙式胶结为主，颗粒之间以点线接触为主。泥质胶结物中以高 岭石、绿泥石为主，相对含量分别为4 2 1 、2 5 6 。伊蒙混层含量为2 0 3 ，为强水 敏储层。 t 2 k 2 2 地层砂粒径为o 1 2 0 2 5 m m 之间，属于中等粒径地层砂，t 2 k 2 1 的地层砂 粒径为o 0 6 0 1 3 m m 之| 日j ，属于中等偏细砂岩的范围。已探明区块储层平均孔隙度为 2 中国石油大学( 华东) 硕上论文 2 1 7 ，平均空气渗透率为3 4 5 5 x l o 3 岬2 ，属中孔中渗储层。平面上不同地区储层物 性差异明显，随着油藏埋深增加，储层物性由好变差。地层渗透率在1 5 5 7 7 m d 之 间，地层的非均质性严重。具体区块的储层物性如表1 2 所示： 表1 - 2 鲁克沁油田储层物性统计表 t a b l e1 - 2r e s e r v o i rs t a t i s t i c a lp r o p e r t yo fl u k e q i n go i lf i e l d 鲁克沁玉东玉l 玉西l 孔隙度渗透率孔隙度 渗透率孔隙度渗透率孔隙度渗透率 ( )( 1 0 。“m 2 )( ) o o dum 2 ) ( ) ( 1 0 。3 u m 2 )( )( t o 3 u m 2 ) 3 0 46 9 42 3 64 2 91 8 91 1 91 6 9 l 1 4 油藏的温度、压力系统 鲁克沁压力系数0 9 5 - 1 0 2 ，其中鲁2 块为1 0 0 8 ，玉东区块为1 0 2 ，玉1 区块为 0 9 ，属正常压力系统。地温梯度2 3 4 2 5 9 。c 1 0 0 m ，其中鲁2 块2 3 4 。c l o o m ；玉东区 块油层为2 4 2 0 c 1 0 0 m ；玉l 区块为2 5 9 0 c l o o m 。属正常压力、低温度系统。 3 第二章国内外稠油防砂技术调研 2 1 s a g d 技术 直井与水平井组合s a g d 丌采机理为在有底水的油藏中，通过该技术可以使蒸汽 在油藏顶部形成一个大的盖层，向西周扩张的同时向下部水平井推进，从而抑制底水 锥进，提高产量【3 】。该方洼采收率较高，一般可达到5 0 以上。 影响s a g d 开采效果的因素主要有油藏纵向非均质性、原油粘度、含油饱和度、 油层厚度等油藏参数。 表2 - 1 纵向非均质性对开采效果的影响 t a b l e2 - li m p a c to fv e r t i c a l l yh e t e r o g e n i e t yo nd e v e l o p m e n te f f e c t k ，佩生产时间累积注汽累积产油累积产水阶段采收率 油汽比 平均日产油 ( f )( d )( 1 0 4 t 1( 1 0 4 t )( 1 0 4 t 、( )( 伽) 0 1 一直未达到经济极限 0 23 7 7 26 7 91 2 o l6 9 2 61 6 9 6o 1 7 73 1 8 0 3 3 5 5 0 6 3 91 2 5 46 3 9 7 1 7 7 10 1 9 63 5 3 0 43 4 7 86 2 61 2 9 36 0 1 21 8 - 2 60 2 0 73 7 2 o 53 2 3 15 8 1 61 3 1 85 4 61 8 2 60 2 2 74 0 8 o 63 1 4 65 6 6 31 3 3 75 2 5 81 8 8 80 2 3 64 2 5 o 7 3 0 9 2 5 5 6 51 3 4 95 0 3 21 9 0 50 2 4 24 3 6 0 82 9 8 85 3 7 81 3 5 64 9 1 71 9 1 50 2 5 24 5 4 o 92 8 6 05 1 4 81 3 6 24 7 9 61 9 2 40 2 6 54 7 6 l2 7 7 95 0 21 3 74 6 3 31 9 3 50 2 6 94 9 3 表2 2 原油粘度对开采效果的影响 t a b l e2 - 2i m p a c to fo i lv i s c o s i t yo nd e v e l o p m e n te f f e c t 原油粘度 生产时间累积注汽累积产油阶段采收率 油汽比 平均日产油净产油 ( m p a 。s )( d )( 1 0 4 0( 1 0 4 t ) ( )( t d )( 1 0 4 t ) 5 0 0 03 4 7 86 2 61 2 9 31 8 2 6 0 2 0 73 7 28 4 6 1 0 0 0 04 0 6 l7 3 11 2 0 71 7 0 40 1 6 52 9 7 6 8 5 1 5 0 0 04 2 2 67 6 0 71 1 4 91 6 2 30 1 52 7 26 0 6 2 0 0 0 04 4 7 98 0 6 2 1 1 1 61 5 7 60 1 3 82 4 95 4 2 5 0 0 04 5 9 88 2 7 61 0 9 41 5 4 50 1 3 2 2 3 85 0 3 表2 3 含油饱和度对开采效果的影响 t a b l e2 - 3i m p a c to fo i ls a t u r a t i o no nd e v e l o p m e n te f f e c t 含油饱和度生产时间 累积注汽累积产油阶段采收率 油汽比 平均日产油挣产油 ( ) ( d ) ( 1 0 4 0 ( 1 0 4 0 ( )( 们)( 1 0 4 t ) 0 5 53 9 1 67 0 4 91 5 3 62 1 6 9o 2 1 8 3 9 28 1 4 0 53 4 5 86 2 2 41 2 6 81 7 8 10 2 0 4 3 6 78 3 0 4 5 3 0 2 45 4 4 31 0 6 71 3 9 60 1 9 63 1 98 3 7 0 42 6 5 0 4 7 77 4 21 0 4 8o 1 5 62 88 6 3 o 3 52 5 2 94 5 5 25 0 37 1o 1 l l 1 9 98 8 8 中国石油大学( 华东】m j 论空 此建议s a g d 开采区域选在k v k h 大于0 4 的地带，油藏5 0 。c 时地面脱气原油 粘度一般在5 0 0 0 - 2 5 0 0 0 m p 口s 之间，含油饱和度在3 5 以上。 因此，我们利用模拟软件计算了主要 由藏参数对s a c , 2 采昔：毒箭影响，荇焉羊 家寺稠油油藏进行s a g d 开采进行了先导性试骑，敢得丁较圭子的教果妇笛2 - i 。 图2 - 1 单家寺油田实旆效果圈 f i g2 - 1 i m p l e m e n t a f i o ae f f e c t o f s h a 叫i a s i o i l f i e l d h c e p t r e 公司t a n g l e f l a g s 油藏具有很大的底水层，由于底水锥进产油量不断降低， 产水量却不断增加，常规井生产很不经济。1 9 8 8 年底，该油田从位于油藏顶部的四口 直井注入蒸汽，从底部的水平井( 水平段长4 2 0 m ) 产油，油井产油量增加，含水下降。 1 9 9 0 年在该区打了第二口水平井，同样取得了较好的开发效果。 2 2 携砂采油技术 稠油携砂采油技术是2 0 世纪8 0 年代末、9 0 年代初国外发展起来的一项稠油开采 新技术，属一次采油范畴，不需要向油层中注入蒸汽，通过以砂带油方式开采稠油， 具有日产油量高、开采成本低的特点，适应于地层原油中含有溶解气的疏松砂岩稠油 j 由藏，是降低稠油开采成本、提高稠油资源利用率的重要开采技术。目前，该技术已 左加拿大得到太规模推广应用，单井日产油一殷在3 - 5 0 1 之间，大太高于常规降压开采 和注蒸汽开采产量，采收率一般可达8 0 一1 5 最高达2 0 与蒸汽吞吐相当；开采 成本仅4 石加元桶，大大低于蒸汽吞吐等原有开采方式。 第一二章国内外稠油防砂技术调研 目前，我国稠油油藏主要采取注蒸汽等热采方式【1 6 锄】，但普遍面临着油层出砂、 气窜和采油成本高的严峻挑战【2 1 。2 6 1 。而携砂采油技术通过大量出砂形成高渗流通道， 并借助于泡沫浊的作思等机理来开采稠浊浊藏可以较好地解决热采申暹到的闷题。 国外矿场实践结果表明，携砂采油可以降低开采成本、提高资源利用率。 携砂采油技术是油层大量出砂形成蚯蚓洞和稳定泡沫油而形成嘲，该技术的使用可 获得较高的原油产量河南油田通过攻关，在携砂采油领域取得良好的应用效果，形成 了普通稠油携砂采油开采技术，成功地将特薄互层和中深层普通稠油难采储量投入开 发第一口携砂采油先导试验井日产油量是常规试油产量的8 倍以上、是蒸汽吞吐产量 的4 倍以上，开采成本比蒸汽吞吐降低4 7 同时，还成功地将携砂采油技术应用于普 通稠油低周期蒸汽吞吐井中，日产油提高1 3 倍，进一步拓宽了该技术应用领域。 2 2 1 携砂采油的适用条件 ( a ) 油层的胶结状况携砂采油方法要求油层胶结疏松，且泥质含量较低( 低于 2 0 ) 。这样的油藏才有利于大量出砂，从而改善流动环境。 ( b ) 油层埋深与压力一般来说，油层埋藏越浅，胶结程度越低，越有利于出砂；但 随之油层压力低、驱动能量小。理想的条件是：油层埋深小于1 0 k m ( 3 0 0 - g o o m 为最 佳) ，油层压力大于2 4 m p a ，此时油层胶结疏松，又具有较高的地层能量。 ( c ) 油层厚度不能太低，一般而言，油层厚度应在3 m 以上，最好大于5 m 。若油层 太薄，出砂量和油井的产能就会受到限制。但在原油粘度相对较低、物性较好的情况 下，适用厚度下限可进一步降低。 ( d ) 油层孔隙度、渗透率和饱和度适合携砂采油的稠油油藏本身就具备良好的物性 条件。一般要求孔隙度大于3 0 、渗透率大于o 5 达西、含油饱和度大于6 0 ，低于 该值将不利于出砂。 ( e ) 原油粘度和密度适中原油的粘度越高，其携砂能力越强，所形成的泡沫油的稳 定性越好。原油粘度太高时，其流动性较差；粘度太低，携砂能力又受限制。从国外 矿场经验来看，适合携砂采油的脱气原油粘度为6 0 0 1 6 0 0 0 m p a s ，以2 0 0 0 - - - 5 0 0 0 m p a s 为佳。国外认为，适合携砂采油的密度为0 9 3 4 - - - 1 0 0 7 9 c m 3 在国内，由 于稠油舌匀期惝围钵有娑荨异墨监，f 写值两进彤删 ( f ) 适当的气油比，虽然稠油油藏中的溶解气含量相对较低，但它对稠油携砂采油 有着十分重要的影响。一方面，溶解气有利于形成稳定的泡沫油，提供驱动能量，提 高稠油的携砂能力；另一方面，溶解气可大大降低原油的粘度，改善了其流动特性。 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文 例如，含有5 m 3 t 溶解气的原油粘度只有脱气原油粘度的一半。一般认为，溶解气含量 在1 0 n a 3 t 左右为宜。 2 2 2 携砂采油的关键技术 国内外经验表明，携砂采油时。若不能及时将地层砂子输送到地面，可能形成砂 桥或者砂堵，从而导致携砂采油不能获得成功。因此，射孔和采油工艺技术是携砂采 油取得成功的两个关键。 ( 1 ) 应采用大孔径、深穿透力和高孔密的射孔参数，以激励地层出砂，充分发挥油 层的渗流能力，防止形成砂桥。射孔时应把握以下4 个关键技术参数： 射孔密度一般为2 5 - 4 0 孔m ，孔眼直径为2 5 m m ；射孔弹采用3 2 9 或更重的 喷射炮弹，穿透深度大于6 0 c m ：采用负压射孔；对于紧邻上部水层的油层，应避 免射开靠近油层顶部的一段厚度，对于离边水或气项较近的油井，也要采取相应的避 射措施。 ( 2 ) 必须采用适合高含砂和高粘度的大排量泵进行开采。目前国外几乎都是采用螺 杆泵。此外，泵一般下至油层底部( 即泵吸入口位子油层底部，泵体位于油层中部) ，并 通过注入原油等方式及时将砂子携带到地面，防止砂堵或者砂埋。 经验表明，射孔方法和采油方式决定了携砂采油的成败和经济效益。射孔密度越 大、孔径越大、泵排量越大，则产油量也越大。 2 2 3 携砂采油存在的问题 目前，携砂采油作为一种新技术，还存在许多需要进一步研究的问题： ( 1 ) 开采机理的研究尚不成熟。目前在认识上存在很多争议，如大量排砂与蚯洞之 间的关系。有人认为，排砂能够导致蚯蚓孔的形成；而又有人认为，大量排砂只会导 致地层骨架的坍塌。 ( 2 ) 关于上覆岩层的压实作用是否对于驱油有贡献也存在着分歧：有人认为，上覆 岩层的压实作用可以增加流体的弹性能，迫使流体流向井筒；但又有人认为，压实作 用降低了地层孔隙度和渗透率，不利于远处原油流向井筒。 ( 3 ) 完井方式与携砂采油的关系有待进一步研究和认识。 ( 4 洋升方式需要进一步的优化设计，找出什么情况适用何种类型的泵r 螺杆泵并 不是唯一的选择，也不一定是最佳选择。 ( 5 ) 排砂采油与防砂措施相排斥。过量排砂会导致油层坍塌，而防砂又会降低原油 7 第_ 二章国内外稠油防砂技术调研 产量。为了充分发挥两种工艺的优势，显然，有限排砂是一种选择，但具体如何确定 排砂量也有待进一步研究。 ( 6 ) 携砂采油属于一次采油，其后续开采方式如何选择也有待于探讨。 综上所述，携砂采油是一项新的稠油油藏开采技术，其潜力巨大，是一项很值得 研究和推广的技术。 2 3 压裂充填防砂技术 压裂充填防砂工艺是指对易出砂地层利用非常规压裂技术，结合机械防砂【2 7 。5 1 ， 达到提高油井产量及稳定地层砂的特殊改造工艺。 其工艺原理是利用压裂防砂一体化工艺管柱，采用端部脱砂压裂技术，在高于地 层破裂压力的情况下，在地层中充填高渗透砾石，以产生高导流能力的短宽裂缝，变 地层径向流为双线性流，突破井底污染堵塞带，从而大大降低井底生产压差及液体流 动速度，减少产出流体对地层砂的携带，再利用防砂筛管和充填砾石防止油井出砂， 从而达到防砂和提高产量的目的。 ( 1 ) 通过压裂建立高导流裂缝，从而解除地层污染，提高地层渗流能力，达到增产 目的 高渗透地层一般渗透率较高，长期以来，人们认为压裂改造对于高渗地层的作用 并不大。但随着应用技术的提高和现代科学理论的发展，旧的传统观念已逐渐被改 变。 从不同渗透性地层压后净现值来看 4 2 1 ，对高渗地层压裂处理后的效果要好于低渗 层的处理效果( 见图2 2 ) 。 6 ，、5 餐4 i 运3 鐾2 1 o 2 55 07 51 0 01 2 5 1 5 01 7 52 0 0 当张血) 图2 - 2 不同渗透性地层同一条件下净现值与缝长关系曲线 f i g2 - 2r e l a t i o n s h i pb e t w e e nn p v a n df r a c t u r el e n g t hu n d e rt h es a m ec o n d i t i o ni nr e s e r v o i r sw i t h d i f f e r e n tp e r m e a b l i t y 从图2 2 中可以看出对于高渗疏松砂岩地层进行处理，将得到更高的经济效益。 中国石油大学( 华东) 硕士论文 由此可以看出高渗地层有必要进行压裂改造。 根据高渗疏松地层胶结程度差、易出砂的特点，提出了增宽裂缝技术和支撑带净 化技术，从而达到建立高导流裂缝的目的。 1 ) 增宽裂缝技术 有效支撑裂缝的宽度取决于受到施工时动冬裂缝壹麦、支撑浓度和支撑剂嵌入地 层等因素的影响。施工时的动态缝宽直接影响到裂缝的有效宽度，只有施工时动态缝 宽足够大，才能保证填入支撑剂后裂缝的有效宽度足够大。 高渗透疏松地层由于地层砂本身胶结程度差，施工过程中液流对裂缝两侧的水力 冲刷作用非常严重。 2 ) 支撑带的净化 支撑带的不洁净在高渗地层压裂中更为明显，在高渗透疏松砂岩地层压裂中由于 流体对固体颗粒的冲刷作用，而受冲刷作用而脱落的地层砂又混入支撑剂造成支撑带 的污染。所以在施工过程中除最大限度地提高支撑剂浓度外，还要对压裂液质量和施 工参数进行控制。 在施工过程中，随着裂缝的形成和发展，压裂液与裂缝两侧发生剪切，由于高渗 疏松砂岩地层砂胶结差，在剪切应力的作用下，缝两侧地层砂开始脱落，使裂缝增 宽，同时脱落的地层砂在粘稠液体的携带下向裂缝前端运动。在裂缝变宽的同时，剪 切应力逐渐减小，当缝宽达到一定程度时，具有一定粘度的液体对缝面地层砂产生的 剪切力将不能使地层砂继续脱落，而脱落的地层砂已被液体携带到裂缝前端，此时泵 入的支撑剂，在裂缝内将形成没有地层砂混合的洁净的支撑带，从而实现了支撑带的 净化。 为了有利于支撑带净化的实现，确定高渗透疏松砂岩地层压裂施工排量由高向低 逐渐下降。 压裂充填防砂技术，主要从支撑带净化及水力冲刷增宽裂缝两方面来提高裂缝导 流能力，其主要靠调整注入液体粘度、变化施工排量( 排量由大n d , 逐渐降低) 来实现支 撑带净化及增加裂缝宽度，从而提高裂缝导流能力，以致提高油井产量。 ( 2 ) 压裂充填具有一定的减缓地层出砂的作用 研究表明，压裂不仅具有增产作用，还具有一定的防砂效果，分析原因主要有： 1 ) 压裂对地层砂有压实作用，增大了砂粒运移时的摩擦阻力； 2 ) 压裂得到了高的裂缝导流能力和大的裂缝面，压裂后尽管产液量有增加，但比 9 第二章国内外稠油防砂技术调研 裂缝面的增加相对小得多，因此，生产过程中流体在压裂缝面处的渗流速度要比压裂 前流体在油井环行面上的渗流速度小，搬运地层砂的能力必然不如压裂前强； 3 ) 压裂对在裂缝中形成的支撑砂体，也对地层砂有一定的过滤、阻挡作用。 针对鲁克沁区块抵产莳影响因素以及存在出砂的现状，选择采用端部脱砂t q - s o ) 压 裂防砂工艺技术进行地层的改造开发可提高近井地带的渗流能力降低生产压差和 近井地带的流体流速，实现提高油井产量和减缓储层出砂的目的。端部脱砂压裂要求 在泵注携砂液过程中，缝内砂浆前缘提前到达裂缝周边，从而限制缝长缝高的进一步 增长，促使缝宽较快地增大。因此成功的端部脱砂应该是裂缝周边脱砂；裂缝前端及 上、下边任何部分不脱砂都不能完全达到预期目的【4 ，如图2 3 所示。 囊悸蜕压装( 停j 5 乏h | 】 b 脱彩r 舔袈 图2 - 3 端部脱砂示意图 f i g2 - 3s c h e m a t i cd i a g r a mo fe n ds a n d - o u t 胜利油田自2 0 0 3 年在郑王庄油田郑3 6 5 井实施压裂防砂工艺技术以来，目前共进 行了近2 51 2 1 井的施工。从油井施工的效果来看，压裂防砂方法既控制了地层出砂又增 加了油井产量，有效地解除了井筒周围的各种堵塞，带来了良好的经济及社会效益。 1 0 中国石油大学( 华东) 硕：匕论文 第三章鲁克沁油田出砂现状、出砂规律统计分析 3 1 几口重点出砂井情况及防砂现状 鲁克沁区块目前出砂严重的井共有4 口，即鲁2 、鲁4 7 、鲁2 5 、鲁1 4 井，另外 还有玉东区块的玉东2 0 1 x 。其中玉东2 0 1 x 和鲁2 并是投产较旱的井。鲁2 区块其 它轻微出砂井为：鲁1 7 、鲁8 8 、鲁2 7 、鲁2 - 6 、鲁3 5 、鲁4 - 6 。 ( 1 ) 鲁2 井 该井于1 9 9 8 年9 月投产，产量一直在1 8 方天以上。但生产1 5 个月累积产量 7 0 0 0 t 之后，检泵发现单流阀附近的抽油杆内被细砂堵住，用刮削管柱探砂面为 2 3 5 1 9 m ，油层砂埋2 5 1 m ( 油层段为2 3 4 1 0 0 2 3 7 7 0 0 ) 。后采用5 根尾管下带3 0 根防砂 管( 金属球烧结防砂筛管) 共7 5 m ，泵挂2 0 0 0 m ，但油井产量下降很快，日产量仅有9 方 天，且频频出砂，后又多次发生砂卡泵现象，致使无法正常生产。 自1 9 9 9 年1 2 月开始共进行数次防砂作业，但从鲁2 井开初检泵发现出砂到加沉 砂管，换管式防砂泵，以及后期在油管脚挂防砂筛管( 通径为西1 1 4 m m 的金属球烧结油 砂分离筛管和陶瓷滤砂筛管) 及2 0 0 0 8 1 0 0 0 1 0 采取防砂泵与金属烧结纤维防砂筛管 ( t b s ) 相结合的几次防砂作业来看，其效果非常差。分析可能是鲁2 井地层胶结疏松且 井底地层能量充足，尤其是数次的井下作业对地层的冲刷力造成出砂非常严重，短时 间就对油层及筛管造成砂埋，另加之稠油及细粉砂的粘附作用而造成筛管周围的渗透 率急剧下降。 2 0 0 1 年5 月又对该井进行了防砂筛管的解卡打捞施工作业，2 0 0 1 年8 月进行了混 层防砂工艺试验，但效果很差，油层细砂和涂料陶粒一起被原油带出无法生产，后又 在套管上座封上t b s 防砂筛管，并在油管上悬挂上t b s 防砂筛管，但仅生产了几天就 不出油，估计油层近井地带已被化学混层防砂造成污染影响供液。2 0 0 2 年7 月，又在 该井进行了正循环高压饶丝管砾石充填防砂，但生产不到2 天就出现严重供液不足的 现象而停井，估计是反循环充填时未将筛管周围的泥浆清洗干净而造成饶丝管渗透率 极差不供液。 ( 2 ) 鲁2 5 井 吸取鲁2 井防砂经验教训，在2 0 0 0 年6 月投产的鲁2 5 井采用了金属纤维整体烧 结防砂筛管( t b s ) 的防砂工艺和杆式防砂泵防砂卡相结合的综合防砂工艺。 金属纤维整体烧结防砂筛管( t b s ) 是目前技术先进，应用广泛的稠油井防砂技术， 第三章鲁克沁油田i = | ；砂现状、出砂圭见律统计分析 无论对早期还是后期防砂，无论对细砂还是粗砂都具有较好的适应性，其施工工艺简 单，应用效果好。由于玉东区块粒度中值为0 1 5 m m 0 1 7 m m ，鲁2 块粒度中值为 o 1 7 m m 0 1 8 r a m ，岩性为细砂岩，t b s 筛管对其有较强的适应性。特制的防砂泵是将 普通杆式泵中的平行防砂槽改进成螺旋式的防砂槽，一旦有砂进入泵内，砂很容易通 过螺旋式的防砂槽被导出，从而避免了砂卡泵现象，大大降低了作业频度。 鲁2 5 采取的综合防砂技术，取得了明显的防砂效果，该井除了在投产的前1 0 天 生产不稳定外，之后产量和泵的工作都一直比较稳定。分析前1 0 天不正常的原因，可 能是刚投产时，在筛管周围还没有来得及形成稳定的砾石滤层和稳定的砂桥，从而对 砂的控制不强，造成大量的自由砂冲出地层后进入抽油泵，严重超出了防砂泵正常的 防砂能力而导致油井一度不正常。当稳定的砾石滤层和砂桥形成后，大粒径的砂被砾 石滤层挡在油层内，非常细的砂( 粒径 o 0 7 m m ) 进入防砂泵后不影响泵的工作，从而获 得较好的防砂效果。 ( 3 ) 玉东2 0 1 - x 井 鲁克沁油田取心表明储层胶结程度较弱，以泥质胶结为主，出砂研究说明储层易 出砂。玉东2 0 1 - x 井经试采证实出砂严重，9 9 年以前冲砂后可以生产3 个月，9 9 年1 月和4 月冲砂后开井l o 天左右不出液，经井下作业证实地层出砂掩埋部分油层和抽油 泵砂卡是造成油井不出油的主要原因，为了使该井恢复生产和以后油井防砂作技术论 证，9 9 年l o 月对玉东2 0 1 x 进行了“大通径封隔器+ 金属球烧结油砂分离筛管 防砂 工艺试验。 通过分析其出砂粒度中值为o 1 7 9 3 m m 。该工艺选用的封隔器外径为1 4 8 m m ，筛 管通径为1 4 0 m m 。该防砂筛管能防粒径0 0 7 m m 以上的细砂，其防砂机理是油井投产 初期，油层内部自由状态的砂粒将随着流体运移到井筒周围，当砂粒到达筛管周围 时，砂子被堵住，沿着筛管周围沉积，沉积到油层最下部，细小的砂子随油流进入井 筒，最后被带到地面。当油井生产到一定时间时，筛管周围将被较粗的地层砂所填 满，形成新的砾石滤层，这个砾石滤层不是随意形成的，而是由多方面因素控制。它 是决定防砂效果好坏的关键因素。理想的砾石滤层既要能防砂又要对地层渗透率影响 较小。当油井生产到一定时间后，筛管周围地层内就形成了稳定的砂桥，将细粉砂阻 挡住，而防止大量的地层砂产出地面，造成地层坍塌及砂埋油层事故的出现。从而达 到理想的防砂目的。 1 9 9 9 1 0 1 1 作业完毕后开井，截止1 2 月2 1 日发现不出油关井共生产7 0 天，采用 1 2 中国石油大学( 华东) 硕上论文 大通径封隔器+ 金属球烧结油砂分离筛管防砂工艺后，开井连续生产7 0 天，折算日产 油量1 3 8 方，与采用防砂工艺前两次冲砂后生产1 0 天相比已表现出很好的效果，2 0 0 0 年1 月及7 月以后的几次检泵作业生产几乎没有效果i 产量很低) ，分析可能是因为油太 稠以及和细粉砂的粘合作用而不能在筛管壁形成有效而稳定的砂桥，从而将滤层堵 住，影响油的通过，形成严重的供液不足。由于大通径封隔器解封比较困难，要有由 厂家提供的专门解封的配套工具才能解封，因此目前还没有考虑出一套完善的冲砂解 堵作业措施。目前处于长期关井状态。 ( 4 ) 鲁2 块其它出砂井 鲁3 5 井生产初期采用t b s 防砂，产量一直很低，2 0 0 1 年8 月对防砂管解卡打捞 作业中打捞失败，该井一直处于关井状态。2 0 0 2 年4 月继续进行打捞措施作业成功， 并下入长柱塞防砂管式泵，产量增长迅速，平均日产提高到了1 2 t ，目前生产运行平 稳。 鲁4 7 井于2 0 0 1 年7 月投产，分别先后在油管下面联接上陶瓷滤砂筛管、t b s 防 砂筛管，产量很低，日产为3 t 左右，一直严重供液不足。2 0 0 2 年4 月2 8 日，更换全 部防砂管为t b s 防砂管，5 月2 日完井，5 月3 日即出现严重供液不足，发现新防砂 管又严重堵塞，最后经工区技术人员讨论后认为不下防砂管，直接下入长柱塞管式防 砂泵，日产量提高到了7 t 。鲁l - 4 井于2 0 0 0 年7 月投产，并在油层部位丢手t b s 防砂 筛管，投产初期产量可达到2 0 讹，稳定1 月后产量逐渐下降，至2 0 0 1 年1 月底不供 液而停井，2 0 0 2 年1 月2 日打捞出防砂管后探砂面2 4 3 6 1 1 ，冲砂进尺8 5 2 9 4 m ，冲出 砂量1 6 m j ，1 月1 4 日油管悬挂4 根t b s 防砂管( 1 9 6 6 m ) 完井，生产6 2 天，平均日产 1 5 1 2 似。3 月1 7 日抽油泵不加载，作业发现从泵上拉杆断脱、柱塞卡死。探砂面 2 4 4 4 6 4 m ，冲砂进尺6 0 m ，冲出砂量1 1 m 3 。3 月1 9 日油管悬挂7 根防砂管( 1 7 7 2 m ) 完 井，4 月4 日油层砂埋。4 月1 0 日探砂面为2 3 2 0 3 0 8 m ，冲砂进尺2 0 1 m ，冲出砂量 2 1 i f ，判断油层虚埋。4 月1 5 日油管悬挂1 0 根t b s 防砂管( 2 9 4 6 m ) 完井，至目前生 产正常，平均日产1 6 5 2 们。从生产和冲砂情况分析，鲁l - 4 砂比大于0 1 5 ，属出砂 严重油井。( 其措施前后产量变化如图3 1 ) l 第= $ 静女h j b 眦u 、- l ；砂“律统计 折 图3 - 1 鲁1 - 4 井的采油曲线 f i 9 3 - 1o i l f w o f w e l l l u l - 4 鲁1 7 于2 0 0 1 年4 月进行防砂筛管打捞后，由于解除了近井地带的污染物，产量 由日产3 t 上升到2 i t 左右，曾一度成为鲁2 块的龙头井，目前产量也稳定在1 2 t 左 右，较措施前有了很大的变化，说明该井对该种防砂工艺相当适合。 3 2 出砂规律统计 图3 - 2 鲁2 区块t 2 k 油组油藏构造井位图 f t 9 3 - 2r e s e r v o i r s t r u c t u r ea n d w e l l l o c a t i o no f t 2 k g l o u p i n l u 2 b l o c k 从鲁2 、鲁8 和玉东区块的出砂井位图可咀看出，鲁2 块的四口严重出砂井中鲁 2 、鲁2 - 5 、鲁1 4 都位于构造的高部位；从鲁8 块的出砂情况看，水平井出砂现象较 为严重，三口水平井有两口存在出砂问题，在水平井完井的过程中应该考虑防砂的问