（石油与天然气工程专业论文）埕岛油田提液配套工艺技术研究.pdf

埕岛油田提液工艺配套技术研究 刘忠胜( 石油与天然气工程) 指导教师：冯其红( 副教授) 董贤勇( 高级工程师) 摘要 埕岛油田馆上段属河流相砂岩油藏，纵向层多、层薄，平面上砂体 横向变化大，原油属常规稠油。因转注时间较晚，地层压力下降较大， 全区采油速度低，与平台、管线寿命期矛盾突出。因此，埕岛油田必须 提高采油速度，实施“强采强注”，在平台、海管寿命期限内最大限度 的采出原油 为此开展的“埕岛油田提液工艺配套技术研究”课题研究，从防 砂和举升两方面对国内外的同类疏松砂岩油藏的中后期实施提液生产 的开发技术进行调研，分析埕岛油田馆上段提液的可行性；通过防砂井 产能预测和单井合理提液量的计算，分析目前防砂和举升工艺对提液的 适应性；借鉴螺杆泵斜井深抽及埕北3 0 高含气井电泵举升的研究成果， 对提液的配套技术进行研究；还开展了电泵井优化设计和稠油区块采油 工艺适应性研究。该研究对于实现提高采油速度的目标，对埕岛油田后 期开发调整具有重要的指导作用和现实意义。 关键词：埕岛油田，提液，适应性，配套工艺 r e s e a r c ho f t h em a t c h i n gt e c h n i q u e so f e x t r a c tt e c h n o l o g yi n c h e n g d a oo i l f i e l d l i uz h o n g - s h e n g ( e n g i n e e r i n go fo i l & g a sf i e l d ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rf e n g q i - h o n g ，s e n i o re n g i n e e r d o n g x i a n y o n g a b s t r a c t c h e n g d a oo i l f i e l di i e si nt h es o u t ho ft h eb o h a ib a y t h en g sr e s e r v o i ro f t h eo i l f i e l di sr i v e t - f a c i e ss a n dr e s e r v o i r t h er e s e l v o i rh a sm o r ea n dt h i nl a y e r s i nl e n g t h w a y sa n dh a sm o r ed i v e r s i f i c a t i o n si nb r e a d t h w i s e a st h et i m eo f w a t e r i n j e c t i o ni sl a t e ，t h es t r a t u mp r e s s u r ed r o p p e dr a p i d l ya n dt h er e c o v e r yr a t ei s m u c hl o w e r , w h i c hi sc o n t r a r yw i t ht h ep l a t f o n i l sl o n g e v i 够s o ，w es h o u l d e n h a n c e r e c o v e r y p e r c e n t o f r e s e r v e s b y i n c r e a s i n g t h e w a t e l i n j e e t i o n i n t e n s i t y i no r d e rt oa c c o m p l i s ht h ea i m , w eh a v e d o n et h e t h er e s e a r c ho f t h e m a t c h i n gt e c h n i q u e so fe x t r a c tt e c h n o l o g y i nt h ec h e n 。g d a o0 i l f i e l d n 圮 r e s e a r c hi n v e s t i g a t e dt h ee x t r a c tt e c h n o l o g ya n dt h ea c c e s s i o n a lt e c h n i q u eo n t h e “s a n dc o n t r o l ”& “r i s i n g a s p e c t si nc o n g e n e r i cl o o s es a i l d i n gr e s e r v o i r , b y t h er e s e a r c hw eh a v ea n a l y z e dt h ef e a s i b i l i t yo fe x t r a c tt e c h n o l o g yo nt h en g s r e s e r v o i ro fc h e n g d a o0 i l f i e l d u s i n gt h er e s e a r c hr e s u l t so fs c r e wp u m p d e e p - l i f t i n gt e c h n o l o g yi ns l a n tw e l la n de l e c t r i cp u m pl i f t i n gt e c h n o l o g yi nt h e w e l i sw i t hh i g hg a sc o n t e n to fc b 3 0 ，w es t u d i e dt h e m a t c h i n gt e c h n i q u e o fe x t r a c t a n dw eh a v ec a r r i e do ns o m er e s e a r c h e sf o re l e c t r i cp u m p w e l l o p t i m a ld e s i g na n dt h ea d a p t a t i o no fo i lp r o d u c t i o nt e c h n o l o g yi nt h eb l o c ko f t h i c k o i l i n t e g r a t i n gs o m er e s e a r c hr e s u l t s ，w es t u d i e dt h ea c c e s s i o n a lt e c h n i q u eo f e x t r a c tt e c h n o l o g y t h er e s e a r c hr e s u l t si si m p o r t a n tf o rt h ea i mo fe n h a n c e r e c o v e r yp e r c e n to f r e s e r v e s ，a n di ti sa l s oag u i d a n c et ot h ee v e n i n gd e v e l o p i n g a n da d j u s t i n go f c h e r t g d a no i l f i e l d k e yw o r d ：c h e n g d a oo i l f i e l d ；e x t r a c t ；a d a p t a t i o n ；m a t c ht e c h n o l o g y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：垄i ! 量拉妒7 年f 月苫日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： ， 。悲槛锣： 姓墟f 仡 卅年j 月刀日 吲年；_ 月塔日 中国石油大学( 华东) 工程硕二l 论文 第1 章前言 第1 章前言 1 1 研究的目的和意义 埕岛油田馆上段属河流相砂岩油藏，纵向层多、层薄，平面上砂体横 向变化大，原油属常规稠油。开发初期采取一套层系、饱和压力附近注水、 不均匀井距、不规则三角形井网、定向斜井、滚动开发等技术政策。由于 实际开发过程中受环境、钻采和海工工程施工能力等条件限制，产能建设 时间长。因转注时间较晚，地层压力下降较大，部分井区脱气，单井提液 能力受到一定程度影响，全区采油速度低，与平台、管线寿命期矛盾突出。 馆陶组油藏的预计采收率为1 9 8 。截至2 0 0 6 年6 月，主力层系馆 陶组总井数2 6 1 口，其中油井1 9 8 口，开井仃9 口，平均单井日液能力5 4 2 t ， 日油能力2 8 7 t ，综合含水4 7 1 ，油气比3 5 m 3 t ，采油速度1 1 4 ，采出 程度1 0 7 ，自然递减率1 1 5 ，综合递减率8 6 ，含水上升率1 7 。 注水井总井数6 3 口，开井6 31 3 ，日注水平6 8 1 5 m 3 d ，累积注水 8 1 1 3 7 x 1 0 4 m 3 ( 见表1 1 ) 。 美羹1 s 盏霪 名 如楚 褂 ，、鳕翻 装 删 。 蜒诺 皿 瑙 末g 姐 槲 弓了型 钭掣 景毯 科 斛 蠢茔 主 聋景色4 - j 鬟 丑 冀蔷 x 口口 l 蒌 r 。 田 撒口口 堪 莲 r 。 巅 萋r r 撒 隶 舞辕 口 *扶 辐 收 舞撒 口 九 辎 鑫巅r r 誊墓主 薏墓 l j 毒5 七 嗵 d 】 僻癸屏醇柬咀具田驯旺。廿900n下l_懈 托柱料一鞴 杈嵇牛皆醛h*抖)扑要她匝乎 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 埕岛油田1 9 9 3 年正式投入开发，1 9 9 3 1 9 9 4 年东营组、中生界油藏 投产，1 9 9 5 年馆陶组开展先导试验，1 9 9 6 年以后馆陶组作为埕岛油田主 力油藏大规模投入开发。目前，部分生产馆陶组的井组采油平台、海底管 线已使用8 1 0 年，海上平台、海底管线的设计寿命为1 5 年，这样早期投 产的馆陶组井组的采油平台、海底管线再使用5 7 年将面临废弃的问题， 按照这样的采油速度，许多平台、海管到了使用寿命，地下还存在大量的 剩余油未采出，造成油气资源的浪费。 因此，埕岛油田必须提高采油速度，实施。强采强注1 ，在平台、海管 寿命期限内最大限度的采出原油，目前的注采工艺存在许多不适应。强采强 注“的技术问题，主要包括： ( 1 ) 油田主体地层能量严重不足，生产处于含水上升较快的开发阶段。 埕岛油田主力层馆陶组经过1 0 年的滚动开发，目前先期投产区块己进入开 发的中期阶段。由于注水工作多年欠帐，注采井网不完善，地层亏空严重， 目前的平均压力系数0 7 左右，最低的只有0 6 3 5 ，导致部分井区难以建立 足够的生产压差提液。 ( 2 ) 前期主导的悬挂滤砂管防砂方式不能适应中后期生产形势需要， 成为制约提液速度的主要因素之一。目前海上油井的防砂方式主要以滤砂 管为主( 占7 3 ) ，虽然压裂防砂、高压挤压充填、水平井膨胀筛管先期防 砂等技术也得到了应用，但数量少，未形成规模。由于滤砂管防砂的固有 特性，生产中后期在放大生产压差、增大排液量的条件下，极易导致大量 出砂和防砂有效期缩短。 ( 3 ) 埕岛油田总体采油速度偏低，明化镇组采油速度达到4 6 4 ，馆 陶组达1 1 4 ，其它油减采油速度不高于0 6 1 。其原因除与井网部署有 关外，采油工程在馆陶组提液技术综合研究、稠油油藏高速冷采和高气油 比油减举升技术方面尚有不足。 1 中国石油大学( 华东) 工程硕j ：论文 第1 章前言 ( 4 ) 稠油、高气油比等特殊油气藏急需试验配套新型提液生产手段。 海上目前的生产方式主要以电潜泵和螺杆泵为主，虽然在埕岛主体应用成 熟可靠，检泵周期较长，泵效较高，但对馆陶组中后期提液时可能出现的 微量出砂、新投产的稠油区块、高气油比区块的适应性较差，需要进一步 提高举升设备性能，或有针对性的优选其它可行的举升方式。 因此，在新一轮海工建设投资前，如何利用目前生产条件提高单井采 液量，在平台、海管寿命期内最大限度提高采收率，是采油工程急需论证 和解决的问题。 为此开展的。埕岛油田馆陶组开发中后期提液工艺配套技术研究”课题 攻关，以平台安全期内尽量提高采收率为主要目标，研究分析埕岛油田老 区有利于降低产能影响的防砂工艺、优化举升工艺参数、放大生产压差、 提高注水效率和寿命，实现提高采油速度的目标，对埕岛油田后期开发调 整具有重要的指导作用和现实意义。 1 2 研究背景 1 2 1 埕岛油田油藏地质背景 1 2 1 1 埕岛油田构造特征 埕岛地区在区域地质构造上属渤中坳陷与济阳坳陷交汇处埕北低凸起 的东南部，埕北低凸起是与埕子口凸起近平行的北西向的构造带，整体为 以在潜山背景上发育起来的北西走向的潜山披覆构造带，其地质构造与构 造发育史接近济阳坳陷北部的特征，是受长期继承性活动的南倾基底断层 控制形成的南抬北倾的翘倾式断块。西南以埕北断层与埕北凹陷相邻，向 北、向东倾覆于渤中凹陷和桩东凹陷。 埕岛油阳馆上段为披覆构造层，上第三系馆陶组、明化镇组和第四系 连续沉积，披覆于下第三系之上，继承发育形成大型披覆背斜，轴向北西， 向东南倾缓，顶薄翼厚，地层愈平缓，构造幅度愈小，第四系平原组等厚 4 中国石油大学( 华东) 工程硕：e 论文第1 章前言 平铺于明化镇组之上。 1 2 1 2 埕岛油田馆上段的非均质性 埕岛油田馆上段共分为三种沉积模式6 个砂组5 2 个沉积单元，属于曲 流河亚相沉积，砂体横向变化较大，垂向上表现为厚度变化较大。本区平 均单砂层厚度为3 5 m ，砂层厚度级差达到1 2 0 ，而砂层厚度变异系数为 o 6 9 ，突进系数为6 8 3 ，同样说明层间砂体厚度存在较强的非均质性。本 区馆上段平均渗透率为2 5 5 2 x l o a p m 2 , 具有较好的渗流性，但全区渗透率变 异系数为o 8 9 ，突进系数为5 4 9 ，级差为4 2 4 ，从这些数据表明馆上段储 层中层间渗透率差异较大，层问非均质较为严重。 通过对埕岛油田馆上段油层取心井岩心孔渗性分析资料，可以将馆上 段油层渗透率垂向变化归纳为如下几种模式：简单正韵律、复合正韵律型、 反韵律、复合反韵律型和均质韵律型。埕岛油田馆上段以正韵律和复合正 韵律型为主，占砂体总数的7 0 ；而反韵律和复合反韵律型较少，只占到 砂体总数的5 ；均质韵律型占到砂体总数的2 5 。馆上段( 1 + 2 ) 3 “1 小 层夹层较稳定，分布范围较大，可以在井间形成连续夹层，且大部分为物 性夹层；其它小层内，夹层般延拓2 31 3 井，平面上无大面积连片现象， 剖面上延伸不远，更无规律，对储层基本上起不到明显的分隔作用，说明 其层内非均质性较强。 从统计结果分析，本区渗透率最小值为2 2 x 1 0 。m 2 ，最大值为 1 4 0 0 0 x 1 0 。m 2 ，各单元的平均渗透率值为2 5 5 2 x 1 0 m 2 。级差从1 5 到 4 5 7 不等，突进系数范围在1 1 - 6 6 之间，变异系数范围在0 5 9 6 1 1 0 3 之 间，说明本区各沉积单元的平面非均质性还是比较严重的。 1 2 1 3 储量 采用容积法，以砂体为计算单元，计算了5 2 个小层，5 1 7 个砂体的地 质储量，共包括2 5 71 3 井。馆上段砂体规模从o 0 1 k m 2 9 5 7 k m 2 ，迭合含 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文第1 章前言 油面积5 4 6 8 k m 2 ，石油地质储量1 6 4 5 0 x 1 0 4 t 。 5 2 个小层中，石油地质储量最大的为馆上段( 1 + 2 ) 3 2 小层，储量为 1 1 2 1x 1 0 4 t ，石油地质储量最4 、的为馆上段( 1 + 2 ) 5 1 小层，储量为1 0 x 1 0 4 t 。 根据各小层储量统计，5 2 个小层中储量大于6 0 0 的小层有7 个，储量 5 9 5 2 x 1 0 4 t ，占馆上段总石油地质储量的3 6 ；2 0 0 6 0 0 1 0 4 t 的小层有1 8 个，储量7 7 6 4 x 1 0 4 t ，占馆上段总石油地质储量的4 7 ；小于2 0 0 x 1 0 4 t 的 小层有2 7 个，储量2 7 3 4 x 1 0 4 t ，占馆上段总石油地质储量的1 7 。 1 2 1 4 流体性质及分布规律 该区馆上段原油密度平均o 9 3 6 4 9 c m 3 ；地面粘度平均2 3 5 1 1 m p a - s ： 含硫量平均o 2 5 8 ；凝固点平均3 7 。天然气组分分析化验数据统计表 明，埕岛油田馆上段天然气平均密度为o 5 7 9 9g c m 3 ，甲烷含量较高平均 为9 5 6 8 ；重烃气体含量较低，其中乙烷占1 7 0 ，丙烷占0 4 3 ，丁烷 占0 1 8 ，戊烷以上烷烃占0 0 4 。天然气属干气。 馆上段地层水化学分析化验资料表明：地层水总矿化度平均为 4 7 5 5 m g i ，其中氯离子含量平均为1 9 9 1 m g l ；硫酸根离子含量平均为 3 7 7 m g h 钾钠共含量平均为12 2 3 7 2 m g i ；重碳酸根含量平均为2 5 8 m g i 。 地层水p h 值平均为8 1 3 ，水型以碳酸氢纳为主，兼有氯化钙，属偏碱性 地层水。 流体性质在平面上高断块原油性质差，低断块原油性质好；纵向上不 同砂组之间原油性质呈现出上稀下稠的规律。 1 2 1 5 储量动用状况及采油速度 埕岛油田馆陶组除边角地区少量储量因不满足海上动用条件而未动用 外，其它基本有井控制，储量控制程度较高。但为了尽快收回投资，开发 初期须采取一套层系、大段合采，初期只选择2 3 个主力层射开生产，因 此油层射丌程度较低，总的射丌程度只有6 4 4 ，纵向各层射丌程度差异 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 较大，最高的为n 9 4 砂组，射开程度为8 4 8 ，最低的为n g l + 2 砂组， 射开程度只有1 7 9 。 因储量射开程度低，所以控制地质储量的采油速度低。埕岛油田馆陶 组油藏1 9 9 7 年后油井基本全部投产，主体部位地质储量的采油速度达到最 高值，为1 4 5 。此后产量递减，采油速度下降，2 0 0 0 年7 月转入注水开 发后，采油速度基本保持在1 o ，2 0 0 2 年因有新井投产，采油速度略有 提高，2 0 0 3 年采油速度降低到0 8 3 。 1 2 1 6 注水开发政策 由于埕岛油田地处浅海，其特殊的地理环境，决定其开发政策、实施 状况与陆上地质条件相类似的孤东、孤岛等油田均不同，注水后开发矛盾 与开发效果也将不同。并随时间的变化，还将不断出现新的矛盾。因此， 针对油田的主要矛盾，通过类比、油藏工程、数值模拟、经济评价等方法， 提出埕岛油田馆上段的高效注水政策：井网加密，细分开发层系，分段、 脉冲、精细注水，保持合理压力水平及注采比，提高采油速度。 1 2 ，2 埕岛油田开发现状 埕岛油田馆上段属河流相砂岩油藏，纵向层多、层薄，平面上砂体横 向变化大，且油稠，米采油指数低，属边际油田。在开发过程中，逐步研 究形成了适应滩海边际油田具体特点的少井条件下的储层描述预测、三维 地质建模、数值模拟和经济评价一体化油藏工程优化技术；以及适应海上 平台和井况条件的以先期防砂完井、电潜泵、螺杆泵为主导的开发模式； 形成了从油层保护、安全控制、防砂完井到生产测试的一整套海上采油工 艺配套技术。油田投产后开发效果较好，产能建设规模迅速扩大，初期油 井产能较高，1 9 9 6 年1 0 0 万吨产能建设方案设计平均单井日油能力6 9t ， 年产油量6 7 5 x 1 0 4 t ，实施后单井闩油能力7 1 t ，年产油量7 7 7 x 1 0 4 t ，1 0 0 力吨产能建设指标均高于设计指标，投资远低于同类国内其它海上油用， 7 中国石油人学( 华东) 工程硕士论文第t 章前言 使边际油田得以成功开发。 在实际开发过程中，埕岛油田受地理环境限制，采用的是以井组卫星 平台为中心，打丛式井组、定向斜井的布井方式。为尽快收回投资，取得 较好的经济效益，方案部署时采用一套层系、大井距开发，故注水后将出 现比陆上相似油田更加严重的层间和平面矛盾；同时，由于地处海洋环境， 钻采工程和中心平台、注采管网、流程等海工设施建设周期较长，施工能 力有限，海上分层注水技术还不成熟，使得最终建成产能建设时间达近6 年，转入注水阶段又滞后近2 3 年，在油藏局部已经进入溶解气驱阶段后 才开始陆续转注，且转注实施周期长达4 5 年，导致地层压力下降严重。 埕岛油田馆上段2 0 0 0 年下半年开始陆续转注。2 0 0 0 年下半年，第一 批1 6 口水井转注，全区注采比只有0 2 7 ，注水区即注采井网相对较完善的 井组注采比为o 4 5 ；2 0 0 3 年以后馆陶组油藏注水井数达到5 3 口，全区注 采比上升到o 6 0 ，注采井网完善的井组注采比上升到0 8 7 。至2 0 0 4 年6 月，开油井1 4 8 口，日液能力7 0 8 9 t d 。日油能力4 7 0 3 t d ，单井日液能力 4 7 9 t d ，日油能力3 1 8 t d ，综合含水3 3 7 ，气油比6 3 m 3 d ，核实累积产 油1 1 9 0 4 x 1 0 4 t 。转注5 3 ( 合注1 2 口) ，占设计注水井数的2 3 左右，日 注能力3 6 6 6 m 3 d ，累积注水2 5 1 8 x 1 0 4 m 3 ，油田注水开发已经4 年。 由于诸多因素造成埕岛油田馆上段纵向层间吸水、采出状况差异大； 平面上井距不均、注采对应率低、压力水平差异较大，局部仍存在脱气现 象。为减缓平面及层间矛盾，防止注入水突进，注水时采用了温和注水即 注采比控制在0 8 o 8 5 的技术政策。虽然目前含水得到较好控制，总体水 驱开发效果较好，但从油f 日实际开发状况看，生产压差较小、单井产液能 力低，采油速度低，开发指标与平台寿命间的矛盾比较突出。海上平台设 计有效使用期只有1 5 年，1 9 9 5 年、1 9 9 6 年投产的8 0 口井，已生产了6 年多，采出程度只有8 o ，采油速度只有1 1 ，已明显的暴露出了开发 r 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第l 章前言 指标与平台寿命间的矛盾。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国内外大排量提液条件下的防砂工艺 1 3 1 1 国外防砂工艺 国外对于疏松砂岩油井尤其是海上砂岩油藏开发都采取了防砂措施， 对于出砂不太严重、地层胶结比较密实的地层也采用不防砂或先期管外砾 石充填防砂方法，以提高井眼的完善程度，提高产量。国外砂岩油藏的中 后期开发十分注重砾石充填类防砂技术的优化和应用，压裂充填、高速水 充填、砾石充填、裸眼砾石充填等对产能影响较小、寿命长的防砂技术使 用非常广泛。 t e r nm s h e r l o c k - w i l l i s 等总结和概括了各个地区使用较多和较为广泛 的防砂技术后发现，防砂方式具有很强的地域性特点。比如： 墨西哥湾超过5 0 的井采用压裂充填防砂方式完井，3 0 为高速水充 填，约2 0 为常规砾石充填和水平井完井； 英国北海油田，大约7 0 的井为水平井裸眼筛管完井，2 1 为高速水 充填，5 砾石充填，4 的井为水平井套管完井； 挪威的北海油i 珥( g u l l f a k s 油田) ，7 0 的井采用套管砾石充填防砂完 井，其中大约5 0 的产量来自这些井，为了确保产量，减少人为干扰因素 的影响，g u l l f a k s 油田对传统砾石充填防砂完井方法进行了优化，发展了新 的完井方式，1 9 9 5 年引进了裸眼井砾石充填防砂完井方法； 在西非，4 2 的井为砾石充填完井，3 0 的井水平裸眼筛管完井，9 为高速水充填，7 无筛管完井，5 压裂充填，4 采用砂固结方法； 尼同尼亚1 9 9 7 年完井总数为1 2 0 1 5 0 口井，7 0 的井为水平井，采 用预钻孔衬管裸眼完成，只在一些原油非常稠的井和弱固结的地层中使用 了筛管，2 0 为高速水充填防砂完井方式，5 压裂充填，5 的井采用树 o 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文第1 章前言 脂处理，在尼e l 尼亚通过改进完井方式，总的建井成本大约是采用压裂充 填套管完井时期建井成本的一半： 在拉丁美洲，需要防砂的井主要位于l a sm o r o c h a s ，玻利维亚和特立尼 达岛等国家，在这些国家大约7 0 为常规砾石充填完井，2 7 为常规压裂 完井，3 为压裂充填完井。 据不完全统计，国外机械类防砂技术以砾石充填( 普通、高压、压裂) 防砂为主，约占8 5 ，开发初期平均免修期1 0 a 以上，高含水期约3 a 5 a ； 特殊井悬挂滤砂管防砂约占6 ；化学防砂技术约占5 ，应用时特别注重 选井条件，有效期可达1a 2 5 a ；复合防砂技术只约占4 。 1 3 1 ，2 国内防砂工艺 ( 1 ) 悬挂滤砂管防砂 滤砂管防砂是国内油田使用最为广泛的常规工艺，因其施工相对简便、 作业周期短、有效期较长而受到各油田的欢迎。与该工艺配套的滤砂管有 数十种，主要有不锈钢绕丝筛管、金属棉滤砂管、金属毡滤砂管、割缝筛 管等。国内对该工艺的研究和实施已经相当成熟，且仍处于不断丰富和发 展中。 ( 2 ) 砾石充填防砂 该技术在国内常规出砂井已进行大面积的推广应用。从砾石充填机理、 砾石选择、充填施工、配套井下工具、地面设备等方面形成了完整成熟的 工艺，国内各大油田通过引进、学习、国产化、研发的过程，进行了大量 的砾石充填防砂施工，获得了丰富的操作经验，收到了明显的经济效益和 社会效益。国内与国外相比，在地层处理液的基础研究、井下工具质量及 地面施工成套设备等方面尚有较大的差距。 ( 3 ) 化学防砂 国内化学防砂技术使用的固砂剂种类繁多，主要包括酚醛树脂、脲醛 l o 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 树脂、环氧树脂、改性呋喃树脂固砂，但由于种种原因使其应用受到一定 程度的限制，而只能取得有限的成功。如高温井固化效果好，低温井则固 化效果明显变差，固化周期长，不耐酸，强度低，有效期短。 胜利油田应用较为广泛的化学防砂方式是涂料砂防砂。首先高压向地 层挤入一定体积的涂料砂，关井候凝数天后，下管柱钻塞，洗井洗出多余 的涂料砂。工艺实施简单，但有效期较短。 除上述化学防砂工艺在胜利油田有一定的推广应用以外，p s 防砂是最 近几年应用较多的一种化学防砂工艺。该工艺的实施过程类似高压挤压充 填防砂，采用高压大排量向地层挤入施工液，施工液中包含支撑颗粒和胶 结液，关井候凝数天后，下管柱钻塞，洗井洗出多余的残留物。 ( 4 ) 高压挤压充填防砂和压裂防砂 高压挤压充填防砂和压裂防砂是近几年国内在循环砾石充填防砂技术 基础上发展的，具有一定增产效果的防砂技术，目前在陆上油田多处于小 规模试验应用阶段，而在国内海上油田这两项防砂技术已基本成熟，处于 推广应用阶段。 据近期胜利油田对防砂井的统计数据表明，砾石充填( 普通、高压等) 防砂技术的应用已占1 8 6 ，开发初期平均免修期4 a 5 a ，高含水期约 0 5 a 1 6 a ；悬挂滤砂管防砂约占4 4 5 ；化学防砂所占比例约1 3 5 ， 平均有效期4 1 4 个月；复合防砂及其它防砂技术约占2 3 4 ，平均有效 期6 2 0 个月。 1 3 2 国内外同类型油田举升工艺 国外海上开发油田广泛应用大斜度定向井、水平井、分支井等先进的 钻、完井工艺，配套电潜泵、气举、水力喷射泵等机采方式进行大排量提 液生产，中后期同产液量多超过1 5 0 0 m 3 d 。在高含水期，若经济性较差则 适时关井，通过新钻井补充产能。如美国长滩海上东威明顿油田、澳大利 l l 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 亚的王鱼油田、委内瑞拉马拉开波油田和p a r i a 湾的c o r o c o 油田等， 其油井都是经过机械防砂后再利用取得了很好的经济效益。另外，国外在 海上油田大斜度定向井中均未采用细分层系的注水方式进行开发。区块采 油速度通常高于2 5 ，最高超过5 。 渤海石油公司海上埕北油田一般是9 - 5 8 i n 井眼，新井投产就采用国外 的分层砾石充填防砂，防砂效果很好，有效期己达到了2 0 年。采油方式主 要是早期的水力喷射泵和目前的接替方式电泵，日产液量一般达到3 0 0 4 0 0 t 。目前渤海石油公司在渤中、绥中、秦皇岛等油田开发中选用了砾石 充填防砂后的电潜泵生产方式，其平均单井日产量达到8 0 - - 2 0 0 m 3 d ，经 济效益较好。 1 3 3 胜利陆上油田提液技术调查 胜利油田目前电泵井的总井数为1 4 3 21 ：3 ，其中开井1 2 7 3 口，日产液 2 3 8 2 4 7 t ，日产油13 9 8 8 t ，平均单井日产液19 7 t ，平均单井日产油8 8 5 t ， 综合含水9 2 1 ，平均泵挂深度1 1 9 0 m ，沉没度6 4 4 1 m ，检泵周期5 7 5 d ， 系统效率2 1 4 6 ，吨液耗电2 3 2 k w 。 其中，目前河口、桩西、胜采等采油厂结合油藏特点，有针对性的采 取了一些提液措施，具体如下： 河口采油厂电泵正常开井9 0 口，其中采油井7 6 口，平均单井日产液 3 7 4 7 6 t ，平均单井日产油7 8 2 t ，综合含水9 7 9 ；平均动液面深度 2 7 7 4 2 m ，泵挂深度7 1 5 m 。该厂的电泵井由于动液面较高，供液很好，因 此都采取了大泵提液，其中理论排量为3 0 0 m 3 d 的电泵井有7 11 ：3 ，占总电 泵井数的9 3 4 。除此之外，为了进一步提液，该厂对2 5 口电泵井采取拔 掉油嘴的措施，占总电泵井数的3 2 9 。 桩西采油厂现有电泵井数3 4 口，其中开井3 0 口，平均单井同产液 3 1 1 2 t ，平均单井只产油9 0 4 t ，综合含水9 7 1 ：平均动液面深度2 9 7 6 m ， 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 泵挂深度7 5 1 8 m 。该厂电泵井的生产情况与河1 3 类似，油井供液也比较充 足，所采用大都是理论排量为2 5 0 m 3 d 或3 0 0 m 3 d 的大泵，其比例高达 9 3 3 。3 0 口井中，有3 口井已经拔掉油嘴。 胜利采油厂现有电泵井数3 4 9 口，其中开井3 1 0 口，平均单井日产液 2 4 1 6 1 t ，平均单井日产油9 0 6 t ，综合含水9 6 2 5 ；平均动液面深度8 2 4 m ， 泵挂深度1 4 4 6 5 9 m 。其中理论排量为2 5 0 m 3 d 或2 5 0 m 3 ，c i 以上的油井有 2 2 2 口，占7 1 6 。3 1 0 口井中，1 8 7 口井已经拔掉油嘴，占6 0 3 。 1 3 4e i ) c 合作区开发技术配套 1 3 4 1e d c 合作区开发简况 埕岛西a 区块投入开发的馆上段油藏为疏松砂岩油藏，分为馆上1 + 2 和馆上3 6 两套开发层系，早期注水保持地层能量，注水及施工液水源均 采用馆下段地层水。埕岛西a 区目前投产2 2 口井，其中油井1 4 口、注水 井6 口、水源井1 口、气井1 口。1 4 口采油井中采馆上1 + 2 砂层组有4 口 井，采馆上5 - 6 砂层组有1 0 口井，采馆上5 - 6 砂层组井中又有2 口单采馆 上6 4 主力层。初期油井除一口自喷生产外( 1 8 1 p ) ，其余全部井均采用威 德福水力喷射泵生产。 到2 0 0 5 年1 2 月底，生产井开井1 3 口( 高含水关井1 口) ，区块日产 液量2 9 1 2 m 3 ，日产油量1 2 0 2 m 3 ，气油比2 8 m 3 i t ，综合含水5 8 7 ，平均 单井日产液2 2 4 m 3 ，日产油量9 2 5 m 3 ，年产油5 0 9x10 4 m 3 ，采油速度 1 9 6 ，累积采油1 2 6 8 x 1 0 4 m 3 ，采出程度4 9 ；注水井开井61 ：3 ，全区 日注水量2 8 3 9 m 3 ，单井日注4 7 3 m 3 ，日注采比o 9 5 ，累积注水量2 6 1x 1 0 4 m 3 ，累积注采比1 0 1 ( 见表1 2 ) 。 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 表1 - 2 埕岛西h 区块开发现状统计表( 2 0 0 6 年1 2 底) 采油现状 单元 油井单元日产单井日产 气油综合累积采出 名称 数畦 a3 d 比含水产油程度 总开液油液油 巾3 m 31 0 4 m 3 1 + 2 层系 444 5 01 6 31 1 34 16 96 3 8 2 8 1 4 6 5 - 6 层系 1 092 4 6 2 1 0 3 92 7 41 1 52 25 7 89 8 75 0 全区 1 41 32 9 1 2 1 2 0 22 2 49 2 52 85 8 71 2 6 84 9 注水现状 单元区块单井累积 水井数 日注 名称日注日注注水 总开 采比 畦f am 3 d 1 0 4 一 1 + 2 层系 331 4 2 1 2 5 l 1 3 7 o 9 6 5 - 6 层系 331 4 1 82 2 21 2 40 9 3 全区6 62 8 3 94 7 32 6 lo 9 5 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文第t 章前言 1 3 4 2e d c 合作区防砂技术 埕岛西已动用区块的生产井最初采用了斯伦贝谢压裂防砂和高速水充 填两种防砂方法。滤砂管使用绕丝筛管，筛管尺寸4 i n ，砾石选用o 4 0 8 m m 。一共有1 6 口井进行了防砂，其中高速水充填8 口，压裂防砂9 口， 5 p 井实施了压裂防砂和水充填防砂两种工艺；单层砾石充填1 0 口井，两层 砾石充填6 口井，生产压差1 4 5 6 m p a ，防砂井段井斜最大为5 6 度。见 表3 2 。除7 p 井砂埋下面的6 4 层，补开n 9 5 4 、5 8 两层外，其他井未见出 砂。7 p 由于上部砂层的防砂管柱失效，充填砂吐出埋了喷射泵，可能是 防砂管柱在下井过程中受到损伤造成。 完井后生产情况的对比分析显示，以上两种防砂方式完全可以适应该块 大压差生产的要求，但增产效果相差不大。由于压裂防砂对设备和施工条件 要求高，施工费用比高速水充填防砂高，所以在2 0 0 4 年二期工程新增的3 口井都采用了高速水充填防砂。 1 3 4 4e d c 合作区注水工艺 埕岛西a 区块目前共有注水井6 口，其中有3 口井( 1 2 1 、1 4 1 、1 8 1 ) 是馆上1 + 2 砂层组和馆上5 6 砂层组合注，3 口井( 1 0 i 、1 1 i 、2 2 1 ) 只注 馆上5 - 6 砂层组，其中1 1 i 井单注馆上6 4 层。注水井全部不防砂，合注井 由初期的3 口增加到目前的5 口，分两段注水井由初期的31 2 1 减少至目前 的1 口。( 见表1 3 ) 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 表1 - 3 埕岛西a 区块注水井应用情况 注 配水器人工井 井水注水层段封深尾深 注水油管深底完井方式 号方mmm mm 式 厶 1 7 7 6 1 8 3 l27 8 ”1 7 5 4 5 21 7 7 4 5 1 0 i 口 1 9 0 6 9 1 9 4 5 37 ”套管射孔 注1 8 9 3 1 9 0 9唧1 8 7 6 2 l1 8 9 6 4 合 2 3 8 ” 1 1 i1 8 8 9 1 9 0 21 8 5 0 31 8 6 2 9 91 9 3 4 6 67 ”套管射孔 注e u e 分1 3 6 0 1 3 7 827 8 ”1 3 3 8 41 3 5 8 3 1 2 11 6 4 0 41 9 3 7 57 ”套管射孔 注1 6 3 3 一1 6 3 9e u e1 6 0 81 6 2 8 1 4 3 1 1 4 7 331 2 ” 1 4 2 0 厶 e u e 1 4 i 口 1 4 2 0 91 7 7 57 ”套管射孔 注1 6 2 4 1 7 3 727 8 ”1 4 0 0 e u e 厶 1 9 3 5 19 6 631 2 ”7 ”套管射孔 1 8 i 口 1 9 0 8 11 9 3 0 72 4 2 7 注2 2 3 9 2 3 9 0e u e5 ”尾管悬挂 a2 2 5 7 2 3 5 5 27 8 ” 2 2 1 口 7 ”套管射孔2 2 3 4 8 3 2 2 5 8 1 22 4 3 8 注 2 4 13 2 4 2 0e u e 分层注水采用封隔器进行层间分隔，配水器水嘴调配各层水量。除1 2 配水器工作j 下常外，1 0 l 和1 4 1 因井下无法打开，被迫油管射孔注水，1 4 在2 0 0 4 年修井时改为合注管柱。 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 1 3 4 5 实施效果 ( 1 ) 单井产量和注水量符合油藏配产配注要求，实施效果好。 从目前生产情况看，平均单井日油量1 0 2 t ，满足油藏1 0 0 t 配产要求； 平均单井日注5 1 7 m 3 ，和油藏设计日注5 0 0 m 3 较为接近。说明目前采用的 采油工艺技术完全满足油藏工程的设计指标要求。新井投产产量高，修井投 产后未出现减产现象，说明油层保护技术切实可行，油层没有受到污染。 ( 2 ) 采油方式选择合理，作业工作量大大降低。 目前该井区自2 0 0 3 年1 月投产以来，全年生产时间在3 6 0 天以上，除 7 p 井进行补孔、清砂作业，1 6 p 、1 8 1 井转为电泵井等几次修井作业外， 其他大的修井作业极少，并且该区块设计的是修采一体化平台，在平台上有 小型修井设备，类似检换喷嘴等工作只需平台上的维护人员即可完成，检换 时间在两小时左右，相比埕岛主体检泵作业，其作业费用和停井时间大大降 低。其作业工作量统计( 见表1 - 4 ) 。 表1 - 4e d c 合作区作业情况统计表( 截至2 0 0 6 1 0 ) # 马修# 时闻竹暗厣| 夭i 2 0 0 3 9 2 4 - 2 0 0 3 1 1 2 砂埋下面的6 ( 4 ) 层，补开n 9 5 4 、5 6 两层 7 p 2 0 0 4 1 1 5 2 0 0 4 1 2 1 3清砂、上提喷射泵位置 1 6 p 2 0 0 5 6 1 - 2 0 0 5 6 7喷射泵换电泵 1 8 p2 0 0 5 5 2 4 - 2 0 0 5 6 1 喷射泵换电泵 2 0 0 5 1 2 9 2 0 0 5 2 2换电泵 1 w 2 0 0 5 5 2 1 - 2 0 0 5 5 2 4换电泵 1 4 12 0 0 4 7 2 9 2 0 0 4 8 4 清沙作业，改为全井合注管柱 1 8 i 2 0 0 4 8 1 8 - 2 0 0 4 9 6 由n g l + 2 加深到n 9 6 砂组 总计8 次修井 7 中国石油大学( 华东) i 程硕士论文第1 章前言 ( 3 ) 防砂工艺适应生产要求，防砂效果好。 己开发区生产井所采用的斯伦贝谢压裂防砂和高速水充填两种防砂方 法，满足了该块大排量大压差的开采策略，平均生产压差4 8 m p a ，油井未 见出砂现象，平均单井产量一直在1 0 0 m 3 d 以上。防砂效果好。 ( 4 ) 注水工艺能够满足配注要求。 注水工艺管柱结构简单，能够满足全井配注量的要求；注入水采用馆下 段地层水，与馆上段产层配伍性较好，机械杂质含量低，未造成对地层的污 染，管柱结垢和腐蚀情况也不严重：并且投注速度快，管柱寿命较长，注水 管理稳定；预留沉砂口袋较长，基本能够满足沉砂要求。 从埕岛西的生产情况看，只要选择好的防砂技术，保持充足的地层压力， 海上提液是完全可以实现的。 1 4 本研究的主要工作 1 4 1 资料收集和调研 ( 1 ) 收集开发资料 防砂月报( 2 0 0 5 年2 月- 2 0 0 6 年6 月) 生产日报( 2 0 0 5 年7 月1 8b - 2 0 0 6 年8 月1 5 日) 施工总结( 2 0 0 4 年- 2 0 0 6 年) 历年的测压资料 作业月报( 1 9 9 9 年- 2 0 0 6 年) 部分井的井身轨迹资料 水井流量测试报告( 2 0 0 4 年- 2 0 0 6 年) 无因次采液指数曲线 海上理论排量1 0 0 m 3 电泵井的施工总结、生产数据及井斜资料 ( 2 ) 国内外防砂工艺及举升工艺文献调研，内容涉及： 防砂井产能预测 i r 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文第1 章前言 目前防砂工艺介绍及新工艺推荐 提液配套工艺调研 油井优化设计 ( 3 ) 河口、桩西、胜利采油厂提液情况调查 ( 4 ) 埕岛西e d c 合作区开发技术调研。 ( 5 ) 与泵公司结合电泵机组参数情况。 ( 6 ) 国