胜利油田水平井防砂存在问题及技术对策.ppt

胜利油田水平井防砂存在问题及技术对策,胜利油田分公司采油工艺研究院,汇报人:吴建平,水平井应用技术交流会发 言 材 料,汇 报 提 纲,一、胜利油田水平井防砂概况二、存在主要问题及技术对策 三、下步技术发展方向 四、认识及建议,一、胜利油田水平井防砂概况,1、水平井防砂整体情况,水平井裸眼滤砂管防砂技术,四大技术系列,水平井管内砾石充填防砂技术,水平井裸眼砾石充填防砂技术,水平井管内滤砂管防砂技术,424口,81口,37口,492口,水平井防砂施工规模（总井数1034口）,累计产液:7787104t累计产油:868104t平均单井日产液:47.70t/d平均单井日产油:9.34t/d,水平井防砂井整体生产状况,一、胜利油田水平井防砂概况,2、水平井防砂技术发展历程,一、胜利油田水平井防砂概况,2、水平井防砂技术发展历程,三大阶段,阶段一：套管内滤砂管防砂时期,简单、可靠的施工工艺为水平井应用初期提供了有效保障,2、工艺管柱,悬挂式防砂管柱示意图,平置式防砂管柱示意图,关键技术,两种水平井防砂管柱技术,水平井下相位射孔配套技术,水平井油层保护配套技术,阶段特点,钻遇油藏综合含水较低，地层亏空程度低,钻遇油藏简单，物性好,滤砂管防砂对井身轨迹适应性强，施工简单，可靠,一、胜利油田水平井防砂概况,2、水平井防砂技术发展历程,三大阶段,阶段二：套管内砾石充填技术进入矿场应用,水平井砾石充填技术满足了水平井在不同类型油藏应用的需求,冲管,充填平衡堤,砾石沉降、携砂液的漏失易形成砂桥,充填亏空区,充填亏空区,解决矛盾,钻遇油藏复杂，高泥质、粉细砂、稠油油藏防砂后油井产量低,滤砂管防砂井砂埋后，产量下降快,油田综合含水升高，采液强度加大，出砂程度加剧,技术关键,水平井分段连续充填工艺,水平井阻流充填管柱,水平井充填施工参数及控制技术,一、胜利油田水平井防砂概况,2、水平井防砂技术发展历程,三大阶段,阶段三：裸眼防砂技术规模化应用,完井观念的转变，进一步解放了油层，发挥了水平井开发优势,关闭塞,分级箍,水泥,盲板,裸眼滤砂管防砂技术,裸眼砾石充填防砂技术,最大程度地增大油井渗流面积、充分发挥油井产能,井下管柱结构简单，无需射孔作业，节约完井成本,填补裸眼环空，形成多级挡砂屏障，延长防砂有效期,技术优势,一、胜利油田水平井防砂概况,3、水平井防砂技术实施的保障措施,建立“重大工艺设计管理系统”，整合专家资源，提高水平井工艺措施设计水平。,重大设计编审程序,强化水平井技术服务方信誉评价、产品质量控制。,加大水平井现场技术服务的监督管理。,以采油工程数据库和采油厂数据源为依托，建立了水平井防砂效果统计数据库。,在油田领导的高度重视下，通过水平井防砂关键技术的研究攻关、完善配套、规模化推广，以及不断加强技术运行管理和产品质量监控，确保了水平井防砂完井实施的“高标、高质、高效”，水平井防砂开采技术已成为胜利油田新区高效开发、老区挖潜提高采收率的重要技术支撑。,小 结,一、胜利油田水平井防砂概况,汇 报 提 纲,一、胜利油田水平井防砂概况二、存在主要问题及技术对策 三、下步技术发展方向 四、认识及建议,随着胜利油田水平井应用油藏类型复杂化、开采工艺多元化的发展，水平井防砂完井技术在工艺适应性和针对性等方面出现了一些问题，导致各类非正常生产井共95口，占防砂水平井总数的9.2%。,水平井防砂完井方式,套管射孔防砂完井505口,裸眼筛管防砂完井529口,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,二、存在主要问题及技术对策,1、防砂失效井,防砂失效,存在问题,1）滤砂管发生电化学腐蚀损坏,中心管采用J55石油管材或45号无缝钢管,外管采用Q235钢或45号钢,金属网材料采用316L 不锈钢圆丝,中高矿化度,较低矿化度,1、防砂失效井,早期滤砂管采用的J55、45#钢等管材电化学腐蚀趋势较强，导致下井滤砂管防砂有效期在3年左右，在高矿化度区块其有效期更短。,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,2）滤砂管局部高流速冲蚀损坏,二、存在主要问题及技术对策,油井高含水后导致地层出砂加剧，采取大泵提液措施形成高速含砂流体，冲蚀磨损导致滤砂管局部损坏出砂。,三种含砂量对管材磨损量与时间的关系,驱替岩芯出砂量与含水变化关系曲线,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,原因分析,2）滤砂管局部高流速冲蚀损坏,另一种情况是：地层微粒堵塞滤砂管后，流体通道集中到余下阻力最小的未堵部分，从而造成了局部流速过大，导致了滤砂管的冲蚀损坏。,永12-平4井打捞出的滤砂管,局部高流速冲蚀,滤砂管部分堵塞造成局部流速过大冲蚀损坏示意图,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,原因分析,封隔器密封件的主要材质为石墨，多轮次吞吐后可能发生局部剥落，导致密封失效。,热采密封件损坏照片,热采滤砂管损坏照片,二、存在主要问题及技术对策,3）上部封隔器热采密封件损坏,4）吸汽不均匀导致滤砂管局部损坏,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,原因分析,二、存在主要问题及技术对策,多层复合新型滤砂管,基管和保护层材质改进后的滤砂管,新型滤砂管通过改进基管及保护层的材质，显著提高了其耐电化学腐蚀的能力；耐冲蚀、抗堵塞过滤层的研制增强了其油藏适应性。,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,步骤一、判断出砂位置,封隔器失效,滤砂管失效,步骤二、分类治理,二次卡 封在失效封隔器上面对接下入新封隔器,拔滤砂管进行管内砾石充填防砂（适合出砂严重井）,不拔滤砂管挤注高分子抑砂剂抑砂（适合出砂轻微井）,下密插从环空试压,探冲中心管，依据冲出砂量判断,封隔器失效,滤砂管失效,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,技术对策,石墨密封件,改变材质,改性氟橡胶热采胶筒,改性氟橡胶热采密封件,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,技术对策,氟橡胶密封件,根据储层条件和油层状况设计了水平井自补偿器和具有自动分配功能的配汽器，实现水平段全段均匀注汽。,一个出汽点,根据储层条件和油层状况设计多个出汽点,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,1、防砂失效井,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,封隔器失效6口,滤砂管失效27口,管内防砂失效井33口,二次卡封后全部恢复生产,15口井采取冲砂、挤固砂剂等常规作业维持生产,4口井大修拔滤后进行管内砾石充填防砂恢复了生产,8口井待采取措施扶停,目前，已经有25口管内防砂失效井恢复了生产，还有8口治理难度大的水平井有待扶停，预计单井治理费用近百万元。,(二)管内防砂失效水平井治理技术对策,1、防砂失效井,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,2、低液堵塞井,存在问题,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,稠油、粉细砂油藏工艺不适应,有机垢、地层微粒堵塞,低液堵塞,早期采用的滤砂管中金属毡纤维排列无序，过滤孔道路径复杂并有较大周折，细粉砂粒和稠油混合物、粘土物质容易滞留在纤维孔道内，造成滤砂管易被“油糊”、“泥糊”堵塞，使得油井产量急剧降低。,金属毡滤砂管过滤层照片,二、存在主要问题及技术对策,2、低液堵塞井,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,滤砂管堵塞油井产液量变化曲线,1）滤砂管防砂工艺与油藏不适应,二、存在主要问题及技术对策,2、低液堵塞井,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,2）泥浆侵入造成近井污染,3）有机垢、地层微粒堵塞渗流通道,钻井过程中泥浆漏失污染近井地层,未采取分段替浆，残余泥浆污染射孔炮眼,原油中的胶质、沥青质成垢堵塞渗流孔喉,敏感性地层中的粘土微粒发生运移和膨胀,运用负压混排工艺解除近井泥浆污染,目前，在胜利油田出砂油藏新投水平井防砂前已大多采取负压混排工艺，有效预防了泥浆污染导致的低产低液。,水平井氮气泡沫负压混排施工现场照片,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,2、低液堵塞井,技术对策,配套技术一：高压旋转射流技术解除滤砂管内颗粒堵塞配套技术二：复合酸解堵技术解除近井泥质堵塞配套技术三：高分子抑砂剂技术抑制泥质粉细砂的再次运移,针对近井污染和固体堵塞。采取化学和水力复合解堵配套技术可以有效解除近井的污染堵塞，提高水平井的产量。,高压旋转射流试验照片,高分子抑砂效果试验,复合酸解堵室内实验,二、存在主要问题及技术对策,(一)套管完井水平井防砂存在问题及技术对策,2、低液堵塞井,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,由于油藏适应性差及工艺配套不完善等因素导致的非正常生产井共48口，其中，由于注汽热采导致的防砂失效井共29口，占出砂失效裸眼水平井总数的60%。,水平井裸眼防砂存在问题统计表,水平井裸眼筛管防砂存在问题统计图,水平井裸眼防砂情况统计表,二、存在主要问题及技术对策,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,存在问题,局部流速大，导致防砂管破损,裸眼砾石充填防砂工艺不完善,注汽出砂,1）注汽井回采局部流速大，导致防砂管破损,注汽时地层吸汽量不均匀，回采时高温流体携带地层微粒从高渗带高速流出，造成对防砂筛管冲蚀，导致防砂管局部破损。,二、存在主要问题及技术对策,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,水平井注汽及放喷采液过程示意图,2）注汽加剧残酸对防砂管的腐蚀,用挂片失重法测定的不同质量分数土酸酸液在不同温度下的缓蚀性能,在试验温度小于90时，腐蚀速率较小，但当试验温度达到90以上，随着温度升高，在反应速度一定的条件下，腐蚀速率急剧增加。,二、存在主要问题及技术对策,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,3）防砂管挡砂精度发生变化,由于裸眼水平井钻井过程中井径的变化幅度大，使防砂管柱外壁受力不均匀，导致挡砂层局部变形，使挡砂精度发生变化。,二、存在主要问题及技术对策,放大,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,4）裸眼砾石充填防砂工艺不完善,裸眼水平井砾石充填防砂工艺具有渗流面积大、挡砂效果好、有效期长等优点，成为水平井防砂完井技术发展应用的必然趋势。,当前国内水平井裸眼充填防砂工艺存在主要问题：主要以底部逆向挤压充填防砂工艺为主，无法保证筛管与井眼之间环空充填密实，容易形成管柱底部约束、上部亏空，导致注汽后筛管变形损坏。,二、存在主要问题及技术对策,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,二、存在主要问题及技术对策,出砂点的检测与判断：,水平井裸眼筛管防砂失效井分段连续诊断管柱,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,分类治理：,2）多点可能出砂：探冲砂后挤注高温抑砂剂筛管内下入滤砂管防砂采取管内砾石充填防砂,1）单点或两点出砂：分段机械卡封,水平井裸眼筛管出砂失效井分段机械卡封管柱,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,优化裸眼水平井酸洗液中高温缓蚀剂浓度,优化热采水平井注汽、酸洗施工管柱的结构,1）调整酸洗阻流封与注汽配器口的位置2）改进均匀注汽配注器出汽口的结构,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,技术对策,二、存在主要问题及技术对策,裸眼注汽出砂井29口,2口井采取机械卡封措施恢复了生产,10口井进行管内砾石充填防砂恢复了生产,另有9口井待采取有效治理措施,8口井进行管内下滤防砂恢复了生产,1、注汽出砂井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,技术对策,目前，已经有20口防裸眼出砂井恢复了生产，还有9口治理难度大的水平井有待治理，预计单井治理费用百万元以上。,二、存在主要问题及技术对策,2、筛套管错断井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,存在问题,注汽井防砂管柱受交变应力作用，发生失稳,筛套错断,胜利油田已有12口裸眼防砂井筛套管出现错断，其中有11口井是热采注汽后发生筛套管错断的。,1）注汽井防砂管柱受交变应力作用，发生失稳,二、存在主要问题及技术对策,2、筛套管错断井,注汽温度升高时，屈服强度明显降低,N80,TP110,当防砂管柱受到完全约束，屈服应力急剧增加，造成管柱屈服破坏,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,当水平井的井身轨迹不规则时，注汽加剧了管柱的局部应力集中，容易使管柱在井身轨迹不规则处发生变形、错断。,0.48m,在1609米处产生套管错断,2）井身轨迹不规则，注汽加剧局部应力集中,二、存在主要问题及技术对策,2、筛套管错断井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,原因分析,治理措施1：筛套管补贴技术,治理措施2：可根据损坏情况及错断位置采用水平井管内充填防砂,套变井快速打通道技术长井段套管密封加固技术小套管二次固井技术膨胀管修复技术铅模对接法,二、存在主要问题及技术对策,2、筛套管错断井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,技术对策,提高筛管中心管材质钢级，优化其打孔形式,优化配置热采套管头、井下补偿器等辅助工具,筛管中心管采用TP110H钢级，采用螺旋打孔形式，在保证管体整体过流面积的基础上，确保了筛管整体强度满足裸眼完井的要求。,二、存在主要问题及技术对策,2、筛套管错断井,(二)裸眼完井水平井防砂存在问题及技术对策,技术对策,汇 报 提 纲,一、胜利油田水平井防砂概况二、存在主要问题及技术对策 三、下步技术发展方向 四、认识,加大水平井管内砾石充填防砂工艺应用规模强化水平井防砂完井技术管理和产品检测加强裸眼完井水平井防砂完井工艺适应性研究促进疏松砂岩水平井针对性工艺的攻关研究,为了提高水平井应用效果，需要进一步加强水平井开发的技术创新和应用创新，加强对已投产水平井的分析研究，探索对低产低效、防砂失效水平井的针对性治理途径，为胜利油田持续稳定发展做出新贡献。,三、下步技术发展方向,水平井管内砾石充填防砂管柱示意图,1、加大水平井管内砾石充填防砂工艺应用规模,技术优势：,近井形成高强度挡砂充填带,可以满足较高采液强度的要求利用高渗砾石充填以后，在炮眼附近可显著改善近井地带流通能力高强度的砾石充填层可以防止近井地层坍塌，保持井壁稳定,三、下步技术发展方向,研制水平井多功能试验装置，进行防砂器材检测和优选；强化重大工艺措施专家组决策制度，编制完善水平井防砂完井相关的规范和标准，,2、强化水平井防砂完井产品检测和技术管理,主要功能：1）模拟水平井防砂完井工艺的实施过程，优化施工参数2）实现水平井防砂完井器材的性能检测和功能试验3）模拟水平井渗流规律4）水平井找堵水工艺试验,水平井多功能物模试验装置示意图,三、下步技术发展方向,加强与油藏地质特征的结合，研究防砂完井工艺对不同油藏的适应性，优化不同开采方式下的防砂完井工艺。,3、加强水平井防砂完井工艺适应性研究,完井方式优选,根据储层岩石的地质特性，结合完井产能预测，优选适合于储层的最佳防砂完井方式。,完井参数设计,根据所选择的完井方式及产能预测结果，结合开采方式优选完井管柱结构和参数。,三、下步技术发展方向,4、配套完善裸眼水平井砾石充填防砂工艺,分阶段试验水平井免钻塞裸眼防砂工艺,三、下步技术