防砂处理.doc

一、防砂工艺1. 出砂的原因1.1 出砂的地质条件（内因）a. 地层地质年代新（第三系、第四系）；b. 埋藏浅（一般小于1500m），压实作用差；c. 地层胶结强度低（可由室内岩芯实验确定）；d. 机杂及胶结物含量低；e. 以泥质胶结为主的敏感性（水敏和速敏）储层，遇水后易发生膨胀和运移；f. 高孔(25.0%30.0%)和高渗(数百到数千 md）；g. 往往是稠油油藏，流动阻力大；h. 断块油藏断层发育，构造应力大；1.2 出砂的开发因素（外因）a. 地层压力降低，出砂；b. 完井方式与参数；c. 生产压差：避免压力激动和过大压差；d. 油井含水：含水上升，出砂加剧；e. 地层损害：渗透率降低，出砂；f. 钻井/作业：液体漏失、地层损害。2. Palogue油田的出砂预测2.1 组合模量法储层岩石强度是决定油气井是否出砂的主要因素，它与其弹性参数如剪切模量、体积模量有良好的相关性。美国莫尔比石油公司提出的组合模量法能很好的预测油藏是否出砂。组合模量法在墨西哥湾和北海已广泛应用，当Ec大于3106psi时油气井不出砂。Ec=(9.94108r)/t2c式中：Ec-岩石组合模量（岩石密度、声波时差函数），1.4503106psir-岩石密度，g/cm3t-岩石纵波时差，s/m胜利油田通过现场应用，最终得到出砂界限值：Ec3106psi，在正常生产中油气井不出砂；2.03106psi Ec3106psi，正常生产中将出现出砂；Ec3106psi，在正常生产中油气井不出砂；2.03106psiB3106psi，正常生产中将出现轻微出砂，当水突破井眼时，出砂情况加剧，应采取合适的防砂措施；B2.03106psi，生产中出砂严重，早起就应采取防砂措施。2.3 Palogue油田油井测试时的出砂情况通过DST测试（油井生产测试）观察油样中的含砂量来判断是否出砂、出砂层位、出砂程度。2.4 Agordeed油田油井测试时的出砂情况2.5 生产出砂预测的结论通过组合模量法、出砂指数、油井测试观察等方法判断油田是否需要采取防砂措施。根据出砂预测的各项指标(B、EC等)与DST测试资料进行综合对比，可确定苏丹三/七区出砂判识指标为：临界出砂组合模量 ：EC（2.102.30）104 MPa临界出砂指数 :B（2.052.20）104 MPa3. 粒度分布筛分粒度大小的分布Well Depth（m）D10（mm）D40（mm）D50（mm）D90（mm）D95（mm）0.063 or 0.044Weight (%)Fal-11244.050.450.250.220.090.0634.41244.510.90.630.610.450.361.71251.720.360.140.110.0630.0455Palogue-11225.250.360.250.230.090.0635.81225.920.70.530.480.250.181.2D10-在产层砂粒度组成累计曲线上，占累计质量为10%所对应的砂粒直径。图1 粒度分布图（苏丹油田1244.05m）D50砾石粒度中值200500m4. 防砂技术的选择粒度分析数据是选择防砂技术的重要参数。还与油藏情况、成本、能提供最大化的稳定产量有关。4.1 防砂方法分类基本上，生产防砂基本有三大机制（1）减小拖拽力这个方法是最便宜和最有效的（2）砂桥防砂机制（3）增加地层强度地层砂固结4.2 不同防砂技术的适应性分析为了减小拖拽力，首先考虑的是增加流动区域。在一定的产液速率下，每单位体积流速可以通过以下方法来减小：（1）采取清洁、大孔径射孔（2）增加射孔密度（3）对目的层尽可能的长时间开井另外，逐渐增加的生产井比率也是可以帮助控制生产出砂因为形成砂桥防砂方法是靠增加储层的强度，主要有机械的，化学的，以及机械和化学联合控制技术各种防砂方法的优缺点分类防砂方法优点缺点机械防砂绕丝筛管砾石充填1.成功率高达90%以上2.有效期长3.适应性强，应用普遍4.裸眼充填产能高1.由于井内有防砂管柱，后期处理复杂，费用高2.不适用于粉细砂岩3.管内充填产能损失大滤砂管1.施工简便、成本低2.适用于多油层完井，粗砂地层1. 不适用于粉细砂岩2.滤砂管易堵塞是产能下降3.滤砂管受冲蚀，寿命短割缝衬管1.施工简便、成本低2.适用于出砂不严重的中、粗砂岩，水平井等1.不适用于粉细砂岩2.砂桥易堵塞，影响产能化学防砂胶固地层1.井内无留物，易进行后期补救作业2.对地层砂粒度适应范围广3.可进行多层分段防砂4.施工简便 1.渗透率下降，成本高2.不适宜用于多层长井段和严重出砂井3.化学剂有毒，易造成污染人工井壁1.化学剂用量比胶固地层少，成本可下降2030%2.井内无留物，补救作业方便3.可用于严重出砂井4.成功率高于85%1.不宜用于多油层，长井段2.不能用于裸眼井l砂拱防砂套管外封隔器1.施工简便、成本低2.可用于多层完井施工3.差能损失小，后期补救处理较容易1.不适用于粉细砂岩及疏松砂岩地层2.砂拱稳定性不好3.控制流速，影响产量其他水力压裂砾石充填1.即防砂，又获高产2.消除油层伤害3.有效期长1.不宜用于多油层和粉细砂岩地层；2.后期处理难原油焦化固砂1.特别适用于超稠油疏松砂岩2.井内无留物1.不宜用于多油层和长井段作业2.施工复杂，难度大，费用高通过油藏的地质特征与防砂技术的选择关系方法项目筛管砾石充填裸眼砾石充填衬管酚 树脂地层砂尺寸细粗细粗中粗细中细中泥质低渗透地层非均值地层多油层井段长度长短短长短短短不需要地面设备高压井高产井套管直径常规常规常规小常规小常规严重出砂井定向井地面包装设备需求井下留物有有无无无费用中中低贵贵有效期长长中中中图解“”-适用 “”-不适用通常，化学防砂控制技术比机械防砂控制技术更复杂。从经济性考虑，在这些防砂方法中，树脂防砂成本是最高的，酚-硫酸法也很贵。出砂井中需要防砂的井段越长，成本越高，因此，一般单井固砂井段小于3m，所有的这3种防砂机制的成本都要小于化学防砂。4.3 防砂技术选择4.3.1 防砂时机的选择如DST测试已发现出砂，则油气井生产初期就可能出砂。若测试时，井口并未见出砂，但检查钻具和工具发现砂粒，或测试发现砂面上升，则判断该井已出砂。可根据出砂状况决定油井是否进行早期防砂。 Palogue油田进行的DST测试（6口井/23层次）发现：短期测试5口井有3个层段出砂（Y,S,S);长期测试（Y，Y，Y，Y，S层合试）4个油样含砂，说明生产初期很可能出砂(但不严重)，需在某些出砂敏感地带采取早期防砂完井。从地层稳定性分析及出砂预测综合研究，可以确定P油田在开采初期正常生产时出砂轻微。但当地层压力下降后采用注水开发时，要特别重视水侵的危害，随着含水的上升，地层强度急剧下降，出砂条件恶化，甚致严重出砂。此时要严密观察井口含水和井口含砂变化，及时采取防砂措施，不得拖延，以免地层骨架破裂，增加后期防砂难度使防砂效果下降。建议在油井含水上升到50%60%时及时进行防砂。4.3.2 防砂技术的选择基于油田经验和对不同岩心的实验结论，在SPE39437中给出了粒径和筛管的选择标准。当所有的值都小于界限值，则风险是最低的，具体界限值如下：D10/D9510，D40/D903，325目以下1达西，套管射孔完井时采用砾石预充填；D10/D9510，D40/D905，325目以下1达西，套管射孔完井时采用绕丝筛管；D10/D9520，D40/D905，325目以下5%，界限值在中等范围内，采用大粒径砾石（7x或则8x50%），如果出砂地层和储层厚度相当则可以采取告诉水力充填；D10/D9520，D40/D905，325目以下20，D40/D905，325目以下10%，界限值最高，疏松砂岩，需要提高井眼尺寸，并通过压裂、水平井、多分支井技术或者大体积的预充填去降低对渗透率的伤害；从Palogue油田粒度尺寸分布分析结果看，D10/D9510、D40/D905，缝口宽度W=2D103D40/D905，缝口宽度W=D10-D15D40/D903，缝口宽度W= D10 砂粒在缝眼外形成砂桥的条件是：缝口宽度不大于砂粒直径的2倍。二、压裂工艺设计1. 压裂措施计划 根据油田油藏工程储量的要求，制定压裂施工工作量；2. 压裂设计原则2.1人工裂缝方位分析以往的裂缝方位资料，确定人工裂缝走向；2.2地应力解释利用测井解释资料，分析储层的地应力情况；2.3压裂设计原则结合储层的发育及分布特征，明确针对油田特征的压裂设计原则；3. 以往压裂情况3.1施工效果分析；3.2施工参数分析；分析油田的以往压裂施工情况，为油田的下一步压裂施工提供借鉴；4. 压裂裂缝参数优化设计4.1裂缝缝长设计 结合油藏规划的井网条件，设计合适的裂缝缝长；4.2导流能力设计根据油藏模拟，确定合理的裂缝导流能力；4.3施工规模设计根据优化的裂缝缝长、导流能力，结合单井的地应力解释结果初步模拟区块的施工规模。5. 压裂液优选5.1压裂液体系针对油田的温度及配伍性等特征，从经济性、可靠性出发优选适合油田的压裂液体系；5.2压裂液标