高压充填(论文)

胜利油田高校毕业生

优秀见习论文答辩竞赛封隔高压充填防砂技术

应用及效果分析目录摘要前言1、 采油23队防砂工艺实施现状2、 封隔高压充填防砂技术原理、应用及效果分析3、 目前存在的问题及下步工作方向4、 结论参考文献：摘要：封隔高压充填防砂技术有效期长、采液强度高、施工简单、对油层污染程度低等特点。在采油23队应用中表明：1、该技术有效延长了防砂周期，在采油23队选出的29口可对比井中平均防砂周期达到了978天；2、该技术在对地层解堵、提高采液强度从而提高油井产量方面显示出了极大的经济效益，共累计增油45889t。3、可对因传统工艺防不住泥粉砂而导致的长期停产井进行扶井，累增油18328t。总之，该技术经济效益显著，值得推广应用。关键词：封堵；防砂前言：孤东油田是胶结疏松的砂岩油藏，自八十年代投入开发以来，防止油层出砂已是维持油田正常开采的一项重要技术措施，随着油田的不断开发防砂工艺技术也得到了不断的配套和发展.采油23队位于孤东油田西部，管理着GD51块、GD55块及二区西部分油水井，主力区块GD51,GD511块及二区西储层为河流相沉积,埋藏浅，泥质含量高,胶结疏松，易出砂,属典型的疏松砂岩油藏，区块投入开发以来，防砂工艺应用一直是我们工作的重点，防砂治砂工作任务艰巨•本文主要通过对采油23队的主导防砂工艺封隔高压充填绕丝管防砂应用情况进行分析,提出下步整改方向和措施，有力的提高了采油23队的防砂工艺开发水平。1采油23队防砂工艺实施现状孤东采油厂采油二矿23队主力区块GD51,GD511及二区西储层属典型的疏松砂岩油藏，区块投入开发以来，防砂工艺应用一直是我们工作的重点，防砂治砂工作任务艰巨，统计历年来的防砂工艺应用情况如附表1。图1采油23队历年来的防砂工艺应用情况折线图采油23队防砂工艺发展大体分三个阶段:第一阶段（86〜89年）：以滤砂管、干灰砂防砂为主。在这一阶段中的滤砂管防砂技术适合于渗透性高的中粗砂粒地层，成本低，且防砂效果较好，但是这种防砂技术有效防砂周期短，仅在400天左右，并且对出泥粉砂严重油井还有没有根本的解决办法。第二阶段（90〜2000年）：以滤砂管、涂料砂防为主，以干灰砂、绕丝管循环充填为辅。本阶段中的滤砂管防砂技术同样适合于渗透性高的中粗砂粒地层，成本较低，并且防砂效果较好，其有效防砂周期大体在700天左右，但是这种防砂方式同样对出泥粉沙严重油井还有没有根本的解决办法，仍需进一步改进。于是本区块经过多年开发，油层及井况条件日趋复杂化，油井防砂主要面临以下两点问题：（1） 、传统防砂工艺适用性变差，出泥粉砂严重的油井日益普遍，因防不住砂导致的长期停产井日益增加，防砂成功率低，有效期短的问题突显。影响油井整体开发效果的进一步提高。（2） 、防砂费用急剧增加，使作业成本压力越来越大。针对传统防砂工艺存在的这些问题，采油队于1998年试用了绕丝管高压充填防砂工艺，该工艺不仅可以解决以往传统工艺不能解决的地层出泥粉砂问题，而且该技术还有效延长了防砂周期，在采油23队选出的29口可对比井中平均防砂周期达到了978天；并且该技术在对地层解堵、提高采液强度从而提高油井产量方面显示出了极大的经济效益。自2001年以来，采油23队主要推广应用了绕丝管封隔高压充填防砂工艺。第三阶段（2001〜至今）：以绕丝管封隔高压充填为主，循环充填为辅。2封隔高压充填技术原理、应用及效果分析封隔高压充填技术在井筒附近形成挡砂屏障，提高了近井地带的渗透率和防砂强度，扩大渗流面积，消除孔眼附近的瓶颈阻流，降低生产压差，从而控制出砂，并提高产能，能有效解除井筒附近的污染堵塞；较好地解决“防砂与防堵塞不能统一”的问题，达到既有效防住油层出砂，又大幅度地提高其供液能力的效果。2.1封隔高压充填技术原理2.1.1防砂机理⑴通过绕丝管挡住人工充填砂，利用充填砂对地层砂的桥塞作用，把地层砂挡在充填砂周围，形成较好的二级挡砂屏障，达到防止油层出砂的目的。⑵根据油层出砂的门限速度理论，油层出砂程度与流体的流速成正比。高压充填砂在井筒一定半径的油层内形成致密的高渗透带，地层砂被挡在充填砂体以外。在油井产液量一定的情况下，出砂半径与流速有以下关系2x3.14xRxHV以井轴为圆心的半径为R处流体流速Q油井产量H油层射开厚度R与井筒同心某处圆半径因此在油井生产时高速流体主要集中在充填砂体内，充填砂以外的流速则大大降低，减少了流体对地层砂的冲刷和携带作用，使油井出砂的可能性减少。⑶高压充填防砂可以缓解或避免近井油层骨架的进一步破坏。这是因为岩层的破坏（包括拉伸、剪切、压缩和粘结破坏）与流体的的流动压力梯度直接相关,流压梯度越大岩层破坏就越严重，则油层出砂越严重。因此当油层流体通过高渗的充填砂体时其流压梯度就大大降低，从而缓解甚至避免油层骨架的进一步破坏，缓解出砂趋势和程度。同时高压充填又可以重新建立近井地带油层的骨架支撑，避免上履地层坍塌出砂.2.1.2增产机理⑴提高近井地带油层的渗透性高压充填砂体采用0.4-0.8mm的石英砂，渗透率高达121ym2，远高于地层渗透率，根据油井流动动态关系IPR方程Q=J(Pr—Pw)2冗KHapB(ln—0.75+S)Q 油井地面产量 K地层有效渗透率Pr供油区平均油藏压力Pw井底流压 J采油指数 p地层油粘度B 原油体积系数 a采用不同单位换算系数S 表皮系数 H油层厚度x形状因子，与泄油区形状和井的位置有关可见，在相同的生产压差下，改进渗流区渗透率K降低油井表皮系数S,可以明显提高油井产量。⑵高压充填可以起到一定的压裂作用，使地层形成短而宽的裂缝，从而提高供液能力。2.2工艺技术参数的设计2.2.1孔密的设计采用高密度、大孔径、深穿透射孔技术，可以增大液体流动面积，降低流体阻力，有利于提高产能，但同时考虑到孔密对高充防砂施工排量的设计要求，一般采用每米32孔、102枪、127弹的射孔完井方法。2.2.2充填砂粒径和绕丝管（割缝管）缝宽的设计充填砂的粒径根据索西埃公式进行选择：D=（5—6）d50D为充填砂粒径，d50为地层砂粒径中值据分析孤东油井出地层砂的粒径中值为0.08-0.15mm,因此高压充填选用0.4-0.8mm充填砂和0.2-0.3mm的绕丝管（割缝管）。2.2.3充填砂量设计充填砂量包括地层充填砂量和油套环空充填砂量，对油套环空内充填砂量可以通过简单的数学计算得到，因此关键在于地层充填砂量的设计。为了达到较好的防砂效果，地层充填砂体至少达到油井大量在出砂半径以外的地层空间。根据《疏松砂岩油藏出砂机理研究》成果，孤东油井最大出砂半径在1.5—3.2m之间，大量出砂半径在0.3-1.5m之间，结合老井地层亏空等情况，确定地层充填砂量由下式计算得出：Q=3.14XR2H①R 为地层充填半径，一般取0.6—3米H 为射孔油层厚度①为地层充填系数，一般取0.3—0.5米2.2.4防砂管柱及配套工具设计高压充填防砂防砂管柱由丝堵、绕丝管、安全接头、扶正器和PFS充填工具组成，如图1所示。高压充填防砂工艺管柱配套工具设计主要应用了PFS型系列封隔充填一体化工具。PFS封隔充填工具主要由液压部分、锁紧部分、密封部分、卡瓦锚定部分、充填部分、关闭部分、丢手部分等组成。该工具结构简单、性能稳定可靠、操作简便，具备良好的适性。

图2封隔高压充填防砂管柱示意图表1PFS封隔充填工具技术参数项目 （mm）巾139.7mm巾177.8mm最大外径 （mm）115mm150mm留井部分最小内径 （mm）52mm70mm长度 （mm）1320m1320m座封钢球直径 （mm）35mm38mm座封压差 （MPa）10~15MPa10~15MPa打开充填通道压差 （MPa）15~25MPa15~25MPa密封压差 （MPa）<30MPa<30MPa工作温度 （°C）<120C<120C上端连接螺纹27/8TBG27/8TBG下端连接螺纹27/8TBG31/2TBG留井打捞螺纹27/8TBG27/8TBG重量 (Kg)56kg92kg。2.2.5充填施工参数设计施工的不同阶段要求有不同排量，1•在地层充填阶段，为了形成致密的充填砂体，要求充填施工达到：（1）在套管内携砂液速度至少达到临界速度，防止充填砂沉入套管砂埋炮眼。（2）在射孔孔眼内，携砂液喷射速度至少达到临界速度，以防止充填砂在管外空洞处沉积，在一定压力下把充填砂携带地层深处，形成密实的充填砂体。施工排量的确定：0.4-0.8mm砂粒在/139.7mm套管井内充填排量应达到0.8〜1.1m3/min,在/177.8mm套管井内充填排量应达到1.3〜1.8m3/min。环空充填阶段要求携砂液流速低于临界速度，因此施工排量应逐步降至0.3〜0.4m3/min。现场施工质量标准(1)0.4-0.8mm石英砂设计用量按充填半径1.2-1.5米计算携砂液需用脱油污水，干净合格泵压、排量和携砂比分为三阶段控制表2分阶段泵压、排量和携砂比参数表序号排量(L/min)泵压(MPa)携砂比(％)阶段加砂量(%)第一阶段>800<22.010-1550.0第二阶段>800<25.015-25.030.0第三阶段/500t25.025-3020.02.3施工工艺及工艺特点2.3.1施工工艺管汇试压。接好地面管汇，开泵试压30MPa，3min不刺不漏方可进行下一步施工。封隔高压一次充填工具座封。工具下达预定位置后，用携砂液正循环洗井，记录此时管柱重量，从油管内投入钢球一只，用水泥车小排量加压座封。验封。按操作规程提放管柱，验证是否座封。开启充填通道。继续加压至压力突降，此时中心管关闭，充填通道开启。确定施工排量。可根据砂粒直径和射孔井段长度设计相应的排量，必须满足积压式充填要求。充填。排量、压力稳定后进行充填，直到泵压升高到预定压力值，停止充填。反洗井。从套管内泵入清洁携砂液，洗出油管内多余的砾石，洗净为止。丢手。充填完成后，上提管柱至原负荷，正转油管倒扣丢手，确认倒开后上提管柱，此时充填通道自动关闭，中心管自动打开。按设计要求下入生产管柱。2.3.2工艺特点施工简单。封隔与高压一次充填结合在一起，减少了起下管柱时间、减少了作业占井时间，节省了地面施工。防砂有效期长。大排量高压将地层充填与井筒充填结合在一起，确保了充填砾石与空洞、压裂裂缝周壁紧密相镶嵌，有效防砂半径大、有效期长，有强烈的解堵作用，并提高了渗透率。采液强度高。套管内下入了高强度的绕丝管，地层与环空被砾石充填结实，滤砂效果好，能大量提液。保护油层。油层充填与环空合二为一，降低了因携砂液更换了带来了油层污染。修井难度降低。管柱配套了安全接头和扶正器，便于套铣、解卡，减少了转大修的机会。2.4高压充填防砂工艺应用及效果分析2001〜至今：以绕丝管高压充填为主，循环充填为辅的防砂工艺在采油23队的防砂治砂工作中取到了很好的效果，并且在延长防砂有效期、对地层解堵、提高采液强度高方面显示了其极大的优经济效益显著，并很快在全队推广应用开来。2.4.1封隔高压充填防砂工艺有效的延长了了防砂有效期通过对我队29口可对比井进行统计，我们首先得出每口井各种防砂方式的平均有效防砂周期，然后在经过汇总，可以看出：我队所有可对比井涂防防砂工艺的平均有效防砂周期为644天，滤砂管防砂工艺的平均有效期为391天，而高压充填防砂工艺的平均有效防砂周期却达到了978天(见附表2)。由此可见，高压充填防砂工艺在延长了防砂有效期方面突出了其巨大的优势。表3采油23队历年可对比井的涂防、滤砂管、高压充填绕丝防砂工艺的平均有效防砂周期汇总表涂防滤砂管高压充填平均防砂周期644391978图3采油23队历年可对比井的涂防、滤砂管、高压充填绕丝防砂工艺的平均有效防砂周期汇总图2.4.2封隔高压充填防砂工艺在对地层解堵、提高采液强度等方面效果显著封隔高压充填防砂工艺在对地层解堵、提高采液强度方面进而提高油井产量

方面显示了其极大的经济效益，共累计增油45889t。表4采油23队6口井的滤砂管防砂与高压充填、绕丝防砂前后生产情况对比表井号滤砂管高充、绕丝对比累增油液油含水液油含水液油含水GOGD6336.72.992.176.74.294.5401.32.4863GOGD54-33.30.585.727.36.576.2246-9.51855GO2-5-3926.92.391.45.9431.9-211.7-59.5399GO2-7-4323.83.186.929.63.3895.80.22.1469GO2-7N513.80.29533.22.991.229.42.7-3.88750GO2-9-5145.72.394.982.52.696.936.80.321200合计140.211.391.9255.223.590.8115.04.0-1.113536表5采油23队2口井的割缝管防砂与高压充填、绕丝防砂

前后生产情况对比表井号割缝管（高充）绕丝对比累增油液油含水液油含水液油含水GOGD51X11191.790.946784.9275.3-64728GO2-5-456.72.857.611.63.471.24.90.613.62991合计25.74.582.557.610.481.931.94.0-0.57719表6采油23队2口井的涂防防砂与高压充填、绕丝防砂前后生产情况对比表井号涂防高充、绕丝对比累增油液油含水液油含水液油含水GOGD54-15.65.18.9355.783.829.40.674.96980GOGD13-233.81.396.152.41.996.318.60.60.2972合计39.46.483.887.47.691.348.04.07.57952表7采油23队6口井的涂防、绕丝防砂与高压充填、绕丝防砂

前后生产情况对比表井号涂防、绕丝高充、绕丝对比累增油液油含水液油含水液油含水GOGD63-47.13.747.329.18.171.4224.424.1967GOGD51-118.32.983.929.87.176.211.54.2-7.76080GOGD51-564.819.59.35.540.93.30.721.41001GOGD51-1020.17.562.640.68.57920.5116.47163GOGD51-1213.43.474.99.54.552.8-3.91.1-22.13559GO2-5-417.31.973.360.24.592.552.92.619.211372合计72.224.266.5178.538.278.6106.34.012.130142

表8采油23队1口井的干灰砂、绕丝防砂与高压充填、绕丝防砂前后生产情况对比表井号干灰砂、绕丝高充、绕丝对比累增油液油含水液油含水液油含水GO2-5-3932.82.891.3118.23.197.385.40.36762.4.3封隔高压充填防砂工艺在防泥粉砂方面有很好效果由于传统防砂工艺适用性变差，出泥粉砂严重的油井日益普遍，因防不住砂导致的长期停产井日益增加，影响油井整体开发效果的进一步提高。封隔高压充填防砂工艺可以有效的对因传统工艺防不住泥粉砂而导致的长期停产井进行扶井，共扶井5井次，累增油18328t。表9采油23队历年来高压充填防砂工艺扶井井次及增油效果井号停井日期扶井日期扶井生产情况累增油(t)液油(t)含水GD51X1104.4.1105.8.2269.6691.34728GD51-1204.8.104.12.2284.939.43559GD54-100.1.1802.3.88.83.758.16980GD54-301.11.906.6.2731.28.572.72089GO2-13-299.7.2005.4.30651.398.1972合计182.624.486.6183282.4.4高压充填防砂技术对不同采液强度的适用范围封隔高压充填防砂技术在采油23队应用表明：该技术较适用于5-15这段采液强度下，其中采液强度在5-10之间时，平均有效防砂期最长，达到1490天，采液强度在10T5之间时，有效防砂期次之，达到1210天。2000150010005000150010005000采液强度十防砂周期图4采油23队首次使用高压充填防砂技术井的采液强度

及相应防砂周期散点图期周砂防150013001100900700500300100期周砂防150013001100900700500300100-10014901210645<55-10 10-15采液强度>15图5采油23队分段采液强度下高压充填防砂技术的有效防砂周期柱状图3、目前存在的问题及下步工作方向3.1目前存在的问题3.1.1封隔高压充填技术适应条件没有得到贯彻落实，影响防砂效果。目前出现不分井况，一律采用高充防砂的情况。对于那些高液量＞80m3/d）、长井段且层间渗透性差异大等类型的井，高充防砂效果并不理想。3.1.2高压充填工具还存在不尽完善的地方。如充填结束时通道不能立即关闭，易造成反洗井时充填砂反吐，影响充填效果，需要进一步改进。3.1.3后期堵塞问题。油井机械防砂都存在堵塞的问题，封隔高压充填也不例外。油井高充防砂后经过较长时期(180天以上)的生产，其供液能力逐渐变差属正常情况。要延长这类井的生产周期需要从优化工艺设计上做工作。对于少数井短时间内不供液，分析主要原因为施工质量存在问题。如高充过程中参数控制不好导致环空充填不密实，充填砂和绕丝缝宽不合格等，都会造成快速堵塞。3.2下步工作方向3.2.1开展充填砂在地层和井筒堆积机理研究，吸收压裂防砂的技术原理，建立和完善工艺技术参数的优化设计系统，全面提高工艺技术参数设计的符合率。3.2.2进一步优化该工艺的选井应用条件，因井制宜，对高液量、防砂井段过长(大于20米)、多层且渗透性差异大以及套变井不能盲目采用该工艺。3.2.3加强设计技术人员、现场组织和操作人员的技术培训工作，全面提高有关人员的水平和能力，为全面提高工艺实施效果打下扎实的基础。4结论在采油23队应用中表明：、该技术有效延长了防砂周期，在采油23队选出的29口可对比井中平均防砂周期达到了978天；、该技术在对地层解堵、提高采液强度从而提高油井产量方面显示出了极大的经济效益，共累计增油45889t。、可对因传统工艺防不住泥粉砂而导致的长期停产井进行扶井，累增油18328t。总之，该技术经济效益显著，值得推广应用。、虽然高压充填防砂技术在我队应用中虽然取得良好的效果，但是后期堵塞问题仍有待解决。参考文献：万仁溥，罗英俊•采油技术手册-防砂技术[M].北京：石油工业出版社，1994.大港油田科技丛书编委会.防砂工艺技术[M].北京：石油工业出版社，1999.乔仁春•封隔高压一次充填防砂技术[B].北京：石油工业出版社，2002.附表1采油23队历年来的防砂工艺应用情况统计表年度绕丝滤砂管涂料砂干灰砂其他合计施工井次成功井次成功率施工井次成功井次成功率施工井次成功井次成功率施工井次成功井次成功率施工井次成功井次成功率198711100.0%0198811100.0%11100.0%119893266.7%019903266.7%3199111100.0%11100.0%1199222100.0%11100.0%2199322100.0%8787.5%4375.00%11981.8%131184.6%4375.0%35199511100.0%262388.5%191684.2%11100.0%461996322784.4%151386.7%11100.0%481997373286.5%141285.7%11100.0%52199844100.0%131292.3%141392.9%100.0%311999111090.9%211885.7%262284.6%58200066100.0%151386.7%161487.5%11100.0%5480.0%4220011616100.0%6583.3%9888.9%22100.0%332002212095.2%5480.0%100.0%4375.0%3020031717100.0%11100.0%3133.3%212004181794.4%2150.0%20200588100.0%8200666100.0%6合计11711497.4%17615286.4%13611786.0%11872.7%221672.7%462

附表2采油23队历年可对比井单井的涂防、滤砂管、高压充填绕丝防砂工艺

的平均有效防砂周期汇总表井号涂防滤砂管高压充填、绕丝次数单井平均防砂周期次数单井平均防砂周期次数单井平均防砂周期G0GD51-1478637156771GOGD51-431026346222049GOGD51-53129864095782GOGD51-105412911521795G0GD51X1