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第8章复杂条件下的开采技术-new

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复杂 条件下 开采 技术 new
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第八章 复杂条件下的开采技术1、 防砂与清砂 、防蜡与清蜡 井堵水 油与高凝油开采技术 砂与清砂 埋油层或井筒砂堵造成油井停产;危害②出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡;③ 冲砂检泵 地面清罐③ 、等维修工作量剧增;④ 出砂严重时还会引起④井壁坍塌而损坏套管。一、一、 油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因(1) 砂岩油层的地质条件 ( 内因 )砂岩油层的地质条件 内因砂岩油层在钻井前处于应力平衡状态。钻开油层后,井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏,造成井壁附近岩石的 应力集中 。其它条件相同时,油层埋藏越深,岩石的垂向应力越大,井壁的水平应力相应增加,井壁附近的岩石就越容易变形和破坏,引起在采油过程中油层出砂,甚至井壁坍塌。一、一、 油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因(1)砂岩油层的地质条件(内因)砂岩油层在钻井前处于应力平衡状态。钻开油层后 ,,井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏,造成井壁附近岩石的 应力集中 。 其它条件相同时 , 油层埋藏越深 ,, ,岩石的垂向应力越大,井壁的水平应力相应增加,井壁附近的岩石就越容易变形和破坏 , 引起在采油过程中油,层出砂,甚至井壁坍塌。一、一、 油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因射孔密度(2)开采因素(外因)射孔密度果射孔密度过大 有可能使套管,破裂和砂岩油层结构遭到破坏,引起油井出砂引起油井出砂 。一、一、 油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因油井工作制度(2)开采因素(外因)油井工作制度体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳力是疏松油层出砂的重要原因。在其它条件相同时,生产压差越大,流体渗流速度越高,则井壁附近流体对岩石的冲刷力就越大。油、水井工作制度的突然变化,使得油层岩石受力状况发生变化,也容易引起油层出砂。一、一、 油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因油层油层 出砂的具体原因出砂的具体原因(2)开采因素(外因) 其他开采因素① 油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低① 油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低②油层压力降低,增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用,扰乱了颗粒间的胶结 可能引起油井出砂扰乱了颗粒间的胶结 , 可能引起油井出砂 。③不适当的措施如压裂和酸化等,降低了油层岩石胶结强度 使得油层变得疏松而出砂强度 , 使得油层变得疏松而出砂 。二 、 防砂方法 of (一)制定合理的开采措施 )制定合理的油井工作制度: 通过生产试验使所确定的 生 产压差不会造成油井大量出砂 (控制 生 产压差 )。产压差不会造成油井大量出砂 产压差对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层,要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。(2)加强出砂层油水井的管理 :开、关操作要求平稳;对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。(3)对胶结疏松的油层,酸化、压裂等措施要求慎重。(4)正确选择完井方法和改善完井工艺。(二 )采取合理的防砂工艺方法二衬管、筛管、滤砂管等防砂机械防砂砾石充填防砂人工胶结砂层人工井壁化学防砂其它化学防砂法注热空气固砂焦化防砂短期火烧油层固砂降低流速增大油层径向应力其它压裂防砂机械防砂 防砂管柱 ( 滤砂器 ) 挡砂机械防砂 防砂管柱 ( 滤砂器 ) 挡砂绕丝筛管割缝衬管金属棉滤砂管 陶瓷滤砂管机械防砂 防砂管柱(滤砂器)挡砂缝缝隙周围围砂拱拱的防砂作用滤砂器类防砂示意图滤砂器类防砂示意图用机械防砂 防砂管柱 ( 滤砂器 ) 挡砂机械防砂 防砂管柱 ( 滤砂器 ) 挡砂防砂管的 “ 自洁 ” 作用防砂管的 自洁 作用™绕丝筛管的绕丝被压制成三角形或梯形截面,割缝筛管的缝眼剖面也呈梯形。一旦颗粒随液流进入缝隙,由于越向外空间越大 砂粒不会滞留于越向外空间越大 , 砂粒不会滞留 、堵塞在缝隙内。™金属棉的金属纤维层富有弹性 , 在金属棉的金属纤维层富有弹性 , 在一定的驱动力下,小砂粒可以通过缝隙,通过后纤维又可恢复原状。机械防砂 防砂管柱加充填物防砂机械防砂 防砂管柱加充填物防砂机械防砂机械防砂新技术 压裂充填机械防砂水力压裂水力压裂 增产增产机械防砂新技术 械防砂新技术 械防砂新技术 高速水充填•高速水砾石充填时 ,将井底压力提高到地层破裂压力附近或略层破裂压力附近或略高于地层破裂压力。目的 :• 破坏射孔形成的压高速水充填完井示意图实损害带,同时消除部分钻井 固定损害高速水充填完井示意图部分钻井 、 固定损害 。机械防砂 机械防砂新技术 械防砂新技术 水平井防砂技术水平井砾石充填 ) 化学防砂方法 人工井壁防砂 胶结剂 支撑剂 携送液 说明水泥砂浆 水泥 石英砂 油 后期防砂油树脂核桃壳 酚醛树脂 核桃壳 油或活性水 早期防砂树脂砂浆 树脂 石英砂 油 后期防砂油预涂层砾石 树脂 石英砂 油或活性水 较好后期防砂人工胶结砂层防砂 主料 增孔剂 固化剂 说明酚醛树脂胶结砂层 苯酚与甲醛 柴油 盐酸 早期防砂酚醛溶液地下合成 苯酚与甲醛 柴油 油层温度 早期防砂上述各种防砂方法均以化学胶固为基础,在一些油田分别获得了一定的防砂效果。但各种方法均有各自的适用条件,因此必须根据油层和油井的具体情况而选择应用。具体配方和用量,更应根据各个油田的油层条件通过实验室和现场试验来确定 。三 清砂方法 Sd 管或油套 空向井底 高常冲砂:通 、 环 空向井底 注入 高速流体冲散砂堵,由循环上返液体将砂粒带到地面 以解除油水井砂堵的工艺措施常用的, ,是广泛应用的清砂方法。捞砂的清砂: 用钢丝绳向井内下入专门的捞砂工具(捞砂筒),将井底积存的砂粒捞到地面上来的方法 般适用于砂堵不严重 井浅 油层砂方法 法 。一 、 、压力低或有漏失层等无法建立循环的油井。法(一 )冲砂液 冲砂液的基本要求 ::(1) 具有一定的粘度,以保证具有良好的携砂能力;(2) 具有一定的密度,以便形成适当的液柱压力,防止井喷;(3) 不损害油层 ;(4) 来源广泛、价廉等。(二 )冲砂方式二™正冲: 由油管泵入、环空返出。冲击力大。™反冲: 由环空泵入、油管返出。上返速度大。™正反冲: 正冲与反冲交替,地面管线上安装改换冲洗方式的总机关。™旋转冲砂: 钻柱带动工具旋转,同时泵循环携砂。™联合冲砂: 冲砂管柱距底端一定距离处装有分流器,用以改变液流通道,冲砂液从油套环空进入井内,经分流器进入下部冲砂管冲开砂堵,被冲散的砂粒随同液体先从下部冲管与套管环空返至分流器后,便进入上部冲砂管内返至地面。(三 )冲砂水力计算三==持砂粒上升的最低速度:玉门油田石英砂与水所做的实验表明砂粒在上升液流中m 悬浮状态时:7161≈砂过程中 , 砂粒从井底.~升到地面所需的时间为:做法是使:≥第二节 防蜡与清蜡 16到64的烷烃 (纯石蜡为白色,略带透明的结晶体,密度880 ~ 905kg/点为49 ~ 60℃。结蜡现象: 对于溶有一定量石蜡的原油,在开采过程中,随着温度、压力的降低和气体的析出,溶解的石蜡便以结晶析出、长大聚集和沉积在管壁等固相表面上,即出现所谓的 结蜡现象 。油井结蜡的危害:( 1) 影响着流体举升的过流断( )面,增加了流动阻力;( ) 影响着抽油设备的正常工作( 2) 。一 油井防蜡机理 )油井结蜡的过程1)当温度降至析蜡点以下时,蜡以结晶形式从原油中析出晶形式从原油中析出 ;2)温度、压力继续降低和气体析出,结晶析出的蜡聚 集 长大形成蜡晶体 ;结晶析出的蜡聚 集 长大形成蜡晶体 ;3)蜡晶体沉积于管道和设备等的表面上 。上 。从 能量 角度来看,石蜡首先要在油流中的杂质及固体 表面粗糙 处形成 因中的杂质及固体 表面粗糙 处形成 , 因为这样所需的能量小。一 油井防蜡机理 )油井结蜡的过程蜡的初始结晶 温 度或析蜡点 :度或析蜡点当 温 度降低到某 一 值时 ,原 油中溶度降低到某 值时解的蜡便开始析出,蜡开始析出的温度 。二 油井防蜡方法 P l th n s( 1) 阻止蜡晶的析出 : 在原油开采过程中 采用某些措施( ) : ,(如提高井筒流体的温度等),使得油流温度高于蜡的初始结晶温度,从而阻止蜡晶的析出。(2)抑制石蜡结晶的聚集: 在石蜡结晶已析出的情况下,控制蜡晶长大和聚集的过程 如在含蜡原油中加入防止和减少。石蜡聚集的某些化学剂 —抑制剂,使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集 。(3)创造不利于石蜡沉积的条件: 如提高表面光滑度、改善表面润湿性 提高井筒流体速度等、 。1 通过表面光滑和改善管壁表面的润湿性,使蜡不易在表面上沉积 以达到防蜡的目的, 。( 1) 玻璃衬里油管防蜡原理( )油管表面具有亲水憎油特性;玻璃表面十分光滑;玻璃具有良好的绝热性能 。。(2) 涂料油管防蜡原理在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质。2 蜡剂在井筒流体中溶解混合后达到防蜡目的。(1)活性剂型防蜡剂: 通过在蜡结晶表面上的吸附,形成不利于石蜡继续长大的极性表面,使蜡晶以微粒状态分散在油中易被油流带走;还可吸附于固体表面上形成极性表面,阻止石蜡的沉积。(2)高分子型防蜡剂: 油溶性的,具有石蜡结构链节的支链线性高分子,在浓度很小的情况下能够形成遍及整个原油的网状结构,而石蜡就可在这网状结构上析出,因而彼此分散,不能聚集长大,也不易在固体表面沉积,而易被液流带走 。3 热力防蜡 提高流体温度 采油成本高. : ; 。4 蜡分子在磁场作用下定向排列作有序流动,克服了石蜡分子之间的作用力,不能按结晶的要求形成石蜡晶体;已形成蜡晶的微粒通过磁场后,石蜡晶体细小分散,并且有效地削弱了蜡晶之间、蜡晶与胶体分子之间的粘附力,抑制了蜡晶的聚集长大。三 、 油井清蜡方法 (1)机械清蜡常用的工具主要有刮蜡片和清蜡钻头等。三 、 油井清蜡方法 ( 2)热 力 清蜡 电 热清蜡电热清 蜡 法是把力 热清蜡蜡热电缆随油管下入井筒中或采用电加热抽油杆,接通电源后,电缆或电热杆放出热量即可提高液流和井筒设备的温度 , 熔化,沉积的石蜡,从而达到清防蜡的作用 。到清防蜡的作用 。三 、 油井清蜡方法 ( 2) 热力清蜡 开式循环和闭式循环热力清蜡 开式循环和闭式循环三 、 油井清蜡方法 ( 2) 热力清蜡 空心抽油杆热流体循环( ) 热力清蜡 空心抽油杆热流体循环第三节 油井堵水 井出水原因及找水技术、第三节 油井堵水 井出水原因及找水技术、to to as it 体向周围损失热量8/2008部层部油层38 8/2008井堵水 井出水原因及找水技术、e 二 、 油井堵水技术 1)机械堵水使用封隔器及相应的管柱卡堵出水层的方法 , 以解决油井各油层,间的干扰,达到增加油井产油量,减少产水量的目的。(2)油井化学堵水用化学剂控制油气井出水量和封堵出水层的方法。● 非选择性堵水● 选择性堵水●二 、 油井堵水技术 3)底水封堵技术人工隔板法第四节 稠油及高凝油开采技术 油及高凝油开采特征表 8国稠油分类标准(一)稠油的基本特点表稠油分类 粘度 s⋅ 相对密度(20℃)普(1)粘度高、密度大、流动性差普 通Ⅰ 50*~100*>0000 >13 、高凝油是指蜡含量高、凝固点高的原油。某油井原油粘温曲线凝固点: 在一定条件下原油失去流动性时的最高温度。二 、 热处理油层采油技术 热处理油层采油技术是通过向油层提供热能,提高油层岩石和流体的温度 从而增大油藏驱油动力 降低油层流体, ,的粘度,防止油层中的结蜡现象,减小油层渗流阻力,达到更好地开采稠油及高凝油油藏的目的工艺方法。注蒸汽处理油层采油方法(蒸汽吞吐和蒸汽驱)通过蒸汽将热能提供给油层岩石和流体 使油层原油粘度,大大降低,增加原油的流度;原油受热后发生体积膨胀,可减少最终的残余油饱和度 。。火烧油层采油方法通过适当的井网将空气或氧气自井中注入油层,并点燃油层中原油,使其燃烧产生热量。不断注入空气或氧气维持油层燃烧 燃烧前缘的高温不断加热油藏岩石和流体 且, , 且使原油蒸馏、裂解,并被驱向生产井的采油方式。三 井筒降粘技术三 、井筒降粘技术是指通过热力、化学、稀释等措施使得井筒中的流体保持低粘度 从而达到改善井筒流体的流动条件, ,缓解抽油设备的不适应性,提高稠油及高凝油的开发效果等目的的采油工艺技术 。。目前常用的井筒降粘技术:● 化学降粘● 掺轻烃或水稀释● 热力降粘技术●
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