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压裂防砂在埕岛油田的应用

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压裂防砂 油田 应用
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第26卷第4期 海 洋 石 油 47· 文章编号:1008—2336{2006)04—0047—05 压裂防砂在埕岛油田的应用 卢宗平 (中国石化集团胜利石油管理局井下作业公司,山东东营257077) 摘 要:针对埕岛油田馆陶组油层特点和开发后期出砂严重的实际,依据压裂防砂机理,利用新引进的撬装泵和研制的 海上压裂防砂取得了成功;现场应用效果较好,拓宽了埕岛油田馆陶组防砂工艺。 关键词:压裂防砂;埕岛油田;馆陶组;端部脱砂;分层压裂防砂 中图分类号:;1 文献标识码:A 埕岛油田主力油层为馆陶组油层,由于地层 疏松,需要防砂投产。开发初期,由于地层能量 高、含水低,防砂难度小,主要采用悬挂滤砂管和 循环充填防砂,在一定程度上满足了生产要求。 但随着油田进入开发中后期,由于储层压力下降, 螺杆泵转电泵的井越来越多,生产压差增大,采液 量提高,加剧了地层出砂;综合含水不断上升,出 砂日益严重。另外地层物性不均匀,层间物性差 异大,长井段、多油层油井防砂难题日益突出,使 开发强度增加,防砂有效期短。常规的防砂不能 满足目前防砂要求。 通过采用压裂防砂,提高了海上油井的防砂 成功率,延长了防砂有效期,满足了海上油田原油 增产的需求。 埕岛油田基本概况 胜利海上埕岛油田是我国极浅海地区投入开 发建设的第一个大油田。该油田位于渤海湾南部 的极浅海海域。油田南界距现海岸3 陆上 的桩西油田、埕东油田、五号桩油田相邻,西北距 海上的埕北油田约35 距含油构 造高点约20 五号桩码头18.52 馆上段是该油田主力含油层系,岩性主要以 中砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩为主,根据埕岛油 田馆上段(1+2)~6砂层组岩石薄片资料统计, 石英含量为38.4%~41.1%,长石含量为34% ~36.5%,岩屑含量为22.4%~27.6%。岩石 类型为岩屑长石砂岩,岩石的成熟度较低,表明沉 积物搬运的距离较近,水动力较弱。 馆上段油层储油物性好,为高渗透疏松砂岩 储集层,平均孔隙度34.5%,平均空气渗透率2.7 质含量6.5%,粒度中值0.13 选 系数1.3~1.6,分选中等;胶结类型以接触一孔 隙式胶结为主,胶结强度低,储集层成岩性差,生 产中极易出砂,试油结果和开发实践都已证明了 这一点,并随着含水的逐渐上升,油井出砂越来越 严重。 2压裂防砂机理 压裂防砂技术就是利用压裂造缝,形成高导 流能力的支撑带,流体由原来的径向流变为双线 性流,降低了生产压差和原油的流动阻力,从而达 到增产目的;同时由于增大了原油的渗流面积,因 此大大降低了原油的流速,减小了地层砂受力,从 而稳定了地层砂。支撑带的石英砂等砾石形成一 个具有分选过滤的人工井壁,起到有效的挡砂、滤 砂作用,因此,对于高渗透油田进行压裂充填改 造,具有增产和防砂双重功效 J。 2.1防砂机理主要表现 (1)压后流体由径向流变为双线性流,阻力下 降,压降漏斗明显变缓,减缓岩石破坏,降低地层 砂的受力,在相同产量下,压后压差可降低2倍以 上,流体压力梯度会有大幅度降低。 (2)压后流速大大降低,降低了流体携带和冲 收稿日期:2006一4;改回日期~2006—05—16 作者简介:卢宗平(1966一),男,工程师,1991年毕业于石油大学 石油勘探专业,长期从事压裂、酸化、防砂研究和现场技术监督服 务。 维普资讯 ·48· 海 洋 石 油 2006年微粒的能力。 (3)裂缝支撑带对地层微粒的桥堵。 2.2增产机理主要表现 (1)能超越近井伤害地带,产生负表皮效 应[2l。 (2)压裂可提高裂缝的导流能力,从而提高油 井产量[ 。 (3)减小非达西流的影响【3J。 3压裂防砂配套设备、工具 3.1撬装泵的应用 2004年初,防砂撬装泵开始投入使用。撬装 设备包括泵撬、混砂撬、仪表撬、动力撬,配酸撬等 7个泵撬。耐压70 基防砂液最大排量 5.56 m3/大输砂能力3 200 kg/体 添加剂量50 L/全满足了压裂防砂的要 求。 2004年2月26日,埕岛油田第一口利用撬 装泵进行施工的压裂防砂井埕北12 得圆满成功。施工最大排量3.5 m3/裂压 力18 工压力4~8 砂量15 后实现了脱砂,脱砂压力30 井防砂后日 产液35.4 m3/d,油24.7 t/d.含水23.7%,日增 产原油15.8 t,增产1.8倍。 3.2 们对原有的充填工具进行了改进,研制出 工具主要由座封液 缸机构,解封机构、封隔及锚定机构、座封滑套机 构、填砂通道及关闭机构、丢手机构、循环通道组 成。 解封机构:为了以后的打捞修复作业,在工具 上设计有打捞解封机构,主要由打捞爪、套筒、剪 断销钉组成。打捞时上提拉断剪断销钉,解封爪 胀开自锁环实现解封自锁,继续上提带动套筒上 移解封。 3.2.1工具特点 (1)套管不承压,施工耐压高,耐压70 (2)换向机构在上面,没有正对出砂口,携砂 液对套管损伤小; (3)压裂施工后丢手,反洗井; (4)出砂口大,满足4 m3/3.2.2技术参数 (1)外形尺寸1 689; (2)丢手后通径~砂施工通径 O (3)座封销钉剪断压力8±2 道打开 压力18±2 (4)正传25±5圈丢手; (5)对口捞锚打捞,上提解封,解封负荷6~8 .3 证在正传丢 手时不会剪断销钉;并且具有抗压机构,保证在下 井过程中销钉安全,适应大斜度井上使用;通径大 (76 外径小(114 有利于减少油流阻 力和后期套铣打捞;销钉剪断力在14~42 。 3.4精密微孔复合防砂管的应用 防砂管由基管、复合防砂过滤套、不锈钢外保 护套组成,复合过滤层采用多层不锈钢网复合过 滤材料,过滤精度110~150/锈钢外 保护套可很好地保护过滤层,防止流体对砂网的 直接冲刷;过滤层过滤面积大、抗变形能力强,径 向变形40%防砂能力不变,满足大斜度井及水平 井上应用。 精密微孔复合防砂管首次在埕北22应用,取得良好效果。该井防砂后日产液50.4 m /d,油35.2 t/d。目前累计生产两年多,生产原 油15 800 t,仍正常生产。 海上大部分井应用了该种防砂管,防砂效果 明显。 4压裂防砂工艺技术 4.1油层预处理 防砂层的油层差异较大,有的泥质含量特别 高,有的稠油,有的在长期生产过程中由于作业、 修井等措施造成油层污染。针对这些情况,我们 采用了相应的油层预处理和保护技术。该技术主 要使用柴油、降粘剂作预处理液,避免水基压裂液 与地层流体的直接接触,另外,通过对下井管柱进 行酸洗,避免铁锈等杂质进入地层;对新射孔层进 行土酸预处理,消除钻井污染,降低施工压力。 4.2分层压裂防砂工艺 海上长井段、多油层合采的采油方式和特殊 维普资讯 .压裂防砂在埕岛油田的应用 ·49· 的环境,要求与之配套的高效的施工工艺。进行 分层防砂可以大大缩短作业周期,减少劳动强度, 提高经济效益。 鉴于目前国内没有一趟管柱分层压裂防砂工 具,我们通过管柱结构和工具优化,成功地实现了 分次分层压裂防砂施工,取得了很好的防砂增产 效果。 4.2.1投球分层压裂防砂工艺 投球分层压裂工艺是低渗层较成熟的技术, 将该技术应用于疏松砂岩的压裂防砂还是首次。 由于海上油田多层合采,层间差异大,采用笼统压 裂。往往只能压开一个目的层,从而使油井达不到 预期的产能。因此采用中间投球,达到一次压开 多层的目的。 4.2.2封隔器、填砂分层压裂防砂工艺 对多个油层,如果射孔数相差悬殊,特别是有 些层经过多次射孔,若采用投球分层压裂盲目性 较大,应采用封隔器、填砂分层压裂。首先用 裂下部油层,然 后填砂砂埋下部油层,压裂上部油层。 4.3端部脱砂压裂防砂工艺 端部脱砂压裂技术是一种非常规的压裂技 术,当裂缝达到预定的缝长时,前置液全部滤失 完。这时在裂缝端部将发生脱砂,裂缝净压力急剧 升高。迫使裂缝在宽度方向上发展,以获得比常规 压裂宽几倍至几十倍的支撑裂缝。端部脱砂压裂 可大大提高裂缝的导流能力,从而提高油井产 量[1、 。 4.4 充填防砂一体化技术,即首先对地层实行端部 脱砂压裂,同时完成管外充填,使地层脱砂压裂和 管外充填防砂一次完成,管外砾石层和裂缝支撑 带形成一个具有多级分选过滤的人工井壁,达到 提高防砂有效期和油井增产的双重目的。 5应用情况 5.1压裂防砂实例 5.1.1 实例1:埕北271井投球分层压裂防砂 (1)油层数据(见表1) 表1油层数据 2)井史简况 埕北271井是一口探井,套管外径为244.5 994年完钻试油,2004年5月悬挂割缝管防 砂投产,初期日产液26.6 m3/d,日产油15.9 t/d。 由于该井泥质含量高,防砂工艺不过关,投产后仅 生产40天,因地层出砂而停产。 (3)措施制定 针对油层跨度大,为了保证各层都得到改造, 确定采用光油管投球分层压裂,循环充填防砂工 艺;针对油层泥质含量高,通过调整压裂液配方, 达到防止粘土膨胀的目的;针对完井液浸泡地层 长。地层污染严重,通过压裂改造,解除地层污染, 提高裂缝导流能力,达到减缓出砂和增产的目的。 通过软件模拟和参数优化,确定施工排量为 3 球214个,投球前加砂12 球 后加砂8 拟的结果见图1。从图1可以看 出。通过投球压裂,三个层都得到了改造,达到了 施工目的。 图1综合裂缝剖面 、 鲁 维普资讯 ·50· 海 洋 石 油 2006年12月 (4)施工情况 各项施工参数均达到了设计要求。详见施工 曲线图(图2)。施工时排量不变,投球前后压力 发生了明显变化,说明第二层破裂,顶替时压力上 升,出现明显的地层脱砂。 (5)施工效果 该井防砂后日产液50.5 m3/d,油35 t/d,日 增原油18.1 t/d,增产1.2倍。压裂防砂使停产 一年多的油井恢复了生产,而且产量明显提高。 5.1.2 实例2:埕北22砂 生 \ 时间/=2施工曲线 1)油层数据(见表2) 表2油层数据 2)井史简况 002年 8月进行补孔作业后,经多次挂滤、循环充填防砂 均不成功,不出液停井,成为2003年海上防砂的 三口疑难井之一。 (3)措施制定 该井多次防砂均未成功,分析认为本井地层 疏松、泥质含量高,造成生产过程中泥质、粉砂质 颗粒的运移,堵塞了出油通道。不仅造成了在井 底地带普遍堵塞,而且地层深部的渗透率因生产 过程中的微粒运移使产量不断下降,常规机械防 砂方法不能解决地层深部的伤害和防范问题。因 此决定采用压裂防砂,解除堵塞,提高地层的导流 能力,有效地防止地层出砂。 由于本井油层跨度大、油层厚度大,一次施工 难以达到设计要求,因此将油层分为两段:第一段 (1 637.3~1 662.1 m):排量2.0 m3/砂量 10 二段(1 411.8~1 489.5 m):排量2.5 m3/砂量20 于工具可以实现无套压施工,当施工下部层段时, 保证将上部层段密封,从而实现分层砂。 (4)施工情况 该井进行了两次工排量、 加砂量均达到了设计要求,并实现了端部脱砂。 第一层实现了端部脱砂,加砂时压力达到限压,未 顶替(图3)。第二层压力变化不同于第一层,加 砂后期压力上升,顶替时压力明显上升,按设计顶 替完(图4)。 时 崔 \ 时间/_3 间/t 图 _4 5)施工效果 维普资讯 .压裂防砂在埕岛油田的应用 ·51· 该井施工后恢复正常生产,日产液43 m ,油 29 t。至2005年底已累计增油4 689 t。 5.2压裂防砂效果总述 截止2005年底,利用撬装泵在埕岛油田进行 压裂防砂33口井,36井次,施工一次成功率94.4 %,有效率97.0%。 施工的33口井中,有17口井进行了预处理; 12口井进行了分层压裂防砂;平均砂比多数井大 于30%,最高砂比高达135%。总用液量3 128 砂量396 海上施工的33口井,有砂后投 产正常;13口停产井经过压裂防砂后不但恢复了 产能,而且都有不同程度的增产;10 121低产低效 井,防砂前均为高含水,防砂后产液量和产油量明 显增加,含水有所降低。 施工的33 121井,防砂前累计产液708.6 d,油358.1 t/d,平均单井日产油10.9 t/d,含水 50.4%;防砂后累计产液1 490 m3/d,油960.7 t/ d,平均单井日产油29.1 t/d,含水35.5%;单井 日增油18.2 t/d。 6结论 (1)首次使用撬装泵进行压裂防砂,并取得了 成功。 (2)压裂防砂在埕岛油田的成功应用,拓宽了 埕岛油田馆陶组防砂工艺,进一步证实了压裂防 砂在海上油田开发中后期的适应性。 (3)压裂防砂实践证明,压裂防砂具有增产和 防砂的双重作用。 (4)压裂防砂工艺技术可缩短作业周期、节约 作业成本、提高油井产量、延长防砂有效期,因此 具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。 参考文献: 1张琪,王杰祥.油水井增产增注技术[J].山东东营:石油大学 出版社。1999(10):51~56 2米卡尔J.埃克诺米德斯,肯尼斯G.诺尔特.油藏增产措施 [M].张保平。蒋阗译.北京:石油工业出版社,1995.960~ 968 3张琪.采油工程原理与设计[M].山东东营:石油大学出版 社,2002.6 4王鸿勋,张琪.采油工艺原理[M].北京:石油工业出版社, 1996.85~88 of u Do'57077,at of to of in we of 国大型国船舶工业集团公司沪东中华船厂近日成功完成了正在建造的14.7万立方米液化天然气 (液货舱次层绝缘箱密性试验,并通过了美国国。由于要装载极低温(零下163摄氏度)的液化天然气,为确保安全,薄膜型高可靠性的液货围护系统,这是缘箱密性试验是对液货围护系统 制造与装配质量的全面校核,是的完成标志着我国得了重大突破。 李晓兰摘编自<石油商报)2006年9月20日 维普资讯
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