出砂油田鉆完井工程優化設計研究與應用

夏進軍

(中油遼河油田公司,遼寧盤錦 124010)

出砂油田鉆完井工程優化設計研究與應用

夏進軍

(中油遼河油田公司,遼寧盤錦 124010)

XX油田經過多年開發生產,由于地質原因和工程原因,造成該油田生產出砂較為嚴重,新井生產效果較差,油層動用程度較低。近幾年來,隨著鉆完井工藝及其配套技術不斷地發展并成熟化,通過優化鉆完井工程設計,較好地解決了該油田出砂嚴重的問題,新井產量較以前提高35%左右。目前該完井技術已成為油田挖潛的重要手段,具有極大推廣價值。

鉆完井工程 出砂 優化設計

稠油出砂冷采需要優選適合的完井方式,滿足激勵地層出砂,降低油流阻力和延長清砂作業周期的需要。根據XX油田開發工作可行性研究,該油田進行排砂冷采,以提高油井產量。油井完井工程是油田開發最重要的環節之一,它直接影響油層潛在產能的充分發揮和配產指標的完成;因此,必須高度重視完井工程的研究,選擇最佳的完井方式、沉砂口袋、套管尺寸和射孔方式,建立一條油層和井筒之間的高效暢通的油流通道。

1 主要做法

1.1 優選完井方式

通常,完井方式包括裸眼完成,套管射孔完成,襯管完成和礫石充填等方式。可根據不同的油層條件和開采方式進行合理的選擇。裸眼完井一般適用于巖石強度較高的碳酸鹽地層,襯管完井和礫石充填完井一般用于膠結疏松的砂巖油藏(屬于先期防砂完井范疇),而射孔完井適用于絕大多數油井,對油層條件、井別類型、開采方式以及長期生產過程中的增產措施和維修作業具有最廣泛的適應能力。

通過90年代稠油冷采技術的深入研究和現場試驗,對于原來認為必須采用防砂完井的疏松砂巖油藏,采用套管射孔完井也取得成功。在加拿大以及世界上眾多的未膠結砂巖油藏的開發中,套管完井成為最優的選擇。結合油層條件,通過合理選擇射孔參數和生產壓差,充分利用稠油粘度高、攜帶能力好的優勢,激勵地層出砂,實現冷采排砂采油可以大幅度提高油井產量,又可以降低完井成本和避免高昂的熱采費用,使油田開發經濟效益顯著提高。

根據上述研究,XX油田具備稠油冷采的基本條件,原則上以套管射孔完成方式為宜,但對出砂極為嚴重的油井也不排除防砂完井方式(如割縫襯管或壓裂充填完井方式)。此外,對射孔工藝參數還應進行優化選擇,才能充分發揮這種完井方式的最大效能。

1.2 優化沉砂口袋設計

為了減少油井生產過程中頻繁地沖砂作業,難免會對油層造成傷害,沖砂技術難度較大。為減少沖砂作業次數和地層損害,在鉆完井過程中考慮留下必要的沉砂口袋。沉砂口袋的長度如果過長,會增加鉆井成本,如果過短,又起不到作用,所以應加以優化確定。

不同長度的沉砂口袋可以容納不同的沉砂量,對于油井生產初期或重新起動時含砂量很高的情況,在較短的時間內就可能將口袋填滿,這時應采取措施清砂。為延長清砂作業周期或考慮后期熱采的需要,確定留100m沉砂口袋。100m(7in套管)口袋體積為2.5m3,考慮2/3以上的砂粒隨原油一道采出,井底沉砂量為2.5m3/井·半年,適當的留有余地可以保證沖砂周期近半年到1年,由此保證較小的沖砂洗井工作量,減少影響油井的正常生產。

1.3 優化套管尺寸

XX油田原油粘度大,流動性差,對選擇油、套管尺寸而言,主要矛盾是流動阻力過大,因此原則上應選擇大尺寸油管和套管。國外排砂冷采普遍采用3in1/2”油管,建議選用3in1/2”或4in油管。油層套管的尺寸首先取決于油井的產能,單井設計產能為30～40m3/d。還要考慮今后長期采用的采油方式和油井后期要進行的增產措施等因素。

目前該油田大部分井均為7in套管,根據國內外稠油冷采的經驗,7in套管可以滿足稠油冷采生產需要,并具有技術優勢。只有大套管才能配套應用大直徑油管進行螺桿泵采油,以便大幅度的降低油砂混合物的流動摩阻,提高舉升效率,實現稠油出砂冷采;大直徑套管有利于實現較大射孔完井,盡量增大油流面積,減少流動阻力和地層傷害;并且更有利于激勵地層出砂,為真正實現出砂冷采創造必要的條件;大直徑套管有利于今后的套洗、沖砂等作業,減少事故風險。

1.4 優化射孔方式

按稠油冷采的技術思路,XX油田采用套管射孔方式完井,如何最大限度地發揮射孔完井的效能,必須結合該油藏的地質條件對射孔工藝進行優化。

目前,常用的射孔方式有兩種,即平衡射孔和負壓射孔。前者讓井筒液柱壓力等于或略大于地層孔隙壓力,而后者卻使液柱壓力低于地層壓力。負壓射孔與平衡射孔相比,具有較多的技術優勢,既可以徹底清洗彈孔,又能降低射孔過程對油層的傷害,能顯著的提高油井產量,因此應用越來越廣泛,但操作較復雜,費用也高。針對XX油田油藏及生產井的實際情況,以及為今后長期排砂冷采創造良好的地層條件,原則上推薦采用油管傳輸負壓射孔方式,但是由于地層膠結十分疏松,很容易出砂,故負壓差不宜過大,需要加以優化和嚴格控制。

2 效果分析

根據以上思路和做法,通過優化完井方式、沉砂口袋、套管尺寸和射孔方式,XX油田實施的23口新井平均日產油水平15t,較以前提高35%左右,累計增產原油5216t。實施的新井在一定程度上降低了該油田以往出砂嚴重、產量低的特點,很大程度上改善了油田開發效果,為XX油田連續穩產做出了重要貢獻。

3 結語

(1)完井方式優化是解決稠油油田油井出砂的重要途徑,而且具有較好的可行性,操作性比較強。

(2)不斷加深對出砂油井出砂規律認識,找準潛力所在,是設計高效完井方式的關鍵。

(3)完善配套的鉆井、完井和采油新工藝是保證出砂油井后期高效持久生產的重要手段。

[1]熊友明,等.砂巖地層完井方式的選擇.石油鉆探技術[J],1996(01)．

[2]劉向君,等.完井方式對砂巖油藏臨界生產壓差及產能的影響研究.鉆采工藝[J],2007(03)．

[3]左星.油氣井出砂預測方法綜述.西部探礦工程[J],2006(12)．

夏進軍,男,2012年畢業于東北石油大學地質工程專業,現從事油田鉆采工藝研究。