泡沫吞吐工藝在大修井中的應用

竺彪

(中海油服油田生產事業部，天津 300450)

翟偉，趙耀欣

(中聯煤層氣有限責任公司七元煤礦瓦斯治理與煤層氣開發合作項目組，山西 壽陽 045400)

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泡沫吞吐工藝在大修井中的應用

竺彪

(中海油服油田生產事業部，天津 300450)

翟偉，趙耀欣

(中聯煤層氣有限責任公司七元煤礦瓦斯治理與煤層氣開發合作項目組，山西 壽陽 045400)

渤海油田疏松砂巖稠油油田大修井數量逐年增加，大修過程中漏失修井液可能與地層流體配伍性較差，造成乳化堵塞、水鎖等傷害，油井近井地帶細粉砂等顆粒極易在油井再次投產時侵入礫石充填層，降低防砂有效期等。為此，進行了泡沫吞吐工藝在大修井中的應用研究。室內試驗評價(配伍性評價、起泡力和穩定性評價)優選出作業用起泡劑類型QP-2，使用濃度0.1%。泡沫吞吐現場作業排出物粒徑分析表明，泡沫吞吐主要處理近井地帶的細粉砂，對地層破壞作用微弱。目標油井作業后，日產液量及日產液指數得到了大幅提高，泡沫吞吐工藝降低了近井地帶的表皮系數，并結合礫石充填防砂方式，延長了大修井防砂的有效期。

泡沫；吞吐；大修井；細粉砂；礫石充填防砂

埋藏較淺的疏松砂巖稠油油藏因為壓實成巖作用差，儲層膠結能力不強，質地疏松，出砂現象十分普遍且嚴重。此外，在油井在生產過程中，部分細粉砂和黏土顆粒隨產出液運移至近井地帶，造成油井堵塞、產量下降，防砂有效期縮短。隨著開發時間的延長，渤海油田出砂大修井的數量在逐年的增加[1]。在油井充填防砂之前需對近井地帶進行預處理，盡可能多的排出近井地帶的細粉砂和黏土顆粒，盡可能提高入井液的返排、減少流體對地層的二次傷害，降低近井地帶表皮系數，對提高防砂效果至關重要。泡沫吞吐工藝是將一定量的泡沫注入近井地帶，利用泡沫的高攜帶性、表面活性劑的清洗作用及泡沫放噴回吐時的高速沖刷、紊流攪動作用，由內向外清洗近井地帶及炮眼壓實帶，并將分選不均的地層砂、泥質及漏失修井液等雜質攜帶出近井地帶，自噴能量不足時，環空注入低密度泡沫提供持續的井底負壓，改善近井地帶的滲流狀況，然后結合礫石充填防砂技術，將分選均勻礫石充填進近井虧空地層，延長防砂有效期[2,3]。下面，筆者對泡沫吞吐工藝在大修井中的應用進行了研究。

1　試驗評價

1.1配伍性評價

用目標油田注入水分別配制100ml濃度為0.5%的起泡劑QP-1和QP-2溶液，在60℃的恒溫環境下，放置16h，觀察并記錄現象。配制0.5%的QP-1和QP-2溶液，溶液均清澈透明，在60℃的恒溫環境下，放置16h后，溶液仍然清澈透明，試驗過程中未見有沉淀物質產生，0.5%的QP-1溶液和QP-2溶液與注入水的配伍性均良好。

1.2起泡力和穩定性評價

用目標油田注入水配制100ml一定濃度的起泡劑溶液，在10000r/min的轉速下攪拌2min，記錄停止攪拌時的發泡體積和泡沫析出50ml液體的時間，該時間即為析液半衰期。發泡體積越大，說明起泡劑的起泡力越強，析液半衰期越長，說明泡沫的穩定性越強。

表1　起泡力和穩定性測定結果表

泡沫吞吐工藝用于油井作業中，利用的是泡沫的瞬時效應，起泡劑評價中，更側重的指標是起泡體積，析液半衰期不需要太長，防止在油井開井生產初期，泡沫穩定性過強。對油井近井地帶產生負面影響，結合工藝要求及室內試驗評價結果，優選用起泡劑類型為QP-2，起泡劑使用濃度為0.1%。

2　連續負壓返排工藝

連續負壓返排是將連續返排循環閥與自封封井器組合使用，實現不動管柱連續負壓返排工藝，該工藝減少了作業時間，降低了泡沫吞吐作業風險。

2.1連續返排循環閥設計

連續返排循環閥實現了單根管柱及多根管柱內泡沫流體流動的開啟和截止，保證了管柱內泡沫流體的雙向通行，設計圖見圖1。

圖1　連續返排循環閥結構圖

圖2　自封封井器結構圖

2.2自封封井器設計

自封封井器的旋緊頂絲總成起到禁錮壓緊作用，取代了普通封井器結構上的壓蓋和壓環來實現對管柱的密封，完全可以克服由于壓蓋的壓緊力不同造成起下管柱的磨擦力和膠芯的密封力之間相互制約，不能協調一致的矛盾。其密封效果更好，對膠芯的損壞程度小，不僅滿足大斜度井、水平井快速沖砂洗井作業的需要，也是不壓井修井、活動沖砂和循環洗井、常規作業扶正油管、防井下落物和刮油清潔的得力工具。靜密封12MPa，動密封5MPa，設計圖見圖2。

3　現場應用

3.1大修井基礎數據

渤海油田XX井于2006年5月投產，采用電潛泵生產，投產層位為東二上段Ⅱ、Ⅲ油組，2個防砂段，射孔井段垂直厚度28.5m。完井方式為優質篩管防砂，油層中部垂深1401m，50℃下原油黏度2087mPa·s，膠質瀝青質含量23.5%。投產初期穩定時平均日產液95m3，投產后一個月，產液量呈現下降趨勢。生產期間，進行開關滑套作業，在僅打開第一防砂段滑套生產過程中，地層漏失速度為8m3/h，該井Ⅱ、Ⅲ油組均有出水層位，Ⅲ油組產液指數高于Ⅱ油組。2008年5月進行酸化作業，酸化前后日產液由32m3增至114m3，日產油量由25m3降至14m3。2010年7月因井筒砂埋停泵至今，由出砂粒徑分析認為優質篩管存在破損。

依據該井生產動態表現，分析及解決措施有：

1)篩管縫隙逐漸被稠油及細粉砂混合物堵塞，產量逐漸下降；

2)近井帶稠油重質組分沉積堵塞，產量保持在較低水平，酸化后產量依然不能恢復較好水平；

3)井筒砂埋，粒徑分析優質砂管存在破損，需大修恢復生產，鑒于該井前期的生產狀況，采用泡沫吞吐工藝在礫石充填防砂前處理近井地帶，提高完井防砂有效期。

3.2工藝流程

圖3　現場工藝流程圖

該井存在膠質、瀝青質沉積等有機堵塞，在泡沫吞吐前期，注入地層一定量的清洗劑，溶解分散近井地帶的油砂，減小放噴及循環返排過程中所需動力。根據現場工藝流程(見圖3)，現場作業情況如下：

1)地熱水探砂面沖砂至人工井底，上提管柱至油層上部20～30m；

2)泡沫反替井筒溶液至出口見泡沫，鉆桿正擠高效清洗劑水溶液30m3；

3)鉆桿正擠泡沫，共擠注泡沫劑溶液35m3，共擠注氮氣量8000Nm3(標準立方米)，后期注氣壓力穩定在13.8MPa；

4)關井2h，油壓由13.8MPa降至12.3MPa；

5)針閥緩慢控制放噴，前期放噴液泡沫豐富，后期放噴液呈黑色，含大量泥質及少量細粉砂；

6)環空注入低密度泡沫，進行循環返排，注液排量0～3m3/h，注氣排量500～800Nm3/h；

7)地熱水反洗泡沫，地熱水探砂面沖砂，砂面上漲22m。

3.3效果跟蹤評價

圖4　泡沫吞吐作業排出物粒徑分析

1)排出砂粒徑分析。該井泡沫吞吐工藝作業前后，共排出地層堵塞物約1.5m3，排出的堵塞物分為2部分，一部分為放噴及循環返排過程中攜帶至地面的堵塞物，一部分為未攜帶至地面并沉入井筒的堵塞物。

對排出的堵塞物進行粒徑分析(見圖4)表明，該井吞吐作業過程中，主要排出了細粉砂(占返出物74%)及極少量大顆粒砂。泡沫吞吐工藝主要處理近井地帶的細粉砂，在地層多孔介質中對地層的破壞作用微弱，主要起到疏通作用，達到完井增效的目的。

2)日產液量跟蹤。大修投產后，日產液穩定在210m3/d左右(見圖5)，日產液量得到了大幅提高，而該井的投產初期日產液量穩定時僅有85m3/d左右，折合日產液指數提高了0.2m3/(MPa·m·d)，泡沫吞吐工藝起到了礫石充填防砂增效的作用。

圖5　目標井日產液量跟蹤

4　結論

1)低壓稠油油藏，修井過程中可能存在修井液、細粉砂等污染，在防砂前期需優化處理地層，提高防砂有效期，泡沫吞吐工藝是一項以物理法解堵為主的地層預處理技術。

2)室內試驗，通過配伍性、起泡力和穩定性評價，確定目標油井泡沫吞吐用的起泡劑類型為QP-2，起泡劑使用濃度為0.1%。

3)泡沫吞吐排出物的粒徑分析表明，泡沫吞吐工藝主要處理近井地帶的細粉砂，在地層多孔介質中對地層的破壞作用微弱，主要起到疏通作用。

4)目標井作業后，日產液量及日產液指數較該井投產初期均得到了大幅提高，日產液指數提高了0.2m3/(MPa·m·d)，泡沫吞吐工藝起到了礫石充填防砂增效的作用。

[1]Shaari N E L, Swint A, Kalfayan L. Utilizing Organosilane with Hydraulic Fracturing Treatments to Minimize Fines Migration into the Proppant-A Field Application [J].SPE 114220，2008.

[2] 李兆敏, 李賓飛, 趙洪濤，等. 疏松砂巖油藏置換防砂方法[P].中國專利：200710013463.1, 2007-08-08.

[3] 王登慶. 水平井礫石充填防砂工藝技術研究[D].青島：中國石油大學，2008.

[編輯]辛長靜

2016-04-20

中國海洋石油總公司科技攻關項目(GC2014SRZCS011)。

竺彪(1980-)，男，工程師，現主要從事海上油氣田開發方面的研究工作；E-mail：zhubiao@cosl.com.cn。

TE345

A

1673-1409(2016)19-0021-04

[引著格式]竺彪，翟偉，趙耀欣.泡沫吞吐工藝在大修井中的應用[J].長江大學學報(自科版)，2016,13(19)：21～24.