油田防砂工艺配套技术.ppt

油田防砂工艺配套技术,目 录,一、概述 二、埕岛油田出砂机理及出砂预测 三、埕岛油田防砂工艺技术 四、埕岛油田防砂配套技术 五、埕岛油田防砂应用效果 六、结论及建议,位置：渤海弯南部极浅海水域。 水深：515m 探明储量：3.99×108吨,一、概述,1、基本状况,胜利海上油田勘探部署图,胜利海上包括埕岛、新北两油田共发现七套含油层系。 到2012年底共探明上报： 含油面积：192.79 Km2 探明储量：3.99×108t 其中埕岛油田储量占95.4,海上油田储量构成图,海洋采油厂,一、概述,截止到2013年6月，埕岛油田包括埕岛与新北两个油田，发现了明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组、中生界、古生界、太古界等七套含油气层系，馆陶组油藏为主力开发油藏，动用地质储量2.02649亿吨，占75.6%。,一、概述,海上共有各类平台104座（中心平台3座，开发平台3座，井组平台64座，单井平台34座），海底管线139条，海底电缆110条，油气接转站2座，联合站3座，石油专用码头1座。,2、注采输配套设施状况,海洋采油厂,一、概述,海洋采油厂,一、概述,3、目前开发状况,目 录,一、概述 二、埕岛油田出砂机理及出砂预测 三、埕岛油田防砂工艺技术 四、埕岛油田防砂配套技术 五、埕岛油田防砂应用效果 六、结论及建议,埕岛油田基本地质特征,主力开发层系：馆陶组 (埋深1200m1500m，含油井 段长350m，单井平均油层有效厚度 ：31.3m） 储层物性：平均孔隙度34.4%；泥质含量6.5%，空气 渗透率2711×103um2， 地层砂粒度中值 0.13mm，接触-孔隙式胶结。 特 征：储层胶结疏松 易出砂 油层跨度大,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,1、组合模量法（出砂指数）,根据岩石的测井资料以及出砂史分析，认为EC值越小，出砂的可能性越大。,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,Ec岩石弹性组合模量，MPa； r地层岩石体积密度，kgm； tv声波纵波时差，“sm。,经过统计分析后得到如下预测方法： 当Ec20×104MPa时，正常生产油气井不出砂； 当15×104MPaEc20×104MPa时，轻微出砂； 当Ec15×104MPa时，严重出砂。,出砂指数均在1.4x104MPa 以下,CB243、CB246井出砂指数曲线,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,油井出砂临界生产压差与岩石参数对应关系,Morita 模型,岩石 塑性状态,岩石 剪切破坏,原地应力,渗流附加阻力,应变超过临界值,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,2、Morita模型预测法,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,CB243、CB247井出砂临界压差曲线,Perkins 模型,岩石 塑性状态,岩石 拉伸破坏,原地应力,应变超过临界值,渗流附加阻力,油井出砂临界流量与岩石参数对应关系,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,3、 Perkins模型预测法,CB243、246井出砂临界流量曲线,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,出 砂 指 数 ： 1.4x104 MPa 油层临界生产压差：0.241.8MPa 临 界 流 速 ： 0.231.05m3/m.d,地层效结疏松，出砂严重，必须采取相应的防砂工艺才能确保埕岛油田油井正产生产。,二、埕岛油田出砂机理及出砂预测,埕岛油田出砂预测结论,目 录,一、概述 二、埕岛油田出砂机理及出砂预测 三、埕岛油田防砂工艺技术 四、埕岛油田防砂配套技术 五、埕岛油田防砂应用效果 六、结论及建议,埕岛油田主导防砂工艺,滤砂管防砂工 艺,砾石充填防砂工艺,三、埕岛油田防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,滤砂管防砂工艺,金属棉滤砂管,金属毡滤砂管,双层预充填筛管,精密微孔滤砂管,三、埕岛油田防砂工艺技术,1、金属棉滤砂管防砂技术,（1）针对海上埕岛油田的地质结构特点，研制开 发出了整体式金属棉滤砂管。 （2）研制出了适合海上大斜度井的7inKQA防砂悬 挂丢手封隔器，实现了打压、坐封、悬挂、 密封、丢手一次性完成，保证了防砂成功率。 （3）设计出缓冲安全接头，以利于后期处理。 （4）采用了大通径底部空心桥塞，可在滤砂管周 围形成自充填挡砂层，提高了金属棉的防砂 效果。,工艺特点： 金属棉强度高、抗弯曲性能好，可以有 效满足海上大斜度井的需要。 施工工序简单。,三、埕岛油田防砂工艺技术,整体式金属棉滤砂管,三、埕岛油田防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,镶嵌式金属棉滤砂管,三、埕岛油田防砂工艺技术,2、金属毡滤砂管防砂技术,金属毡滤砂管管柱示意图,金属毡滤砂管结构示意图,三、埕岛油田防砂工艺技术,工艺特点： 可实现分级过滤，挡砂性能好， 流通面积大，强度高 施工简单、周期短,（1）根据馆陶组地层砂的粒径，优选出了最佳规格的预充填涂层砂，将其充填在内外筛管之间，经加热、固化形成具有一定强度的多级挡砂屏障。 （2）管柱结构采用悬挂或底部空心桥塞两种管柱组合，并加入缓冲安全接头，便于后期处理。 （3）每4m增加一滤砂管多向扶正器，保证井底液体流态的稳定性。,三、埕岛油田防砂工艺技术,3、双层预充填绕丝筛管防砂技术,预充填双层绕丝筛管滤砂管,三、埕岛油田防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,4、精密微孔滤砂管防砂技术,水平井套管精密微孔滤砂管防砂工艺管柱,水平井裸眼精密微孔滤砂管防砂工艺管柱,砾石充填 防砂工艺,绕丝筛管砾石充填,一趟管柱分层挤压 砾 石 充 填,压裂充填防砂,三、埕岛油田防砂工艺技术,1、绕丝筛管砾石充填防砂技术,工艺特点： 防砂效果好、有效期长，目前采用船载泵车靠近平台远距离充填施工，受海况气象影响较大。,（1）采用大规格的绕丝筛管，增加流通面积。（2）采用大通径底部空心桥塞和冲管阻流器， 提高充填的密实度。 （3）选用特殊规格的充填砾石，并进行酸洗以 保证砾石的质量。 （4）利用大型的实尺寸物模装置，优选出海上 油田大斜度井的最佳砾石充填施工参数（5）确定出大斜度井多向扶正器位置及间距， 保证了充填层的均匀程度。,三、埕岛油田防砂工艺技术,Mini-Beta 外管柱示意图,Mini-Beta 中间管柱及内管柱示意图,BakerHughes公司 Mini-Beta系统,1） 国内外技术状况,国外技术状况,开发早、相对成熟 管柱层数多（3层），工具多,三、埕岛油田防砂工艺技术,2、一趟管柱分层挤压砾石充填防砂技术,Halliburton公司 Single-Trip系统,1） 国内外技术状况,国外技术状况,管柱分内外两层 施工由上至下进行,管柱结构,三、埕岛油田防砂工艺技术,上层循环,上层挤压,中间层循环,下层循环,起出内管柱,管柱下入顶部坐封,坐层间封验封,活动充填内管柱,三、埕岛油田防砂工艺技术,接收器+封隔器+注砂器,将滑套接收器、喷砂器与封隔器加工在一起，便于封隔器解封； 取消油管锚，防砂卡管柱造成大修； 优化泵注程序，防止砂卡管柱，避免过顶替破坏充填层密实程度。,2）工艺原理,下层挤压后不反洗井带压投球施工中上层 中上层充填结束后过顶替携砂液 中上层施工后扩散压力后带压反洗井 下入循环充填管柱实现全井高速水充填防砂,1）工艺过程,3）技术特点,1） 国内外技术状况,国内埕岛油田技术状况,两步法分层挤压砾石充填防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,下入位置、加压坐封： 该位置时，可实现反循环，保证管柱下入过程中自动灌满；油管加压坐封顶部封隔器； 上提管柱、坐封隔离封隔器： 从“下入位置”上提4.2m，将充填孔提至隔离封隔器座封孔处，座封层间隔离封隔器。 底层隔离封隔器验封位置： 座封后，上提1m至验封位置，正循环通过返 出状况确认隔离封隔器座封与否。 充填底层位置 充填位置可建立正循环，进行充填作业； 反循环位置： 从“充填位置”上提管柱1.1m到达反循环位置，可建立反循环，可进行反洗酸液，反洗充填砂的作业。 重复上述步骤完成各层的充填施工。,1） 国内外技术状况,国内埕岛油田技术状况,一步法分层循环砾石充填防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,外管柱： 根据射孔数据配置外管柱 外管柱构成（以3层为例）,顶部封隔器总成 上层筛管+盲管 隔离封隔器总成#2 中层筛管+盲管 隔离封隔器总成#1 底层筛管+盲管 插入定位密封总成（ 沉砂封隔器,DF型隔离密封总成 - 大孔隔离密封总成 - 小孔隔离密封总成 滑套开关工具总成 - 单向开关工具 - 双效开关工具 MZ型充填工具总成 - 充填工具 - 测压总成 - 定位工具 FH型液压座封工具,内管柱构成（以3层为例）,管柱结构,三、埕岛油田防砂工艺技术,下入外管柱,下入充填工具,下入1.9插入冲管,集坐封、验封于一体，安全可靠： 内外管柱三层结构，内通径较小（1.9in）； 反循环洗井需活动管柱，存在施工风险； 施工排量难于满足大排量施工，适合于分层循环充填防砂施工。,技术特点,三、埕岛油田防砂工艺技术,以往由采油院研制的一趟管柱分层挤压和循环砾石充填工艺管柱由于设计存在动管柱反洗以及胶筒在斜井中易磨损等隐患，通过几年的技术改进，现已可以实现分层充填后不动管柱反洗功能，同时，对封隔器胶筒加入了金属保护环。避免胶筒在管柱下井中损坏。前期在滨南采油厂施工的一口井目前生产效果良好。下步采油院将按照王首席指示准备在海上选井开展1-2口井的扩大试验。,1） 国内外技术状况,胜利采油院技术状况,一步法分层挤压循环砾石充填防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,典型井例：滨南SDS6X251井。该井于2013年4月29日由采油院在滨南采油厂进行改进管柱的先导试验。主力生产层为馆陶组(2层/3.7m、6.1m)，层间渗透率级差2.7。,Ng3,1227.8,1233.9,Ng3,1212.8,1216.5,孔隙度29.676% 渗透率452.769 泥质含量9.151%,孔隙度34.748% 渗透率1252.636 泥质含量9.564%,11.3m,施工排量：2.0m3/min 砂比：35%左右 下层施工压力1314MPa，填砂15m3，改造能力2.56 m3/m； 上层施工压力1617MPa，填砂22m3，改造能力达到5.95 m3/m。 在施工临近结束时，出现砂堵管柱现象，瞬间压力达到限定压力，通过不动管柱及时反循环洗井，较好的解决了砂堵油管的难题。,3.7m,6.1m,设计排量：2.2m3/min 设计砂比：1050% 设计砂量：8m3,设计排量：2.5m3/min 设计砂比：1050% 设计砂量：15m3,2） 现场应用效果,陆上油田近期应用效果,三、埕岛油田防砂工艺技术,三、埕岛油田防砂工艺技术,目 录,一、概述 二、埕岛油田出砂机理及出砂预测 三、埕岛油田防砂工艺技术 四、埕岛油田防砂配套技术 五、埕岛油田防砂应用效果 六、结论及建议,油层保护技术： 采用了过滤、防膨、稳定、抑砂低伤害修井液 ； 大孔径、深穿透的负压射孔技术： 127枪，127弹王，孔密：16-20孔/m，孔径：13.4mm，穿透深度600mm； 地层预处理技术 地层稳定、降粘等技术、非酸性解堵剂； 井眼处理技术 通井、刮管、洗井。,四、埕岛油田防砂配套技术,目 录,一、概述 二、埕岛油田出砂机理及出砂预测 三、埕岛油田防砂工艺技术 四、埕岛油田防砂配套技术 五、埕岛油田防砂应用效果 六、结论及建议,已应用147井次(1995 2000 ) 开发初期发挥了重要作用 应用后期全部采用整体式,加工时难以控制 含水不断升高，出砂加剧 难以满足今后防砂的需要,五、埕岛油田防砂应用效果,1、金属棉滤砂管 现场应用效果,统计初期防砂25井次(2000年开始) 大部分井目前都正常生产 平均有效期超过了1.5年 施工简单、施工时间短,在开发初期新井和出砂不太严重的老井可以继续使用。,五、埕岛油田防砂应用效果,2、金属毡 现场应用效果,地面固结、井下固结 应用42井次(1995 -1998 ) 开发初期发挥了一定作用,地面固结：受震动或弯曲时，充填层易破裂。 井下固结：震动后，筛管内砾石下沉，顶部无预充填砾石 该种防砂方法已不能满足埕岛油田目前防砂需要,五、埕岛油田防砂应用效果,3、双层预充填筛管 现场应用效果,埕岛油田套管水平井完井生产情况统计表,胜利埕岛油田水平井实施精密微孔滤砂管防砂后单井平均日产液量50.6m3,单井平均日产油量40.7m3，取得了较好的现场应用效果。,五、埕岛油田防砂应用效果,截止到目前为此，胜利海上埕岛油田共实施各类砾石充填防砂290口井，其中单层挤压、循环充填实施197口井；分层挤压、循环充填实施81口井，端部压裂防砂9口井，水平井循环砾石充填实施3口井。均取得了较好的应用效果。,五、埕岛油田防砂应用效果,4、 砾石充填现场应用效果,目 录,一、概述 二、埕岛油田出砂机理及出砂预测 三、埕岛油田防砂工艺技术 四、埕岛油田防砂配套技术 五、埕岛油田防砂应用效果 六、结论及建议,开发进入中后期，地层亏空严重； 长井段、多油层油井防砂难度大； 地层能量降低，进入注水开发阶段、综合含水上升，油层出砂日益加剧； 注水井防砂工艺需进一步完善。,1、埕岛油田目前防砂面临的形势,六、结论及建议,埕岛油田主力储层馆陶组通过力学计算及数值模拟出砂指数、极限生产压差、临界流量均较小，属严重出砂的储层。必须采取有效的防砂工艺，确保油井正常生产。,2、结论及建议,六、结论及建议,埕岛油田开发初期采用了两套主导防砂工艺、七种不同防砂方法及有效的配套技术，实践证明，为该油田开发初期稳产起到了重要作用。,六、结论及建议,2、结论及建议,对出砂严重、防砂井段长、夹层大的油井采用一趟管柱分层挤压砾石充填防砂工艺技术。,随着水井注水强度的进一步增大，对出砂严重、防砂井段较短的油井采用高压挤压砾石充填防砂工艺技术。,六、结论及建议,2、结论及建议,对埕岛油田储层污染严重的油井,建议采用压裂防砂一体化工艺技术,最大限度的解除近井地带污染,增加炮眼附近地层的导流能力，确保油井高产、稳产。,六、结论及建议,2、结论及建议,对于埕岛油田水平井,裸眼水平井建议采用裸眼免钻塞筛管顶部注水泥防砂完井工艺,套管水平井建议采用水平井管内砾石充填防砂工艺。,六、结论及建议,2、结论及建议,敬请批评指正 谢谢大家,