高压砾石充填防砂工艺参数优化设计

高压一次充填是目前对严重出砂油气井十分有效的防砂工艺措施。砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是高压砾石充填施工过程中影响施工成败和防砂效果的主要因素。为了优化施工参数,改善施工效果,首先分析和研究了地层砂侵入砾石层的特性和砾石层压降计算方法,评价其挡砂效果和对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法,用来优选最佳砾石尺寸。以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,可用来对施工参数进行组合优化设计。最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计,提出了一套高压砾石充填施工参数优化设计理论与方法。设计结果满足防砂基本要求并达到优化目的,防砂施工效果良好。     

砾石尺寸评价与优选方法研究

砾石尺寸的选择是砾石充填防严重的砂侵,小的砾石尺寸挡砂效果好但对油井产能的影响较大.分析和研究了地层砂侵入砾石层的特性和砾石层压降计算方法,评价了其挡砂效果及对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法.采用Saucier、Depriester和Schwartz 3种常规选择方法得到3种砾石尺寸结果,分别对其进行综合评价,优选出最佳砾石尺寸.     

井楼油田砾石充填防砂参数优化实验研究

砾石层和机械筛管是砾石充填防砂的关键组成部分,其类型和性能决定了挡砂效果和防砂井产能。井楼油田井楼7区块油藏出砂严重,为优选砾石层充填方式和机械防砂筛管精度,使用挡砂介质性能评价装置,模拟现场条件对3种砾石层及8种不同筛管样本进行挡砂介质性能评价实验。根据动态实验数据计算得到挡砂介质的流通性能、挡砂性能、抗堵塞性能的量化评价指标,并针对井楼7区块进行了砾石充填防砂参数优选。     

砾石充填层渗透率实验研究

针对实际生产过程中砾石充填层会被地层砂侵入的问题,通过室内模拟实验,深入研究砾石充填层被地层砂侵入之后的渗透率变化。实验结果表明:砾石充填层的防砂效果与砾石和地层砂匹配程度有密切关系;砾石充填层渗透率与地层砂的粒度中值、不均匀系数、泥质含量和生产压差等因素有关,在其它影响因素不变的情况下,砾石层渗透率与地层砂粒度中值成正比,与不均匀系数、泥质含量和生产压差成反比。该研究为砾石充填井产能预测中砾石充填层渗透率的变化提供依据,对指导工程实践具有一定意义。     

筛管砾石充填油井产能预测研究（Ⅰ）——基本模型

在常规套管射孔井产能预测的基础上,考虑射孔炮眼内的充填砾石、筛套环空砾石层以及筛管造成的附加表皮,建立了筛管砾石充填防砂井的产能预测模型。计算分析表明,炮眼砾石层及地层是主要压降区域,充填后砾石层的渗透率及射孔参数是影响砾石充填井产能的主要因素。     

筛管砾石充填油井产能预测研究(I)－基本模型

在常规套管射孔井产能预测的基础上,考虑射孔炮眼内的充填砾石、筛套环空砾石层以及筛管造成的附加表皮,建立了筛管砾石充填防砂井的产能预测模型。计算分析表明,炮眼砾石层及地层是主要压降区域,充填后砾石层的渗透率及射孔参数是影响砾石充填井产能的主要因素。     

挤压充填防砂在ZH41-52NX井的应用

为解决ZH41-52NX井出砂导致的砂埋油层、油井产量低的生产难题,研究开发了挤压充填防砂一体化技术。根据地层砂筛析结果,优选最佳充填砾石尺寸;以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,优选携砂液体系,优化设计携砂比、充填排量及泵注程序等施工参数;以提高挡砂效果和充填的稳定性为目标,设计绕丝筛管尺寸和防砂管柱结构。防砂施工后平均日增油2 t/d,已连续生产243 d。该井防砂工艺技术参数优化设计方法为此类油井防砂提供了技术支持。     

Haute Mer A 区块深水稠油油田防砂挡砂精度研究

中海油刚果（布）Haute Mer A 区块为深水出砂稠油油藏,根据常规的挡砂精度设计准则采用砾石充填防砂后出油困难。为了确定合理的挡砂精度,提出了海上稠油防砂不同设计原则下的最大含砂浓度标准,并通过砾石充填出砂模拟实验, 采用“三曲线分析方法”,获得了不同于常规的防砂设计准则。该分析方法同时考虑了砾石充填层的相对渗透率、剩余渗透率及含砂浓度标准。实验结果表明,充填层砾石粒度中值为地层砂粒度中值8~9 倍时充填层渗透性最好;采用该设计准则确定的防砂挡砂精度油井产能提高了3 倍多,解决了该区块防砂后出油困难的问题,为该类稠油出砂油藏挡砂精度设计提供了新的思路。     

微粒运移对砾石充填防砂效果影响研究

筛管砾石充填防砂是胜利油田疏松砂岩油藏主导的防砂工艺,随着砾石充填防砂井提液生产,油井生产压差增大,地层砂中细小微粒被流体携带运移到砾石层,导致砾石充填层渗透率下降、附加压降增大,严重影响了砾石充填防砂井产能。通过室内实验、矿场试验及数值计算研究了微粒运移对砾石充填层渗透性、附加压降等影响。结果表明,固相含量5%钻井液和粒径0.01mm～0.02mm地层微粒使砾石充填层渗透率下降最高达67%。防砂筛管附加压降在0.1 MPa以下,石英砂附加压降0.35 MPa,陶粒附加压降0.13 MPa。微粒运移到防砂层后,石英砂附加压降增加到0.65 MPa,陶粒附加压降增加到0.45 MPa。因此,油井采取提液等措施生产应严格控制采液强度和生产压差,避免地层微粒运移导致油井出砂或液量大幅降低。     

疏松砂岩油层防砂机理物理模拟

为了优选疏松砂岩油层的防砂方法,提高注水开发过程中的防砂效果,进行了防砂机理物理模拟.模拟结果表明,砾石层防砂物理模拟压力高于15MPa时,细砾石层渗透率明显好于粗砾石层,砾石层挡砂过程中的渗透率降低与砾石和地层砂的粒度中值比、流体的粘度、累积产液量等有关,当砾石和地层砂的粒度中值比大于15时,砾石层不起挡砂作用.经纬网金属布滤砂管和斜网金属布滤砂管具有高渗透能力和低过滤精度的特点,对高泥质含量或细地层砂的地层不适应,而金属棉滤砂管挡砂精度高,具有一定的自疏通能力.绕丝管防砂模拟中,挤压砾石充填炮眼,能够大幅度提高炮眼的渗透率,增加油井产能.因此,选择合理的砾石和地层砂粒度中值比是砾石充填防砂工艺的关键,金属棉滤砂管防砂优于经纬网金属布滤砂管和斜网金属布滤砂管,井筒内安装有绕丝管样件时,炮眼充填物的渗透率是影响油井产能的关键.     

高压充填重复防砂对产能的影响及解决方案

高压充填防砂技术的应用效果较好,目前已被广泛应用于出砂严重的油气井,对油田的防砂稳产起着重要的作用．但防砂失效后．管外将会存在一个较厚的砾砂混合区,其在重复防砂作业时很难被清理,这一砾砂混合区域对提高单井产能十分不利,并且,随重复防砂次数增多,混合区的厚度也随之增大,这种不利影响也将不断加剧。文中针对这一问题对高压充填防砂井管外充填区进行了分析,提出了3种可供选择的解决方案,包括压裂充填防砂技术、管外砾石充填区酸洗工艺及高压变粒径充填技术．并对各个方案和技术进行了简要的说明和分析,提出并阐述了管外砾石充填区酸洗技术主要技术思路和要点,即清除砾石层中的细砂．改善砾石层的渗透,同时还在传统高压充填工艺的基础上提出了高压变粒径充填,并根据Saucier方法和拱桥理论,对变粒径砾石充填中的砾石尺寸进行了分析,得出了其设计的基本原则：Ⅱ层砾石粒径大于或等于Ⅰ层砾石粒径的3倍,Ⅰ层砾石尺寸设计采用Saucier方法．     

低压稠油出砂油田防砂完井方式的优选

绥中36-1油田属于低压稠油油田,目的层位为东营组下段,储层岩石胶结疏松,孔渗性极大。根据现场观察法、经验法及力学计算法等防砂判据综合判断,油井出砂将成为贯穿开发生产过程的主要问题,防砂则为开发生产及油层保护的重点和核心。由于绥中36-1油田具有地层纵向层系多、含夹层(泥岩夹层、含水夹层)等特殊情况,经研究后决定采用下套管注水泥固井并在射孔套管内进行井下砾石充填完井方案。国内外的经验和我们的理论研究表明:压裂充填不仅能消除射孔压实表皮系数,而且能消除全部或大部分钻井损害,同时还具有增产作用;压裂充填完井产能基本上能恢复到天然产能,且比常规砾石充填提高约2～4倍,效果非常明显。由此可见,压裂充填完井是低压稠油出砂油田较好的防砂完井方式。     

水充填防砂与胶液充填防砂对比分析

套管内砾石充填防砂是一种行之有效的防砂方法。根据携砂液种类的不同,可将套管内砾石防砂分为水充填防砂和胶液充填防砂。本文从防砂机理、施工、效果和费用四方面对绥中36—1油田试验区的水充填防砂和胶液充填防砂进行了对比分析,并得出了结论。     

水平井砾石充填防砂模拟研究

介绍了水平井砾石充填防砂物理模拟和数值模拟的实验研究。利用大型实尺寸模拟试验装置，对水平井砾石充填机理作物理模拟试验，掌握了砾石砂浆在水平井中的流动状态、砾石的沉积规律、充填过程和影响水平井砾石充填效果的相关因素，其中主要相关因素有充填排量、携砂液性能、砂比和防砂管柱结构等。在物模基础上，根据水平井砾石沉积规律和充填过程，建立了水平井砾石充填数学模型，从理论上对水平井砾石充填进行了系统的数值模拟研究。结果表明：充填排量大于４５０Ｌ／ｍｉｎ、砂比（体积比）３％、冲／筛比（冲管外径／筛管外径）大于０．８、携砂液为水或囟水的情况下，水平井砾石充填率达到１００％，物模与数模拟合率达９０％。为水平井砾石充填防砂设计提供了优化设计参数。     

水平井控水砾石充填防砂技术研究

为满足控水与防砂的双重需求,解决控水筛管充填难度大及后续地层处理难的问题,通过设计旁通滑套AICD筛管并完善其配套技术,研究了一种水平井控水砾石充填防砂技术.旁通滑套AICD筛管通过增加旁通滑套提供额外液流通道,降低充填压力,通过开关滑套满足地层处理及提液等需求.为验证其可行性,自主搭建了可视化水平井充填模拟试验平台,...     

低压挤压砾石充填防砂工艺技术的先导性试验

管内低压挤压砾石充填防砂工艺以皮碗胶筒封隔器密封筛套环形空间，以低粘度溶液为携砂液，采用合适的携砂比，通过低压挤压在筛套环形空间，弹孔，近井地带充填一定粒度的砾石控制油井出砂，确保油井正常稳定生产，延长检泵周期，提高油井生产时率，该技术在东辛油田6口井进行了先导性试验，施工成功率100％，有效率100％，6个月累积增油16312．7t。     

压裂-砾石充填防砂管柱的研究与试验

低产出砂油井进行水力压裂改造后，在其生产过程中会发生油井出地层砂和压裂砂，造成油井卡泵，更为严重的会使油层裂缝在大量支撑剂吐出后发生裂缝闭合，使压裂效果受到很大影响。针对这一问题，研制出压裂－砾石充填防砂管柱，其原理是在压裂施工之前将具有砾石充填防砂管柱与压裂管柱双重作用的压裂－砾石充填防砂管柱下到井下油层段，在水力压裂施工的同时一次完成砾石充填防砂施工作业，同步实现油层改造和油井防砂的双重目的，并在现场试验中取得了成功。     

防砂充填颗粒对地层的作用机理研究

充填砂砾随携砂液进入地层时的运动状态对充填防砂的效果有着重要的影响,也是研究充填防砂作用机理的关键所在。利用液固两相流理论分析了充填砂粒流经炮眼时的受力情况和运动状态,得到了砂砾最大加速距离以及喷射速度与携砂液流量的关系;从能量守恒的角度分析了颗粒群与地层的作用,得到了充填砂砾破坏地层胶结物所需的最小喷射速度;分析了后续施工所产生高压对已形成砂墙的压实作用,得到了砂墙的当量直径表达式。计算结果表明,通常情况下,充填砂砾的加速距离小于炮眼深度,即砂砾以最大喷速进入地层,而且随着施工的进行,该喷射速度可以达到破坏地层胶结物所需的最小速度。