克拉瑪依油田九8區(qū)稠油防砂配套技術(shù)應(yīng)用

王振明

新疆油田新港公司，新疆克拉瑪依 834000

克拉瑪依油田九8區(qū)齊古組淺層稠油油藏位于九區(qū)西北部[1-3]，油藏中部平均埋深約170 m，平均有效厚度14.3 m。膠結(jié)類型為孔隙接觸式，膠結(jié)物類型以泥質(zhì)為主，油層結(jié)構(gòu)疏松，儲層巖性以中細砂巖為主，粗砂巖、含礫砂巖和砂礫巖次之，碎屑顆粒粒徑一般0.05～15 mm之間，平均孔隙度31%。原油黏度1 000～4 500 000 mPa·s，原油密度0.954 6 g/cm3。油層易汽竄、出砂，常規(guī)開采產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益差[4-5]。為了提高區(qū)塊開采效果、提高儲量的動用程度，筆者優(yōu)選防砂工藝,制定了一系列補孔、解堵、防膨、抽稠的綜合治理工藝措施，在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好效果。

1 防砂配套技術(shù)的應(yīng)用

針對稠油出砂油藏防砂中存在的易造成油層傷害、防砂管堵塞、成功率低問題，經(jīng)調(diào)研與論證，確定了以油層保護、油層處理、防砂工藝改進等為研究重點，初步制定優(yōu)化射孔參數(shù)，采用抽汲、混排或氣舉解堵工藝，排除井筒周圍的泥漿污染和黏土礦物，采用活性降黏劑降低井筒附近稠油區(qū)原油黏度，水平井防砂管采用耐高溫、抗腐蝕、過濾精度高、泄油面積大的精密微孔濾砂管管內(nèi)礫石充填防砂[6-7]，防砂工藝采用高壓充填或熱采丟封管柱。

1.1 射孔參數(shù)的優(yōu)化

稠油出砂油藏在常規(guī)射孔上要求大孔徑、高孔密、高深度、泄油面積大，不重復(fù)射孔，有利于防砂措施。結(jié)合稠油油藏射孔彈的應(yīng)用，利用“射孔優(yōu)化設(shè)計軟件”和生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)對YD102、YD127、YD89 3種射孔槍彈進行優(yōu)化選擇，根據(jù)計算結(jié)果確定相應(yīng)的射孔參數(shù)：127槍，127彈，16孔/m。水平井采用定向射孔工藝，下相位180°，4排布孔，127槍，127彈,孔密16孔/m，防止水平段上部地層坍塌出砂。

1.2 排除近井地帶污染

射孔后，下抽汲管柱，直井選用混氣排液或氣舉的方式；水平井選用抽汲排液，防止壓差過大造成地層坍塌。再利用防膨液或低密度鹵水將井筒沖洗干凈，為防止起管柱過程中地層吐砂，防砂管柱下不到位，采取邊起邊灌防膨液，保持地層壓力平衡。

1.3 井筒附近稠油降黏

根據(jù)九8區(qū)齊古組淺層稠油特點，通過多次室內(nèi)試驗，自主研究了活性稠油降黏劑，其主要物質(zhì)組成為甲基丙烯酸十八酯、二乙烯丙苯和乙酸乙烯酯，現(xiàn)場使用降黏率可達85%?；钚越嫡硠Τ碛途哂泻芎玫倪m應(yīng)性，降黏率高，防止黏土膨脹，不會造成油層二次傷害，一般處理半徑1.5 m，確保開井后油流暢通，有利于井筒遠處的稠油向井底流動。

1.4 管內(nèi)礫石充填防砂

1.4.1工藝原理

該項技術(shù)是將不銹鋼繞絲篩管下入油層部位，再在篩管環(huán)空內(nèi)充填高質(zhì)量、高滲透的石英礫石，形成充填礫石阻擋地層砂、篩管阻擋礫石的多級擋砂屏障，達到油井防砂的目的。該工藝具有對油層傷害小，防砂后油井產(chǎn)量高，防砂效果好等優(yōu)點。

1.4.2工藝管柱及特點

水平井管內(nèi)礫石充填工藝管柱由充填工具、水平井繞絲篩管、絲堵等組成。具有以下特點： 充填層滲透性好，產(chǎn)生的附加壓降小，能最大程度發(fā)揮水平井產(chǎn)能；克服了濾砂管因粉細泥質(zhì)砂堵塞而使油井產(chǎn)能下降的問題，通過配合前期油層處理,使油井長期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；采用一次管柱完井技術(shù)，施工周期短；工具性能可靠，完全能滿足各類水平井礫石充填的要求。

2 稠油開發(fā)配套技術(shù)探討

2.1 注汽井防砂工藝探討

2.1.1不動管柱二次充填工藝

熱采注汽井上[8-10]，第一級擋砂屏障受外來高速注入的蒸汽、注汽前擠注熱采處理藥劑作用力，其遭受破壞的機率更高、更迅速；在回采過程中，充填礫石、地層砂與黏土顆粒組成的混合物被地層流體攜帶進入井筒，堵塞防砂通道，導(dǎo)致滲流阻力增大，嚴重地響了注汽后油井的產(chǎn)能。

治理方案：1)起防砂管柱重新防砂。投資大，占井周期長，注汽井熱損失大，作業(yè)成本高。2)不動防砂管柱二次充填防砂。在現(xiàn)有管柱條件下，下專用工具重新打開充填工具通道擠壓充填人工砂，該工藝克服了第一套方案的缺點。施工工藝見圖1。

圖1 不動管柱二次充填施工工藝

2.1.2二步法防砂工藝

對于稠油熱采井充填礫石流失的情況，采用地層分段預(yù)充填高溫涂料砂和石英砂，利用高溫涂料砂封口，提高砂墻的穩(wěn)定性；井筒再采用循環(huán)充填二次防砂工藝，防止注汽過程中套管內(nèi)的人工擋砂屏障流失。

2.2 前期注入CO2，改善蒸汽吞吐效果

CO2吞吐與蒸汽吞吐配合應(yīng)用[11-12]，工藝相對簡單，見效快，所以這種方法在國內(nèi)如勝利、中原、遼河等應(yīng)用的較多,積累了寶貴的經(jīng)驗。

CO2吞吐采油機理比較復(fù)雜，CO2吞吐作為一種增產(chǎn)措施,除了有利于提高采油速度和采收率之外,CO2還與原油作用,破壞原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重質(zhì)組分的溶解平衡,降低油層的滲透率。

在吞吐過程中，其增油機理[13]主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1)膨脹機理。原油溶解CO2后，由于隨著注入體積的增加和地層溫度的上升，使地下原油體積不斷膨脹，使孔隙壓力升高，不但增加了地層的彈性能量，也極大降低了原油流動過程中毛管阻力和滲流阻力，有利于膨脹后剩余油脫離地層水及巖石表面的束縛，變成可動油，從而增加油井產(chǎn)量。

2)降黏機理。在注入CO2吞吐開發(fā)過程中，將CO2注入油層后，在地層溫度及注汽溫度下，CO2快速氣化，且極易溶于原油，并能大幅降低原油黏度。

3)降低油水界面張力。CO2在油中溶解度比水中的大3～9倍。水中CO2促使巖石顆粒表面的油膜破裂并沖洗，同時又盡可能保護注水膜。因此，當油水界面張力(σ)很小時，積聚的殘余油滴在孔隙通道內(nèi)自由移動，提高油相滲透率；由于注入CO2后，油水界面張力降低，使原油和水的流度趨于接近，改善了油水流度比，提高了原油采收率。

4)改善儲層滲透率。CO2溶于水后略呈酸性，與地層基質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生反應(yīng)，酸解一部分雜質(zhì)，尤其在碳酸鹽巖中能將部分巖石溶解，生成易溶于水的碳酸氫鹽，提高碳酸鹽巖層的滲透性。另外，在CO2注入和返排過程中，在一定壓差下，一部分游離氣對油層的堵塞物具有較強的沖刷作用，可有效疏通因二次污染造成的地層堵塞。

5)萃取和汽化原油中輕質(zhì)烴。輕質(zhì)烴與CO2間具有很好的互溶性，當壓力超過一定的值(此值與原油性質(zhì)及溫度有關(guān))時，CO2能使原油中的輕質(zhì)烴萃取和汽化，這種現(xiàn)象對稀油表現(xiàn)得尤為突出。脫氣原油注CO2后閃蒸實驗結(jié)果見表1。

表1 脫氣原油注CO2后閃蒸實驗結(jié)果

從表1可見，當溶于原油中CO2越多，浸泡時間越長，閃蒸后原油中瀝青質(zhì)含量越高，這說明原油中越來越多的輕質(zhì)組分被CO2萃取和汽化。

6)減小原油密度。CO2溶于原油后，減小了原油密度，使原油易流動；原油中溶解CO2后，原油密度變小，使重力對原油的影響變小，原油易沿壓差方向流向井底。因此，使CO2吞吐在稠油油田、斷塊油田、高含水油田得到了越來越廣泛的應(yīng)用。CO2吞吐與空白注汽對比見表2。

表2 CO2吞吐與空白注汽對比

從表2看出，只采取空白注汽不能有效開采油層深部原油，波及面積小，利用率低；而采用蒸汽輔助CO2化工措施能夠在高溫蒸汽的前沿對地層進行預(yù)處理，提高蒸汽吞吐的實施效果，降低蒸汽的熱損耗，增加蒸汽的掃油面積。

采取CO2吞吐采油，能夠降低原油黏度，提高原油的流動性，同時膨脹原油體積，將殘余油從孔隙體積中排出，利于油層深部原油的開采，減少殘余油，增加油井的排液量，提高了蒸汽吞吐效果。而對于不能采取正常注汽的低產(chǎn)油井，實施CO2采油技術(shù)是提高油井產(chǎn)量的有效途徑。為進一步提高措施效果，下一步還可采取在CO2前注入磺酸鹽助排劑，再進行蒸汽吞吐，可更有效地對油層深部的原油進行開采，提高措施效果。

3 結(jié)論

1)射孔參數(shù)優(yōu)化、近井排空技術(shù)、井筒降黏通過優(yōu)化配套，完全能適應(yīng)稠油出砂區(qū)塊直井、水平井的冷采或蒸汽吞吐。

2)通過試驗應(yīng)用，九8區(qū)齊古組淺層稠油出砂油藏管內(nèi)礫石充填防砂工藝具有對油層傷害小，防砂后油井產(chǎn)量高，防砂效果好等優(yōu)點。

3)不動管柱二次充填工藝具有不用起井下防砂管柱、投資小，占井周期短，注汽井熱損失小，作業(yè)成本低的優(yōu)點，現(xiàn)場實施效果明顯。

4)CO2具有降低原油黏度、補充地層能量、解堵等特點，可作為蒸汽吞吐預(yù)處理劑使用。

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