機(jī)械充填防砂介質(zhì)堵塞綜合評(píng)價(jià)方法

梁磊

【摘 要】繞絲充填為防砂工藝具有成本低廉、施工簡(jiǎn)單、成功率高、有效期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在各大疏松砂巖油藏得到應(yīng)用。但是繞絲充填防砂在防砂初期產(chǎn)液迅速下降，分析由于防砂繞絲、充填層出現(xiàn)不同程度的堵塞，導(dǎo)致液量快速下降。目前繞絲充填工藝低液原因分析單一，本論文針對(duì)繞絲充填工藝擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)理進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，考慮多因素復(fù)合作用，提出繞絲充填堵塞評(píng)價(jià)綜合方法。

【關(guān)鍵詞】繞絲充填；堵塞；綜合分析；評(píng)價(jià)方法

繞絲充填防砂采用下機(jī)械防砂管后進(jìn)行匹配礫石充填，依靠繞絲管阻擋充填礫石，充填礫石層形成砂拱阻擋地層砂實(shí)現(xiàn)油井防砂生產(chǎn)，該防砂工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)、成本低廉、成功率高、周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，在各大疏松砂巖油田得到廣泛應(yīng)用。但是繞絲充填防砂初期產(chǎn)能迅速下降，關(guān)于下降的原因在學(xué)界已經(jīng)得到廣泛認(rèn)識(shí)，一致認(rèn)同由于機(jī)械管、充填層滲流能力在生產(chǎn)初期迅速堵塞導(dǎo)致產(chǎn)能下降。目前就堵塞機(jī)理分析及評(píng)價(jià)方法尚處于單一因素階段，未綜合考慮防砂管、充填層、近井地帶在防砂、采油動(dòng)態(tài)條件下地層砂、灰漿、原油黏糊等影響因素的綜合分析評(píng)價(jià)方法。

針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果確定各相干量占比關(guān)系，從定性或定量角度出發(fā)分析各因素占比及相關(guān)性，進(jìn)行繞絲充填篩管堵塞動(dòng)態(tài)綜合評(píng)價(jià)。

一、試驗(yàn)評(píng)價(jià)分析

（一）充填砂分析

進(jìn)行驅(qū)替試驗(yàn)后取出填砂管內(nèi)充填砂，根據(jù)取出的礫石層及與未驅(qū)替礫石層對(duì)比可知。通過取出驅(qū)替后填砂管內(nèi)礫石發(fā)現(xiàn)，礫石表面大部分呈黑褐色說明存在礫石層表面吸附稠油重質(zhì)組分（瀝青質(zhì)）的現(xiàn)象。對(duì)取出礫石層觀察發(fā)現(xiàn)，礫石層內(nèi)存在大量未被水驅(qū)出的剩余油。由于稠油吸附作用，干凈的石英砂一旦投產(chǎn)，有效滲透率會(huì)明顯下降一部分。下降的幅度與原油粘度有關(guān)，進(jìn)行堵塞滲透率計(jì)算時(shí)必須考慮此現(xiàn)象。

（二）編號(hào)J1實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在70℃恒溫條件下，對(duì)于充填礫石的填砂管依次使用清水、攜砂液、地層水、稠油、清水驅(qū)替一定的時(shí)間，并實(shí)時(shí)記錄驅(qū)替流量及驅(qū)替壓差，計(jì)算滲透率變化，其流程如圖1所示，其結(jié)果如圖2、3所示。

圖1 J1實(shí)驗(yàn)流程圖

由圖可知，填砂管礫石層初始滲透率為80μm2，壓實(shí)稠油交替驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)束后滲透率最后保持為約10-20μm2，滲透率降低了越80%。由曲線可知不同流體交換驅(qū)替時(shí)，壓力不穩(wěn)，計(jì)算滲透率波動(dòng)較大；存在礫石層蹩壓壓實(shí)過程；存在明顯的原油吸附過程，吸附后有效滲透率下降。

（三）編號(hào)T1、T2、T3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在70℃恒溫條件下，對(duì)于充填礫石的填砂管依次使用清水、攜砂液、稠油、清水驅(qū)替一定的時(shí)間，其中稠油驅(qū)替分別為2、3、5小時(shí)，并實(shí)時(shí)記錄驅(qū)替流量及驅(qū)替壓差，計(jì)算滲透率變化。

填砂管礫石層初始滲透率為85μm2，壓實(shí)稠油交替驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)束后滲透率最后保持為約10-20μm2，滲透率比約為15～20%。

（四）編號(hào)H1實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在70℃恒溫條件下，對(duì)于充填礫石的填砂管依次使用清水、攜砂液、稠油+地層水、清水驅(qū)替一定的時(shí)間，其中稠油驅(qū)替5小時(shí)，并實(shí)時(shí)記錄驅(qū)替流量及驅(qū)替壓差，計(jì)算滲透率變化，填砂管礫石層初始滲透率為80μm2，壓實(shí)稠油交替驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)束后滲透率最后保持為約10-25μm2，滲透率比約為12～16%。通過對(duì)比可知，地層水+稠油混合驅(qū)替和交替驅(qū)替對(duì)礫石層滲透率的影響無明顯差別。

（五）編號(hào)Tc1/2/3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在蒸汽吞吐過程中，地層溫度不斷呈周期性變化，因此溫度不同，稠油對(duì)礫石層的堵塞能力也不相同，因此，通過改變實(shí)驗(yàn)溫度50、90、120℃來驗(yàn)證在不同溫度條件下礫石層的堵塞滲透率比變化規(guī)律。在相同流量情況下，原油粘度隨溫度降低而增大，流動(dòng)阻力明顯增大，在不同溫度下實(shí)驗(yàn)滲透率變化不大，初始滲透率約約80μm2，最后均保持為約10-25μm2。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（一）防砂后滲透率損失85%

有實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，礫石層堵塞后的滲透率為礫石層初始滲透率與堵塞滲透率比的乘積，并可以根據(jù)堵塞滲透率進(jìn)行油井產(chǎn)能預(yù)測(cè)，因此滲透率比Kr是表征礫石層堵塞程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

礫石充填層的初始滲透率取決于礫石尺寸和生產(chǎn)壓差。投產(chǎn)后干凈礫石層在短期內(nèi)被原油快速吸附，滲透率下降幅度可達(dá)吸附前80%以上，具體和原油粘度有關(guān)，之后隨著生產(chǎn)繼續(xù)逐步被進(jìn)一步堵塞。

（二）滲透率受多因素綜合影響

綜合堵塞系數(shù)Xs是通過對(duì)細(xì)質(zhì)粉細(xì)砂含量Rf；粘土泥質(zhì)含量Rv；礫砂中值比GSR；原油粘度Uo；膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量Rc；聚合物含量Rpo；出砂強(qiáng)度Qs；流速/產(chǎn)液強(qiáng)度Ql；生產(chǎn)時(shí)間t進(jìn)行分析得出權(quán)重系數(shù)和堵塞影響系數(shù)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)擬合得到的，表達(dá)式如下所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，影響擋砂介質(zhì)堵塞程度的因素主要包括：a. 生產(chǎn)時(shí)間T；b.粉細(xì)砂含量Rf；c. 泥質(zhì)含量Rv；e. 礫砂中值比GSR/WSR（篩管）；f. 原油粘度Uo；g. 膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量Rc；h. 聚合物含量 Rpo；i. 出砂強(qiáng)度Qs ；j. 流速/產(chǎn)液強(qiáng)度Ql。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)擬合，建立兩者之間的定量關(guān)系經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，如下所示?/p>

式中，Kr為介質(zhì)堵塞滲透率比，無因此；Ar、Br為實(shí)驗(yàn)擬合系數(shù)，無因次變量；t為生產(chǎn)時(shí)間，d；Xs為綜合堵塞系數(shù)，無因次變量。

（三）堵塞發(fā)生于早期

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了防砂介質(zhì)堵塞滲透率與時(shí)間、地質(zhì)條件、生產(chǎn)參數(shù)之間的定量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系；防砂井擋砂介質(zhì)堵塞主要發(fā)生在防砂后投產(chǎn)早期；投產(chǎn)后礫石層滲透率急劇下降然后趨于平穩(wěn)；堵塞周期和最終堵塞程度取決于流體粘度、細(xì)砂/泥質(zhì)含量、產(chǎn)量、稠油/聚合物含量、礫砂比（GSR）增加、產(chǎn)液強(qiáng)度。一般堵塞程度可達(dá)80%以上。

【參考文獻(xiàn)】

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