渤海Q 油田油井出砂機(jī)理研究與治理技術(shù)應(yīng)用

周日 郝曉軍 張震 彭良群 王殿武 趙云斌

(1.中海油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

1 背景簡介

Q 油田綜合調(diào)整新平臺(tái)水平井出砂情況較嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場化驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，近兩年共有60 口出砂井，且含砂量均大于0.02%，對(duì)油田產(chǎn)量和生產(chǎn)流程穩(wěn)定帶來挑戰(zhàn)。通過分析出砂井地質(zhì)油藏特征及儲(chǔ)層發(fā)育特征，對(duì)出砂井進(jìn)行分類治理，恢復(fù)產(chǎn)量741m3/d，年增油量達(dá)9.47×104m3，為油田穩(wěn)產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2 出砂機(jī)理分析

油井出砂受多種因素影響，與儲(chǔ)層類型、防砂方式、生產(chǎn)壓差、日產(chǎn)液量等密切相關(guān)。Q 油田為疏松砂巖，油井采用擋砂精度為120μm 篩管完井，分優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂和優(yōu)質(zhì)篩管礫石充填防砂兩種防砂方式。油田23 口出砂嚴(yán)重油井中，防砂方式均為優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂。根據(jù)出砂前生產(chǎn)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)液量18～776m3/d，含水60～97%，生產(chǎn)壓差0.7～4MPa，分布范圍較廣，無明顯的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，同時(shí)對(duì)篩管生產(chǎn)廠家進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，也無明顯關(guān)聯(lián)性。其中礫石充填完井方式的油井出砂量小且無躺井發(fā)生，均可正常生產(chǎn)，所以出砂機(jī)理研究重點(diǎn)應(yīng)為采用優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂方式的出砂井。

根據(jù)十幾口井出砂的粒度分析，超過擋砂精度120μm 的砂粒比例均在85%以上，顯示篩管完整性已遭到破壞；Q 油田為正韻律沉積河道儲(chǔ)層，這些出砂嚴(yán)重的水平井布在分選較差儲(chǔ)層的中上部，再對(duì)這些出砂井水平段的測(cè)井曲線進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)部分井水平段內(nèi)存在砂泥巖互層，泥質(zhì)含量較高的特點(diǎn)，儲(chǔ)層上部粉砂、細(xì)粉砂含量高，某些區(qū)域存在砂泥巖互層的特點(diǎn)，擋砂精度120μm 的篩管在無礫石充填層進(jìn)行阻擋的情況下，粉砂、細(xì)粉砂甚至泥質(zhì)會(huì)附著在篩管外部形成“砂堵”，在生產(chǎn)壓差等多種因素的作用下部分低于120μm 的細(xì)粉砂通過篩網(wǎng)布進(jìn)入至篩管內(nèi)部，并在流入過程中對(duì)篩網(wǎng)形成沖蝕性破壞，導(dǎo)致個(gè)別區(qū)域防砂失效，大量地層砂進(jìn)入篩管內(nèi)導(dǎo)致躺井。油井出砂后流壓、含水、產(chǎn)液量突然升高的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化特征也印證了這一分析的正確性。

通過建立沖蝕模型對(duì)這些井進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，C 值表征了含砂流體的沖蝕作用程度，當(dāng)C 值達(dá)到某一臨界值C 時(shí)，說明篩管發(fā)生了由沖蝕造成的完整性破壞。根據(jù)篩管沖蝕數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)處理流程，計(jì)算11 口優(yōu)質(zhì)篩管出砂井及周邊23 口未出砂鄰井的沖蝕程度C 值(圖1)。從圖中可看出：大多數(shù)未出砂井C值均要明顯低于出砂井C 值，取這9 口出砂井C 值中的較低值作為評(píng)價(jià)篩管是否發(fā)生沖蝕損壞的臨界值C=0.18。

圖1 單井沖蝕程度

綜上所述，秦皇島32-6 油田油井出砂機(jī)理為：擋砂精度120μm 的篩管在沒有礫石充填的情況下，不能有效地阻擋攜帶細(xì)粉砂的流體進(jìn)入至篩管內(nèi)，流動(dòng)過程中的“沖蝕效應(yīng)”加劇了篩管損壞速度，最終因大量出砂導(dǎo)致躺井(圖2)。

圖2 出砂機(jī)理示意圖

3 出砂井生產(chǎn)管理制度

在油井出砂現(xiàn)象剛出現(xiàn)的時(shí)候，針對(duì)這一情況及時(shí)制訂了相關(guān)的管理制度，并不斷地總結(jié)、完善，最終形成了一套系統(tǒng)性的出砂井生產(chǎn)管理制度。

3.1 出砂井化驗(yàn)加密跟蹤

對(duì)于出砂嚴(yán)重或波動(dòng)幅度較大的油井，上午、下午各化驗(yàn)一次含砂量，并隨每日?qǐng)?bào)表一起上傳數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，針對(duì)異常情況實(shí)時(shí)反饋、實(shí)時(shí)溝通、實(shí)時(shí)調(diào)整。

3.2 編制出砂井周報(bào)

包含出砂故障井和產(chǎn)量大幅下降井動(dòng)態(tài)、出砂井治理后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、在生產(chǎn)化驗(yàn)含砂井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等，以周報(bào)形式向相關(guān)單位報(bào)送。

3.3 制訂出砂井提頻管理辦法

根據(jù)油藏開發(fā)方案，因?yàn)镼 油田為疏松砂巖儲(chǔ)層，要求啟井后緩慢提頻15 天以上才能提至工頻運(yùn)行，以建立穩(wěn)定砂橋、防止或緩解油井出砂。

4 出砂井治理技術(shù)

出砂井治理首要問題是控制油井出砂。對(duì)于采用優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂的出砂井，出砂初期，先后實(shí)施沖砂檢泵3 井次，但作業(yè)后生產(chǎn)最長不足8 個(gè)月、最短約3 個(gè)月即再次出砂故障，運(yùn)轉(zhuǎn)周期短，效果較差。因此簡單沖砂檢泵不僅效果差，也不能從根本上解決出砂的問題。通過對(duì)出砂井進(jìn)行了深入地分析研究，從多方入手研究出砂規(guī)律和特點(diǎn)，最終根據(jù)油井出砂程度、出砂原因及出砂前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化特征不同，把出砂井進(jìn)行分類并根據(jù)出砂類型進(jìn)行針對(duì)性治理：

(1)對(duì)于出砂較嚴(yán)重的定向井，出砂量較大，分析其鉆遇儲(chǔ)層潛力，按照常規(guī)的大修作業(yè)實(shí)施補(bǔ)孔、礫石充填完井重新防砂來恢復(fù)生產(chǎn)；

(2)對(duì)于出砂前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化不大、井口化驗(yàn)含砂較少、提管柱后實(shí)施沖砂作業(yè)較順利返砂量少的水平井，可以實(shí)施沖砂作業(yè)后下泵恢復(fù)生產(chǎn)，啟井后嚴(yán)格控制提頻速度并控制合理生產(chǎn)壓差以建立穩(wěn)定的砂橋，通過平穩(wěn)生產(chǎn)達(dá)到降低出砂量并提高生產(chǎn)能力的目的；

(3)對(duì)于出砂前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化不大、井口化驗(yàn)含砂較多、化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)出砂至出砂故障時(shí)間間隔較短、修井時(shí)沖砂難度大的水平井，采用原篩管內(nèi)下入小篩管重新防砂技術(shù)恢復(fù)井筒防砂能力后，下泵恢復(fù)生產(chǎn)；

(4)對(duì)于出砂前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化大、流壓、含水突然升高、井口化驗(yàn)含砂較多的水平井，由于其篩管存在較嚴(yán)重泥質(zhì)封堵問題，小篩管再防砂不能有效解決泥質(zhì)性堵塞及該問題導(dǎo)致的“沖蝕性破壞”，對(duì)于此類井采用原井眼附近同層側(cè)鉆后礫石充填防砂方式完井，開發(fā)井筒附近剩余原油儲(chǔ)量。

5 應(yīng)用效果

通過上述出砂井潛力方向分析，對(duì)于采用優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂的出砂井，總結(jié)先期沖砂檢泵治理經(jīng)驗(yàn)后，根據(jù)出砂原因不同實(shí)施分類治理，Q油田實(shí)施大修補(bǔ)孔1井次，沖砂檢泵1井次，小篩管再防砂5 井次，同層側(cè)鉆12 井次，共19 井次，恢復(fù)產(chǎn)量741m3/d，年增油量達(dá)9.47×104m3。

6 結(jié)語

(1) Q 油田擋砂精度120μm 的篩管在沒有礫石充填的情況下，不能有效地阻擋攜帶細(xì)粉砂的流體進(jìn)入至篩管內(nèi)，流動(dòng)過程中的“沖蝕效應(yīng)”加劇了篩管損壞速度，最終因大量出砂導(dǎo)致躺井。

(2)根據(jù)出砂前后生產(chǎn)狀態(tài)及出砂程度確定了5 種出砂類型，并成功地進(jìn)行了治理，取得了顯著成效。取得良好產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為油田后續(xù)出砂問題的預(yù)防和治理有很好的借鑒意義。

(3)建立了針對(duì)本油田的完善的出砂井綜合管理制度。對(duì)油田在生產(chǎn)出砂井分類進(jìn)行管理，同時(shí)對(duì)出砂井治理后效果進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)，確定合理生產(chǎn)制度，該綜合管理制度有力地支持和加強(qiáng)了油田出砂井的生產(chǎn)管理。