油井防砂工艺技术.ppt
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1、油井防砂技术2011-5-26 2011-1 提 纲 一、概述 二、出砂危害与出砂原因 三、防砂技术分类 四、机械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、水平井防砂技术 八、其它防砂技术 2011-5-26 2011-2 一、概述 油、气井出砂是砂岩油藏开发过程中经常遇到的问 题之一,它直接影响到油井能否正常生产。是世界各国 石油工业长期以来所面临的课题之一,每年投入了大量 人力、物力和财力进行这方面工作的研究。我国的各油 田都有出砂的问题,如辽河油田每年防砂方面耗资上亿 元,美国的墨西哥湾地区、克恩河油田,每年在油井防 砂上耗资上千万美元,委内瑞拉的英特甘博油田、加拿 大的冷湖油田
2、每年也都要投入大量的经费进行防砂。由 此可见防砂工作的重要性和迫切性。2011-5-26 2011-3 一、概述 通常出砂比较严重的一般为年青的第三系地层,该 地层沉积岩距今约 2500 万年左右,尤其是中新世的地 层,出砂尤为严重。世界范围内,美国墨西哥湾地区和洛杉机盆地,加 拿大阿尔伯达重油区,委内瑞拉、(原苏联)阿塞拜疆 等地区。我国东部地区的胜利油田的孤岛、孤东、大港油 田、辽河油田、西部地区的玉门油田等,出砂也较严 重。2011-5-26 2011-4 一、概述 世界防砂技术领域,美国的防砂技术较为先进。美国 的贝克 休斯公司、道威尔 斯伦贝谢公司、哈里伯顿公 司、沙龙公司、雪弗龙公
3、司等都拥有自己专门的防砂研究 机构,从施工设备、施工工艺到工具(如砾石充填工具、封隔器、滤砂管、泵送设备、施工液体、化学药剂、技术 咨询、现场服务等)形式一条龙服务。2011-5-26 2011-5 一、概述 六十年代,化学防砂在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作 业的主导地位,后来随着机械防砂技术的完善和发展,尤 其各种新式筛管防砂技术、压裂防砂的快速发展,其主导 地位逐渐被取代。进入九十年代后,随着性能良好的固砂剂、树脂砂的 不断出现,化学防砂技术又有了新的发展。近年来,随着科技进步,压裂防砂技术、各种新型筛 管、固砂剂等防砂技术也迅速发展起来。2011-5-26 2011-6 一、概述 防砂技
4、术发展过程 早期的油井防砂仅 采用限产的办法来控制 油、气井出砂。这种防 砂方法既影响产量,又 较难操作和控制。后来 逐渐被割缝套管及后来 发展的门类繁多的防砂 技术取代。2011-5-26 2011-7 一、概述 2011-5-26 2011-8 一、概述 20 世纪初主要采用限产、简易砂锚防砂?1932 年研制出砾石充填防砂方法?1947 年研制出化学固砂方法?60 年代出现热法固砂防砂方法?80 年代,世界各国油井防砂技术日益发展起来。?主要以机械方法为主,约占防砂作业总量的 85%。化学防 砂技术的树脂、人工井壁防砂技术近年来发展较快。90 年代后期,压裂防砂逐渐成为防砂的主导技术。?
5、2011-5-26 2011-9 提 纲 一、概述 二、出砂危害与出砂原因 三、防砂技术分类 四、机械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、水平井防砂技术 八、其它防砂技术 2011-5-26 2011-10 二、出砂危害与出砂原因 1、油井出砂的危害 油井出砂会给采油生产带来很多难题。轻者造成卡泵,使 油井不能正常生产,增加采油、作业检泵和冲砂的工作量;严 重的会造成砂埋油层和油管,使油井减产、停产,出砂过多会 造成地层跨塌而套管损坏等。这些严重后果,不仅会直接影响 油井的产能和油田的产量,而且由于地下注采的不平衡还会影 响油田的最终采收率。*区块 注采井数比为1:2.42;理论
6、注采井数比1:1.68 标定采收率32.6%;实际采收率26%2011-5-26 2011-11 二、出砂危害与出砂原因(1)卡泵、掩埋油层、磨蚀设备,增加作业工作量 油井出砂,造成卡泵,使油井不能正常生产,不仅直接 影响油井的产能和油田的产量,增加采油作业检泵和冲砂的 工作量,而且还会对采油设备造成磨蚀。(2)掩埋井下管柱,造成井下事故 对于分层开采的油井,大量出砂会将井下封隔器及管柱 埋住,造成砂卡事故或井下管柱被拔断。2011-5-26 2011-12 二、出砂危害与出砂原因(3)造成地层坍塌,导致套管变形破坏 油层出砂,地层中疏散的砂粒流失,造成地层应 力的变化。当大量出砂时,会形成洞
7、穴,最终引起地 层坍塌,造成套管变形或损坏,甚至造成油井报废。2011-5-26 2011-13 二、出砂危害与出砂原因 2.油井出砂的原因 先天性的油层的地质因素?取决于砂岩地层的地质条件,砂岩地层胶结矿物 含量及分布、胶结类型、成岩压实作用、地质年代等因 素决定。后期开采过程的开发因素?完井、采油及后期措施作业造成的油井出砂 2011-5-26 2011-14 二、出砂危害与出砂原因(1)地层胶结强度低 在胶结疏松的地层中,流体流动阻力克服了砂粒间的 聚合力或岩石强度,使油井出砂。特别当原油粘度高,流 速大,流动阻力也愈大,出砂也愈严重。胶结方式 a 接触胶结 b 孔隙胶结 c 基底胶结
8、2011-5-26 2011-15 二、出砂危害与出砂原因 更细的划分,将不同的出砂地层分为以下类系型,实 际上地层砂没有明显的界限,难以区分。零 强度 毛管力强度 异常弱 弱胶结 较弱胶结 2011-5-26 2011-16 干砂 潮湿砂 胶结 二、出砂危害与出砂原因(2)油、气井产水 以粘土为主要胶结物的地层中,当开始产水后,水溶 解地层中的胶结物,降低了地层固结强度。有些油田在一次采油期间,不出砂。但在注水采油期 间,尤其在油井产水后开始出砂。含水上升,加剧出 砂。2011-5-26 2011-17 二、出砂危害与出砂原因(3)地层压力下降 地层内流体的压力支撑上覆岩层的压力。当地层压
9、力,即流体的压力降低后,则上覆岩层的压力转嫁给地 层,增加了地层颗粒及胶结物的压力。在胶结差的地层 中,随着地层压力下降,增长的压力会压碎胶结物甚至 岩石颗粒,造成油井出砂。因此有些油田在一次采油后 期才开始出现出砂现象。2011-5-26 2011-18 二、出砂危害与出砂原因 地层压力下降对岩层骨架的影响 2011-5-26 2011-19 地应力分析 应应 ess Str 力 th g 裁判 强度强度 n re St Stres s?二、出砂危害与出砂原因(4)完井措施不当 a.固井质量不好,油井大段窜槽,高压层封隔不良,高 压油、气水乱窜造成油井出砂.2011-5-26 2011-24
10、 二、出砂危害与出砂原因 b.射孔方式不当 方位、相位角、布孔方式或射孔枪型、孔径、孔密应用不适当,导致油井出砂。最初射孔密度一般为 10 孔/米,后来发展为 12 孔/米、16 孔/米以至于现在的 32,国外有的实施 64 孔/米。对于出砂 油藏射孔是一项不容忽视的重要问题。2011-5-26 2011-25 二、出砂危害与出砂原因(5)采油工作制度不合理、或作业措施不当 a.油井产液激动 投产放喷、抽汲过猛,强烈降压,或 油井生产压差过大,排液速度过快;油井开关频繁,均会 造成油井激动引起油井出砂。b.酸化措施,除去地层中的钙质胶结物,或入井流体与地 层不配伍,造成堵塞,加大油流阻力使油井
11、出砂。c.稠油注汽吞吐井,注汽速度过高,高速蒸汽流强烈冲刷 地层,冷凝水的高 PH 值溶蚀地层的胶结物,致使油井出砂 严重。2011-5-26 2011-26 二、出砂危害与出砂原因 3、判断油井出砂的依据 直接法:油井的含砂量?若油井的含砂量超过 0.O3%(重量 700mg/l)即为出 砂。(SY/T5185-2000)间接法:出砂所带来的影响和危害?2011-5-26 2011-27 二、出砂危害与出砂原因 4、油井出砂预测 预测油井是否出砂,必须研究地层的出砂临界 流速 和临界压差,定量地分析地层的出砂程度。目前出砂预测方法有现场观测法、经验分析法 a.现场观测法:(1)岩心观察(2)
12、DST(Drillstem test)测试(3)临井比较 2011-5-26 2011-28 二、出砂危害与出砂原因 b 经验分析法 1、组合模量 根据声波时差及密度测井资料,应用下列公式计算:通过 组合弹性摸量E C 来预测油层是否出砂。?9.94?10 8?r E?t c c 2 E 岩石的组合弹性摸量 MPa C r 地层岩石体积密度 g/cm 3 t c 岩石纵波声波时差 s/m 2011-5-26 2011-29 二、出砂危害与出砂原因 组合模量E C 当E C 2.010 4 MPa 正常生产,不出砂。1.5 10 4 E C 2.010 4 MPa 轻微出砂 E C 1.5 10
13、 4 MPa 严重出砂 2011-5-26 2011-30 二、出砂危害与出砂原因 2、声波时差法 近年来采用声波在地层中的传播时间T进行 予测,当声波时差T295微秒/米时,则应采取防砂措施。2011-5-26 2011-31 二、出砂危害与出砂原因 3、孔隙度法 大于30,胶结程度差,出砂严重 20 30之间,轻微出砂 小于20,基本不出砂 4、岩心室内实验法:包括岩心抗压强度试验、流动破坏性试验等。2011-5-26 2011-32 二、出砂危害与出砂原因 防砂工艺决策系统软件 功能:1)出砂预测;2)防砂方法优选;3)产能预测。2011-5-26 2011-33 提 纲 一、概述 二、
14、出砂危害与出砂原因 三、防砂技术分类 四、机械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、水平井防砂技术 八、其它防砂技术 2011-5-26 2011-34 三、防砂技术分类 防砂方法分类?自然砂桥防砂(自然砂桥)防?筛管防砂 砂?地层内固砂(防止地层出砂)机 理?井筒排砂 2011-5-26 2011-35 三、防砂技术分类 防砂方法分类 砂拱防砂 机械防砂 防砂工艺方法 化学防砂 焦化防砂 2011-5-26 2011-36 三、防砂技术分类(续表1)增大射孔段长度,增加射孔密度 降低流速 控制产量 砂拱防砂 裸眼产层膨胀式封隔器 增大地层径向应力 防砂方法 割缝筛管,绕丝筛管,双
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