水平井防砂工艺技术

水平井防砂工艺技术 目录 概论 ................................................................... 1… 第一章 疏松砂岩油藏水平井采油特点 ..................................... 2.. 第二章水平井完井工艺 ................................................... 4… 第三章 水平井管内滤砂管防砂技术 ..................................... 12 第四章 水平井配套工艺技术 2.1..

第五章 现场应用 .................................................... 31... 第六章水平井防砂技术发展趋势 ........................................... 34. 概论

水平井开采工艺具有大幅度提高采收率，增加采油速度，改善 井底流入状态，减缓地层出砂、防止底水锥进等特点。自上世纪八 十年代以来，国内外水平井开采技术有了飞速发展，并广泛应用 于疏松砂岩油藏的薄油层、稠油油藏、边底水油藏及断块油藏开 发，充分发挥了水平井采油工艺的特点。

胜利油区疏松砂岩油藏大部分属新生界第三系馆陶组、东营 组和沙河街组，岩性多为正韵律沉积、中浅层砂岩，粒度中值》 0.06mm，油藏埋深1000〜1800m，孔隙度25〜38%，渗透率 300G10-3〜1400G10 -3卩m2，

孔隙式或接触式胶结，胶结物多为 泥质，结构疏松，出砂严重。 "八五"期间，根据国家重点科技攻关的要求，结合胜利油区疏 松砂岩油藏的不同

地质特点，我们开展了水平井防砂工艺技术的 研究与应用，成功地研制出预充填双层绕丝筛管、金属棉及金属 毡等滤砂管为主的，油层保护、定向射孔为辅的水平井防砂工艺， 构成了较为完善的悬挂式和平置式两大系列水平井防砂施工工艺 管柱及施工工艺，满足了胜利疏松砂岩整装、断块等油藏水平井 防砂的需求。截止到20GG年12月，已累计施工117井次，防 砂施工成功率100%，有效期最长2570天（7年），取得了显著 的经济效益和社会效益。 本文主要从六个方面对疏松砂岩油藏水平井完井、采油工艺 特点及水平井防砂工艺研究成果进行了介绍。第一章介绍了水平 井与直井相比采油工艺所具有的优越性。第二章讲述了水平井完 井工艺特点及完井方式选择。第三章、第四章重点介绍了水平井 管内滤砂管防砂工艺及配套技术研究情况，在第五章中对该项技术 现场应用作了简要介绍。第六章简要介绍了 “水平井绕丝筛管砾 石充填防砂工艺技术”目前研究水平。 随着石油工业不断发展，应用水平井技术开发油气田的优越 性日益受到重视，尤其胜利油田近几年水平井钻井、完井、采油 技术发展迅速，应用范围涉及广泛，水平井防砂完井工艺技术作为

增加疏松砂岩油藏可采储量，提高采收率手段之一，已成为一种 必然趋势。 第一章疏松砂岩油藏水平井采油特点 第一节 适应油藏 国内外专家学者应用数摸、物摸技术研究了水平井渗流特征， 压力分布特点及影响产能的各种因素，并通过大量应用资料数据 分析表明：水平井对于薄油层、非均质油藏、裂缝油藏、稠油油 藏、边底水等油藏开发具有明显的优越性。 一、薄油层 由于水平井能大幅度增加与油藏的接触面积，因此与直井相 比，其采油指数一般可以提高 4倍，在某些情况下甚至可以提高 10倍，阿科公司在印度尼西亚爪哇海开采薄油层， 9 口水平井的 采油指数与同层直井提高5.4倍获得了较高的经济效益。 资料统计也表明国内外利用水平井开发小于 10m油层中的比 例约占50%，而大于80m的油层仅占20%左右。 二、非均质油藏 当油藏水平方向非均质严重时同常规直井相比，横穿油层的水 平井可为评价油藏提供更多的资料。在非均质油藏开发中 ，水平井 应垂直于高渗透方向，若与高渗透方向平行，水平井产量有可能不 会比直井高。水平井的产能大小，部分取决于地层垂向渗透率的 大小及水平井段的长短，垂向渗透率和水平渗透率比值越高，水 平井产能越好。 三裂缝性油藏 水平井可将彼此互不连通的垂直裂缝连接起来，使油藏呈“多 面”开发状态，研究表明：即使裂缝发育较差的情况下采油指数 也可明显提高，用水平井开发裂缝油藏已有很多成功的例子，如 意大利海上罗斯帕梅而尔油田水平井穿透了多个垂直裂缝发育 带，其产量是直井的10倍。 四、 稠油油藏 水平井已成为稠油热采的后备工艺，美、加、中三国在这方 面作了大量的工作，其主要作用可概括为两个梯度，一是注汽时 形成筒状温度梯度，二是加热的原油在垂向上形成重力梯度，据 统计，用水平井开采的稠油粘度范围可从1G103mpa.到 20G103mpa.s，胜利油田在滨南厂郑王庄区块应用水平井防砂工 艺及配套技术，成功开采沙3段块特稠油藏，就是一个示例。 五、 边底水油藏 胜利油田已进入高含水期，利用直井开发效益差，随着直井 水锥加剧，在水平井长度一定的情况下，水平井与直井产能比值 在逐渐增大，如直井泄油半径100米，水平井长度150米，水平 井产能是直井的3.59倍。当水锥半径为50米时，水平井产能是 直井的4.81倍。所以水平井在解决底水锥进和提高单井产能方面 明显优于直井，是底水驱动油藏的最佳开发技术之一。 第二节 利用水平井控制水锥 一、水平井能够有效的控制边底水锥进，其主要原因一是由 于水平井段长，与油层接触面积大，在同直井相同产量下生产时 单位水平产量比直井小，因而要求的生产压差也小。二是在供油 区范围内，水平井压力梯度呈线性变化，在沿水平段上气体下降 及水体上升比较平缓，呈脊进状。而直井压力梯度为“漏斗”形 状，在井筒附近变化激烈，因而易形成水锥。相同临界速度下生 产时，水平井下面的油水界面呈“丘陵”状向上推进，且波及范 围大，如果水平井位置控制得当及注采参数合适，边底水推进会 起正作用。 二、影响因素 数模计算表明： 1、 油水密度差影响

随着油水密度差的增加，其底水突破时间增加。 2、 水平井位置对水平井底水锥的突破时间影响

随着水平井位置越靠近油藏的顶部，其底水突破时间越长。 因此应优选水平井在油藏的位置，距顶部距离越小效果越好，距 顶部距离增大，水平井初期含水上升，累计产油量降低。 3、 地层原油粘度对底水突破时间的敏感性影响

随着原油粘度增加，对底水突破时间影响很大，但随着产量的增 加粘度对底水突破时间的影响幅度逐渐降低。

4、kv/kh比值对底水突破时间的敏感性影响 随着kv/k h比值的增加底水突破时间大大提

前。 第二章水平井完井工艺 水平井完井工艺包括射孔完井、裸眼完井、衬管完井、砾石 充填完井、滤砂管完井五类。其中疏松砂岩油藏防砂完井工艺主 要分为裸眼完井和管内射孔完井两大类。裸眼完井一般分为裸眼 砾石充填和筛管防砂完井，管内射孔完井分为砾石充填防砂和管 内射孔滤砂管防砂两种完井方式。胜利油田主要采用管内射孔滤 砂管防砂完井方式。水平井完井方式应根据油藏类型，油层状况 选择。 第一节完井方式及适应地质条件 一、完井方式 1、 射孔完井：下入表套、技套和油套后注水泥固井，最后在水平 段射孔。射孔完井方

式是最实用的方法，其特点是将所钻的水平 段全部用水泥固住，根据油田开发生产的需要，可全部射开，也 可选择性射开分采或和采，为后期开发提供了条件。 2、 裸眼完井：裸眼完井是水平井完井最简单的形式，首先将技术 套管下至设计的水平

段顶部，注水泥固井完井。然后换小一级钻 头钻水平段至设计位置，起出钻具完井。裸眼完井完善程度高， 产能较高，成本低，因水平段全为裸眼不能防止井筒上部因覆盖 压力或井筒周围外挤力造成的岩石崩塌而堵塞井筒。裸眼完井不 宜于疏松砂岩油藏，多用于碳酸岩盐、火成岩等坚硬地层。 3、 割缝衬管完井

该工艺是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封 隔管外的环形空间。割缝衬管要加扶正器以保证衬管在水平井眼 中居中。国外割缝衬管完井应用较多，但对于疏松砂岩油藏国内 应用较少。 4、 砾石充填完井

水平井砾石充填完井，国内外都作了大量的工作，但始终未 形成配套工艺投入生产，因为水平井充填井段长，携砂液滤失量 大，往往在充填过程中脱砂，造成砂堵而失败。近几年国外在某 些方面作了改进，裸眼完井时，在钻井液中加入屏蔽暂堵剂将地 层全部暂堵住。在套管射孔完井中也用屏蔽暂堵剂将射开孔眼全 部暂堵住。两者暂堵后地层渗透率均为0，做到携砂液无滤失，从 而为砾石充填创造条件。国外多采用裸眼砾石充填防砂完井工艺 技术，胜利油田在管内射孔砾石充填防砂完井工艺方面作了大量 的工作。 水平井砾石充填防砂完井技术因工艺复杂，成本高，在我国还未 投入商业使用。 5、 管内射孔滤砂管防砂完井

水平井管内射孔滤砂管防砂完井工艺技术通过不断研究与应 用，已构成了较为完善的悬挂式和平置式两大系列水平井防砂完井体系。胜利油田疏松砂岩油藏水平井完井工艺主要以该项技术 为主。 二、完井方式比较及适应地质条件 表2-1完井方式对比 优点 缺点 适应地质条件 元井方式

射孔完井 有效分隔层段， 进行生产控制 和选择性增产 作业

成本咼，受水 泥浆污染 疏松砂岩油藏，层 间差异较大、夹层 较多油层

裸眼完井 成本低，完善程 度好，污染小， 工艺简单

易井壁坍塌， 层

段易串，不 易分层 天然裂缝性碳酸岩 盐，

致密砂岩，火 成岩 衬管完井 同上且较裸眼 完井可防井壁 坍塌 层段易串，不 易分层 同上

裸眼砾石充 填完井 无固井污染，产 能大 层段易串，不 易分层，工艺 复杂 疏松砂岩油藏，热 采稠油油藏

管内砾石充 填完井 可选择性射开 油层，产能较大 受水泥浆污 染，不易分 层，工艺复杂 疏松砂岩油藏，热

采稠油油藏