薄互层稠油油藏二次防砂井工艺及应用_贾培锋.pdf

第30卷第3期薄互层稠油油藏二次防砂井工艺及应用贾培锋1，2，崔传智1，吴忠维3，4，魏庆彩2，任家敏2，韩宏2（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛266580；2.中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东 东营257015；3.长江大学石油工程学院，湖北 武汉430100；4.油气钻采工程湖北省重点实验室（长江大学），湖北 武汉430100）基金项目：中国石化集团公司油气开采前瞻项目“疏松砂岩油藏高含水期近井出砂规律研究”（P21044-1）；中国石化股份公司科技攻关项目“复杂出砂储层防砂关键技术研究”（P21021）收稿日期：2022-09-19；改回日期：2023-03-03。第一作者：贾培锋，男，1989年生，工程师，博士，毕业于中国石油大学（华东）石油工程学院，主要从事采油工程技术与油气渗流理论研究。E-mail：。通信作者：崔传智，男，1970年生，教授，博士，研究方向为油气渗流理论、油气田开发技术。E-mail：。摘要薄互层稠油油藏热采过程中防砂体系易失效，在对失效井扶躺时，需要分析二次防砂后油井产能，同时优化防砂筛管参数以确保油井二次防砂措施的有效性。通过精细描述Cinco-Ley产能模型中机械防砂的表皮系数，使之适用于薄互层油藏二次防砂油井；同时，在应用产能公式的过程中，提出了筛管拟渗透率的概念，以量化描述筛管渗透性。在Moriche油田二次防砂筛管设计中，优选渗透性更好的101.6 mm割缝筛管作为防砂筛管；基于杆管强度理论和热应力影响，优化了割缝长度和割缝密度。将二次防砂优化结果运用于Moriche油田的MKT-13井，取得了MTK-13井产能降低幅度小于5%的效果。该研究对薄互层稠油油藏二次防砂井具有重要意义。关键词薄互层；稠油热采；二次防砂；产能预测；拟渗透率;筛管设计中图分类号：TE358文献标志码：A0引言薄互层稠油油藏地质复杂，纵向层系划分难度大，无法采取有效的分层措施，采用裸眼筛管完井可以避免错失有效层段。受纵向非均质性的影响，此类油藏在蒸汽吞吐开发过程中面临井段吸汽与产液不均匀和出The application of secondary sand control well technology in thin interbedded heavy oil reservoirJIA Peifeng1，2,CUI Chuanzhi1,WU Zhongwei3,4,WEI Qingcai2,REN Jiamin2，HAN Hong2(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China;2.Research Institute of PetroleumEngineering,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015,China;3.College of Petroleum Engineering,YangtzeUniversity,Wuhan,430100,China;4.Hubei Key Laboratory of Drilling and Production Engineering for Oil and Gas,YangtzeUniversity,Wuhan 430100,China)Abstract:The development of thin interbedded heavy oil reservoirs faces serious sand production problems during thermal recovery.When operating failure well,accurate capacity analysis is required after the secondary sand control and meanwhile sand controlscreen parameters would be optimized to ensure the effectiveness of the screen pipe in the well.The skin factor of mechanical sandcontrol in Cinco-Ley capacity model is finely described to be appropriate for secondary sand control well technology in thininterbedded reservoir.A pseudo-permeability test method for screens is proposed to quantize permeability of screen in the process ofcapacity formular application.In the design of the secondary sand control screen in Moriche Oilfield,101.6 mm slotted screen withbetter permeability is choosed as sand control screen.Based on the strength theory of rod and pipe and the influence of thermalstress,the diameter and density of slit were optimized.The results of the secondary sand control optimization were applied to WellMKT-13 in Moriche Oilfield,and the productivity of Well MTK-13 was reduced by less than 5%.This study is of great importance forthe secondary sand control in thin interbedded heavy oil reservoirs.Key words:thin interlayer;thermal recovery of heavy oil;secondary sand control;productivity prediction;pseudo-permeability;design of the screen引用格式：贾培锋，崔传智，吴忠维，等.薄互层稠油油藏二次防砂井工艺及应用J.断块油气田，2023，30（3）：511-516.JIA Peifeng，CUI Chuanzhi，WU Zhongwei，et al.The application of secondary sand control well technology in thin interbedded heavy oil reservoirJ.Fault-Block Oil&Gas Field，2023，30（3）：511-516.断块油气田FAULT-BLOCK OIL GAS FIELDdoi:10.6056/dkyqt2023030202023年5月断块油气田2023年5月砂的双重问题1-4。随着吞吐轮次增加，防砂体系失效会导致井下设备故障躺井或筛管破损，严重的会导致油井报废，影响油田的整体开发效果。针对此类问题，油井的主要治理手段是侧钻井和原井筒内二次防砂。与侧钻井相比，原井筒二次防砂工艺费用低，占井时间短，是理想的低成本工艺5-10。准确分析二次防砂油井产能，提高新的防砂体系长效性有助于确保二次防砂工艺经济有效。目前防砂井的产能研究比较充分，熊友明等11-12在斜直井产能模型的基础上考虑充填层因素，建立了防砂井产能模型。但现有的产能模型缺少对二次防砂参数和近井地层充填层渗透率堵塞的描述，同时没有考虑薄互层油藏部分井段供液的特点。对于防砂筛管的长效性，国内学者开展了许多研究，主要是通过有限元模拟软件进行强度设计和分析13-14。稠油热采开发中，热应力对筛管强度有较大影响，因此在筛管设计过程中需要分析热影响。为了提高二次防砂工艺对于薄互层稠油油藏热采开发的适应性，需要改进防砂井产能模型，分析热应力对防砂筛管强度的影响，优选筛管工艺参数，以提高热采井二次防砂的经济效益。1薄互层油藏二次防砂井产能分析1.1薄互层油藏稠油井防砂失效因素分析薄互层稠油油藏采用裸眼内悬挂筛管完井，笼统蒸汽吞吐开采，如哥伦比亚圣湖油田、委内瑞拉加瓦尔油田、新疆风城油田，这样的开发方式纵向动用程度高，热采工艺实施简单。但多轮次蒸汽吞吐后不可避免地出现防砂失效。国外油田典型油田吞吐轮次超过6次后防砂井失效较多（见表1），失效类型以筛管段破损为主，失效后多采用对封堵失效段进行侧钻或者管内二次挂虑的治理方式治理出砂。表1典型薄互层稠油油藏防砂失效情况Table 1Sand control failure in typical thin interbedded heavy oil reservoir需要二次防砂的油井，通常是清理井筒后，分析防砂体系完整性，确定是否二次挤压充填，随后下入二次防砂筛管。受制于井眼空间，通常不再进行环填。二次防砂后油井产能将受到影响，需要重新分析油井产能来评价措施的经济性。因此需要改进现有产能模型，进一步分析二次防砂筛管半径、充填半径及充填层渗透率变化对机械防砂表皮系数的影响，以指导防砂失效井治理对策评价和优选。1.2二次防砂井产能模型构建薄互层油藏具有砂体层数多、砂泥层间互的特点，造成定位射孔层段困难。为不遗漏油层，多采用长井段筛管砾石充填的防砂方式。Cinco-Ley产能模型将该问题描述为一个有界非均值地层中平面径向流问题15。为了适应二次防砂井产能变化，在原Cinco-Ley产能模型上结合二次防砂后整个防砂体系渗透率的变化，细化了机械防砂表皮系数，得到新产能预测模型（见式（1）。应用该产能模型需以下参数：筛管拟渗透率K1（通过全直径防砂筛管渗透率测试实验获取）；环空砾石充填层渗透率K2和挤压充填层渗透率K3及其变化规律（通过充填砾石充填层堵塞实验获取）。砂泥薄互层油藏，其生产过程的突出特点是打开井段供液不完整，通常仅有砂岩段供液，因此，产能模型中的生产井段厚度hc应该使用有效厚度，即实际井段厚度乘以纯总比。Q=0.542 87Khcp/()Bln Re/Rw()+S+SdS=-0.715 6()2.06-0.977 4()1.865lghD100Sd=KKjlnR4R3+KKslnR3R2+KKsandlnR2Rw-lnR4Rw|（1）式中：Q为油井产量，m3/d；K为地层渗透率，10-3m2；hc为地层有效厚度，m；为储层流体黏度，mPas；B为储层流体体积系数，MPa-1；Re为外边界半径，m；Rw为泄油半径，m；S为井斜相关表皮系数；Sd为机械防砂表皮系数；R1，R2，R3，R4分别为筛管内径、外径、环空半径、挤压充填半径，m；Ks，Ksand，Kj分别为筛管拟渗透率、环空充填层渗透率、挤压充填层渗透率，10-3m2；为井斜角，（）；为无因次井斜角；hD为无因次油层厚度。1.3充填层堵塞影响分析由于生产过程中的地层固相颗粒运移造成近井防砂体系堵塞，二次防砂井产能较新投产时会有一定程度下降，下降程度与油井产量、充填砾石粒径及地层运移微粒粒径相关。通过制作目标区块地层砂与充填砾石串联的驱替装置（见图1），开展充填层驱替实验获油田防砂失效占比%失效时平均轮次原井筛管类型治理对策哥伦比亚圣湖油田207.6139.7 mm精密滤砂管封堵失效段，侧钻委内瑞拉加瓦尔油田316.6139.7 mm割缝筛管封堵失效段，侧钻冲砂二次挂滤砂管新疆风城油田168.5177.8