大型疏松砂岩油藏出砂产能模拟试验及防砂方式优选

依据国内外防砂方式选择方法及室内大型出砂模拟试验研究成果,提出疏松砂岩适度出砂井防砂方式选择的理论参数地层砂粒度中值d50、均质系数uc、泥质含量vsh以及蒙脱石含量。通过对中国4个海域储层特性进行的统计、不同防砂方式下出砂模拟试验及现场防砂效果,得到了中国海上疏松砂岩适度出砂井的防砂方式选择标准,并建立了相应的防砂方式优选图版,挡砂精度设计参照地层砂粒度中值d50。该图版在海上多个新开发油藏的防砂方案设计应用中取得了较好的效果。

本文研究了疏松砂岩油藏出砂机理及防砂技术现状,指出稠油粉细砂岩油藏是防砂开发中的难题,采取防砂工艺防住地层砂,油层近井地带防砂层渗透率明显下降,油井产量低或不出油,进而研究了适度出砂提高产能机理。并介绍了出砂提高油井产能因素分析等,为排砂采油矿场试验提供理论基础。

疏松砂岩油藏分布广泛、储量丰富,在石油开采中占有重要地位,但疏松砂岩储层在生产过程中极易出砂,尤其是高泥质疏松砂岩油藏,此类油藏具有泥质含量高、粉细砂含量高的特点,在胜利油田的飞雁滩油田、曲堤油田、孤东油田、金家油田、乐安油田等都有分布.在生产过程中由于地层出砂、堵塞,使该类油藏的防砂有效期远低于平均防砂有效期,严重制约了油藏的防砂开采效果.

一般地,疏松砂岩油藏成岩性差,泥质含量高,出砂严重,筛管砾石充填防砂是维持油田开发生产的主要工艺。地层出砂粒径发生变化后,生产过程中地层砂进入充填砾石层产生了互混,使油井产液量逐渐下降。在研究地层出砂粒径分布的基础上,在套管外地层亏空处充填砾石粒度中值突破传统的5—6倍地层砂粒度中值的常规做法,以实验为基础,选择了3—4倍地层砂粒度中值的充填砾石,可降低砂砾互混的概率。结合分级充填技术,在现场应用中取得了很好的效果。

孤东油田的油藏属于疏松砂岩稠油油藏,采用水平井开发效果较好,水平井完井方式多为裸眼精密滤砂筛管完井,准确地计算精密滤砂管的产能较为困难。本文推导了精密滤砂筛管表皮因子模型,并结合不同的5种不同的产能解析模型,计算了该油田11口水平井的产能值,并与实际产能进行比较,得出结论,窦宏恩方法更适合孤东油田精密滤砂管完井,平均误差为9.05%,达到现场精度要求。

在本文中，对涩北一号气田涩4—9井、涩4—16井的采气曲线进行了动态分析，并且通过对涩4-9井、涩1—2井防砂前后的产能测试资料运用二项式和指数式平方方法进行解释和分析，初步建立了流人动态模型并且得到了防砂前后的无阻流量。通过防砂前后ipr曲线和不同地层压力下的ipr曲线对比及出水、出砂分析，最终得出了影响产能的各种因素。

针对辽兴油气开发公司疏松砂岩油藏，因地层出砂出泥浆导致油井砂卡、砂埋、频繁作业等问题。在深入分析洗井、冲砂、防砂、排砂等措施不当对油井影响的基础上，通过优化完善防砂技术、排砂技术、冲（捞）砂技术、稳（控）砂技术等配套工艺，确定从地层到井筒一体化综合治理方案，实现油井“稳、防、挡、排、控”系统防砂，通过现场应用取得较好效果。

随着油田开采后期，稠油井的开发和利用占据了主导地位。本文重点分析砂岩油藏稠油井生产特点，分析井下作业防砂技术工艺措施，合理控制稠油油井出砂，降低稠油井出砂危害，采取多种机械和化学防砂工艺，进行先期地层防砂处理，增强稠油井注汽采油效果和生产周期，从而达到预期目的。

《新型防砂技术》通过试验应用静电场网络防砂，有针对性地对高泥质含量的疏松砂岩油藏进行了治理，该工艺采用酸液携带静电离子抑砂剂形成网络防砂层，利用岩石表面与静电离子网络抑砂剂的微静电场，形成一个分子筛防砂网络在油层阻止砂粒的运移，以配套酸化技术解除油井污染堵塞，达到防砂的作用。在对油层进行防砂处理的同时，保持油井稳产，从而达到延长油井检泵周期的效果。

《新型防砂技术》通过试验应用静电场网络防砂，有针对性地对高泥质含量的疏松砂岩油藏进行了治理，该工艺采用酸

对低渗透薄互层砂岩油藏的大型压裂开发时,由于低渗透薄互层砂岩油藏中隔层岩层比较薄、强度低,对裂缝高度方向上的扩展抑制作用较小,往往会出现裂缝长度与高度之比小于4,导致只考虑缝内流体一维流动的拟三维裂缝扩展模型不再适用。根据低渗透薄互层砂岩油藏大型压裂的特点,在适当假设的基础上,应用线弹性断裂理论,建立考虑缝内流体沿着裂缝高度和长度方向流动的拟三维裂缝扩展模型,并用解析法得到压裂过程中裂缝扩展尺寸和缝内流体压力的精确解;利用visualbasic计算机语言编制二维流动的拟三维裂缝扩展模型求解程序,并对某低渗透薄互层砂岩油藏压裂过程中裂缝扩展情况进行了求解分析。计算结果表明:二维流动的拟三维裂缝扩展模型能够很好地预测低渗透薄互层砂岩油藏大型压裂过程中裂缝的扩展,可以满足工程需求。

针对疏松砂岩、地下原油粘度在200mpa.s以下的高渗透普通稠油油藏,应用数值模拟技术,在一个实际地质模型上,对高含水期转为聚合物开采的可行性进行了探讨。研究了合适的聚合物类型、合理的井网井距和聚合物粘度,优化了注聚时机和聚合物段塞用量,提出了不同开采阶段采用不同浓度的聚合物段塞的注入方法,有效缓解了高粘度聚合物注入困难的矛盾。通过与水驱开发效果的对比,注聚合物开采可比水驱采收率提高8%左右。因此,在一定条件下,应用聚合物驱油技术改善该类油藏的开发效果是可行的。

针对疏松砂岩稠油油藏低产、出砂的开发难题,研究开发了压裂防砂一体化技术,通过一趟管柱对疏松砂岩地层进行脱砂压裂,再挤入树脂涂覆砂对缝口以及射孔孔眼进行固结,以达到改善地层流动性能与防砂的双重效果。该技术在八面河油田的现场应用结果表明该技术成熟可靠,简化了施工工序,缩短了施工周期,具有显著的增产防砂效果。

港西油田在整个开发过程中，出砂较为普遍，随着含水量的不断上升，油井出砂越加严重，严重影响油气井的正常生产。受到油层埋藏浅，胶结疏松等地质因素的影响，疏松砂岩油井防砂措施一直是出砂油田稳产的主要手段。

引入了厚表皮概念公式,对高渗油藏和低渗油藏水平井表皮污染进行了分析,得出了高渗油藏由于孔喉通道没有完全堵塞,表皮污染带渗透率损失远小于低渗油藏的结论。并由此认为可以利用水平井滤砂管防砂完井“部分防砂”原理,逐步清除表皮固相污染。室内实验和现场应用表明,水平井利用金属棉滤砂管防砂完井工艺,能逐步清除表皮固相污染,保持水平井连续生产

油田综合调整工作是多层砂岩油田缓解注采矛盾、提高开发效果的有效手段之一,井型优选是油田综合调整过程中一项重要研究内容。以m油田为研究背景,首先根据一次综合调整实施后,井的生产动态数据、单井控制储量和水驱采收率分析结果,初步评价了水平井和定向井在此类油田中的开发效果。然后基于实际油藏数值模拟模型和理论油藏模型,对于类似m油田的多层系油田,得出单井控制储量将很大程度上影响水平井与定向井的生产效果。当定向井与水平井的单井控制储量在2.65—3.10倍时,水平井与定向井累产油比值相当;同时得出水平井和定向井开发效果还与单井控制储量的水淹级别相关,不同水淹状况下,定向井与水平井开发效果不同。对于较厚的水淹程度不大或底部水淹砂体,采用水平井进行局部挖潜能够取得比较好的结果。

由于长期开开发，地层内应力不平衡会出砂。现在常用的防砂方式有两种：一种是机械防砂；一种是化学防砂。由于地层出砂在捞获后必需进行大力解卡，在解卡过程中拨断防砂工具。重点探讨了防砂工具遇卡的不同情况，并提出来了针对性的解决措施。

介绍了针对制约涩北气田高效开发的防砂技术难题,通过综合采用“稳、固、防”等配套工艺,筛选出了较适合涩北气田高泥质粉细砂岩气藏防砂的高压一次充填防砂和纤维复合压裂防砂工艺。截止2005年10月该项工艺已推广应用到47口井,大多数防砂井日产气量有了明显的提高,单井日产气量平均增加40%以上,防砂有效期最长已达3年以上,满足了粉细砂岩气藏防砂和进一步提高气井单井产能的开发需要。

低渗透砂岩油藏进入开发中后期,随着采液强度的提高,油井出砂更为严重、更为复杂,特别是水驱单元油井防砂后低液低效、多层合采井增液不增油现象普遍存在,严重影响油田开发效果。开发实践证明,防砂技术发展和进步是低渗砂岩油藏正常开发的重要前提和技术保障。针对油藏特点,开展防砂适应性研究与效果评价,创新防砂治理与油藏分析一体化理念,从单纯治砂转变为进攻性的增产的防砂措施,配套工艺创新与改进,改善油藏开发效果。

钻井过程中造成疏松砂岩稠油油藏发生损害的主要因素是:钻井液固相侵入、钻井液液相与原油不配伍及储集层黏土矿物水化膨胀。为此研制出适于疏松砂岩稠油油藏储集层保护的无固相弱凝胶水平井钻井液体系:海水+0.1%~0.2%naoh+0.2%na2co3+0.7%vis+2.0%flo+2.0%jlx,用kcl或甲酸盐加重。该钻井液具有独特的流变性能,凝胶强度无时间依赖性,具有优异的润滑性能和抑制性,与储集层流体配伍性好,不仅能够满足水平井钻井作业需要,而且具有优异的储集层保护效果,经文昌13-1油田、渤中34-1油田、南堡35-2油田、渤中25-1油田等数十口海上油田水平井验证,效果良好。图5表3参17

以长期水驱实验为基础,建立了等效水驱砂岩储层孔喉结构变化的三维网络模拟模型,结合三维微粒运移机制和有限差分求解方法,得到了长期水驱砂岩油藏孔喉结构变化规律:(1)冲刷后喉道半径呈增加趋势,喉道半径变化范围变大,极小喉道半径呈微弱减小趋势;(2)孔隙网络模型中冲刷半径扩大的孔道分布形式与原始孔隙网络结构密切相关,并非所有的大孔道都串联起来贯穿岩芯孔隙网络的两个端面,但入口端和出口端部分大孔道相互连通,形成端面上的大孔道网络群。网络模拟注水结果结合采油井测试,可为注水剖面的调整提供更加可靠的依据。

疏松砂岩油藏在水驱过程中,储层渗透率和孔隙度会发生变化,这些变化对油藏开发具有重要的影响。基于符合疏松砂岩储层典型特征的网络模型,综合考虑储层孔喉内微粒的脱落、捕集、运移等微观变化机理,建立了储层参数变化三维网络模拟方法,并模拟研究了不同条件下孔隙度和渗透率等物性参数的变化规律。模拟结果表明:在长期注水驱替过程中,由于孔喉内微粒会发生脱落,且部分微粒随注入流体流出储层,导致孔喉半径分布范围发生小幅变化,孔喉半径总体呈增大趋势,储层连通性增强;渗透率和孔隙度逐渐增大,且增大的幅度逐渐减小;注水强度和粘土胶结程度通过影响微粒的脱落速率,进而影响储层渗透率和孔隙度的变化幅度。