CN108397165A - 一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法 - Google Patents

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杨胜利
白昕
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陈晓春
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孙立柱
岳继文
杨再新
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Abstract

本发明公开了一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏防砂方法，首先采用泡沫冲砂，解除近井污染，为挤压充填建立通道，然后注入高温抑砂剂，稳定粉细砂及粘土颗粒，再进行地层挤压充填，重新建立地层结构，保证地层渗流能力，再利用高温覆膜砂进行封口，满足稠油注蒸汽要求，最后在油套环空进行循环充填，最终建立耐高温、高强度多级挡砂屏障，达到注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏防砂目的。本发明在有效抑制地层砂、粉细砂、泥质、粘土等污染物运移的同时，解除了近井地带污染，保证了地层渗透率，还解决了疏松砂岩稠油油藏注蒸汽破坏挡砂屏障导致防砂有效期短的难题。

Description

一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法
技术领域
本发明涉及一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，属于油气开采防砂技术领域。
背景技术
疏松砂岩稠油油藏在我国分布广，储量大，这类油藏的有效开发是原油上产增产的保证。疏松砂岩稠油油藏一般埋藏较浅，泥质含量高，碎屑颗粒多呈点状支撑，胶结强度差，在油层压力变化或液体冲刷下易脱落运移。对于蒸汽吞吐开采的稠油油藏，一轮注气后，充填带周围稠油被采出，形成亏空区，第二轮注气挡砂屏障易破坏，油层砂粒间胶结物被破坏或采出，地层坍塌，出砂严重，并伴有粉细砂。严重影响油田的正常生产，耐蒸汽冲刷的长效防砂措施是该类油藏稳产的主要手段。
目前防砂方法主要有机械防砂、化学防砂和复合防砂方法。机械防砂不适用于出粉细砂的油藏，化学防砂则存在对地层有伤害，蒸汽开采油藏注蒸汽导致有效期短，不适用于亏空大的井等缺点。复合防砂是近几年发展起来的新的防砂技术，但应用于注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏存在高温注蒸汽破坏挡砂屏障、粉细砂、粘土运移导致地层污染、防砂有效期短等问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，包括以下步骤：
(1)泡沫冲砂：向油井中注入泡沫液，控制地层与井底压差5～6MPa，以实现负压循环，诱导近井地带粉细砂、泥质、砂粒等堵塞物排出，为挤压充填建立通道；所述泡沫液为氮气或空气分散于水中形成的多相分散体系，泡沫液的密度为0.50～0.85g/cm3；
(2)深部抑砂稳砂：向地层深部(距离油井井筒半径3m以外的区域)注入抑砂稳砂剂溶液(由抑砂稳砂剂和水组成，浓度为0.5％～1.0％，按重量百分比计)，对流砂、粉细砂、粘土微粒等起到吸附胶结作用，抑制其运移；所述抑砂稳砂剂选自阳离子改性聚丙烯酰胺(为现有技术中已有的常规产品，可常规市场购买得到，比如多羟基阳离子聚丙烯酰胺)，高分子聚季铵盐(为现有技术中已有的常规产品，可常规市场购买得到，比如侧链型聚季铵盐)；注入后，稳定反应3～5h；
(3)地层分段塞挤压充填：首先利用携砂液带入普通充填砂(通过油井管柱进入油层)，砂比10％～40％(砂比是指充填砂体积与携砂液体积的比值)，增大充填半径，重新建立油层结构，保证地层渗流能力；然后用携砂液带入耐高温覆膜砂，砂比35％～70％，建立耐蒸汽冲刷高温挡砂屏障；
所述携砂液为瓜胶携砂液(羟丙基瓜尔胶溶于水形成的水溶液，质量浓度0.6％)，泵入排量1.5～2.5m3/min；
所述普通充填砂为石英砂；
所述耐高温覆膜砂，是在普通砂表面进行处理，由预固化层、可固化层和惰性层构成的耐高温多层覆膜砂。本发明所用耐高温覆膜砂，其文献出处为：李鹏，智勤功，武明鸣等，新型耐高温覆膜砂的研制及应用，石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011,33(7)；
进一步地，充填砂(普通充填砂、耐高温覆膜砂)的粒度中值为地层出砂砂样粒度中值的5～6倍(通常为0.425～0.85mm)；
进一步地，充填砂的用量(指砂子总量)根据以下公式确定：
V＝nHpπ(R2-r2)+ηQstCs+πRp 2LpHpρP
式中V－充填砂量，m3；
n－油藏系数，与储层孔隙度大小成正比，n＝0.1～0.2；
Hp－射孔段厚度，m；
R－挡砂半径，m；
r－套管外径，m；
Qst－累产液量，m3；
Cs－平均体积含砂量，％；
η－产量系数，和原油粘度大小成正比，η＝0.1～0.3；
Rp－孔眼半径，m；
Lp－孔眼长度，m；
ρp－孔眼密度，孔/m；
普通充填砂与高温覆膜砂的体积比为2：1～1：1；
(4)循环充填：用携砂液带入普通充填砂进行循环充填，砂比4％～8％，使其填满油层套管和防砂管柱中间环空，循环充填泵入排量0.45～0.60m3/min，泵入压力达到12MPa时停泵；环空充填砂量按下式计算：
Va＝(Sc-Sb)×Lb+(Sc-Ss)×Ls+Sc×Lbh
式中，Va－环空充填砂用量，m3；
Sc－套管内截面积，m2；
Sb－油管外截面积，m2；
Ss－筛管外截面积，m2；
Lb、Ls、Lbh－分别为盲管段、筛管段和口袋长度，m。
本发明的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，与现有技术相比较，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明采用泡沫冲砂可实现负压循环，解决漏失地层冲砂困难问题，同时，可诱导近井地带泥质、砂粒等排出，解除近井地带堵塞的问题，为挤压充填建立通道的同时，提高油井产能。
(2)本发明采用的深部抑砂稳砂剂可有效防止对流砂、粉细砂、粘土微粒等污染物的运移。
(3)本发明所用的地层分段塞挤压充填，普通充填砂建立起新的地层构架，防止地层坍塌，并形成渗透性较好的挡砂屏障，覆膜砂固结后，形成耐高温(350℃)、高强度挡砂屏障，解决注蒸汽破坏挡砂屏障问题。
(4)本发明建立的耐高温、高强度多级挡砂屏障，有效期长，在有效抑制地层砂、粉细砂、泥质、粘土等污染物运移的同时，解除了近井地带污染，保证了地层渗透率，提高了油井产量。
本发明的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏防砂方法，首先采用泡沫冲砂，解除近井污染，为挤压充填建立通道，然后注入高温抑砂剂，稳定粉细砂及粘土颗粒，再进行地层挤压充填，重新建立地层结构，保证地层渗流能力，再利用高温覆膜砂进行封口，满足稠油注蒸汽要求，最后在油套环空进行循环充填，最终建立耐高温、高强度多级挡砂屏障，达到注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏防砂目的。本发明在有效抑制地层砂、粉细砂、泥质、粘土等污染物运移的同时，解除了近井地带污染，保证了地层渗透率，还解决了疏松砂岩稠油油藏注蒸汽破坏挡砂屏障导致防砂有效期短的难题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
本发明在新疆新春石油开发有限公司、胜利油田孤岛采油厂等的300余口稠油热采井进行了防砂施工。工艺成功率和有效率100％，部分油井防砂有效期达10个注汽周期以上，正常生产时间超过3年。
实施例1一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法
步骤如下：
(1)泡沫冲砂：向油井中注入泡沫液，控制地层与井底压差5～6MPa，以实现负压循环，诱导近井地带粉细砂、泥质、砂粒等堵塞物排出，为挤压充填建立通道；所述泡沫液为氮气或空气分散于水中形成的多相分散体系，泡沫液的密度为0.50～0.85g/cm3；
(2)深部抑砂稳砂：向地层深部(距离油井井筒半径3m以外的区域)注入抑砂稳砂剂溶液(由抑砂稳砂剂和水组成，浓度为0.5％～1.0％，按重量百分比计)，对流砂、粉细砂、粘土微粒等起到吸附胶结作用，抑制其运移；所述抑砂稳砂剂选自多羟基阳离子聚丙烯酰胺；注入后，稳定反应3～5h；
(3)地层分段塞挤压充填：首先利用携砂液带入普通充填砂(通过油井管柱进入油层)，砂比10％～40％，增大充填半径，重新建立油层结构，保证地层渗流能力；然后用携砂液带入耐高温覆膜砂，砂比35％～70％，建立耐蒸汽冲刷高温挡砂屏障；
所述携砂液为瓜胶携砂液(羟丙基瓜尔胶溶于水形成的水溶液，质量浓度0.6％)，泵入排量1.5～2.5m3/min；
所述普通充填砂为石英砂；
所述耐高温覆膜砂，为现有技术中已有的产品，其文献出处为：李鹏，智勤功，武明鸣等，新型耐高温覆膜砂的研制及应用，石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011,33(7)；
充填砂(普通充填砂、耐高温覆膜砂)的粒度中值为0.425～0.85mm；
充填砂的用量(指砂子总量)根据以下公式确定：
V＝nHpπ(R2-r2)+ηQstCs+πRp 2LpHpρP
式中V－充填砂量，m3；
n－油藏系数，与储层孔隙度大小成正比，n＝0.1～0.2；
Hp－射孔段厚度，m；
R－挡砂半径，m；
r－套管外径，m；
Qst－累产液量，m3；
Cs－平均体积含砂量，％；
η－产量系数，和原油粘度大小成正比，η＝0.1～0.3；
Rp－孔眼半径，m；
Lp－孔眼长度，m；
ρp－孔眼密度，孔/m；
普通充填砂与高温覆膜砂的体积比为2：1～1：1；
(4)循环充填：用携砂液带入普通充填砂进行循环充填，砂比4％～8％，使其填满油层套管和防砂管柱中间环空，循环充填泵入排量0.45～0.60m3/min，泵入压力达到12MPa时停泵；环空充填砂量按下式计算：
Va＝(Sc-Sb)×Lb+(Sc-Ss)×Ls+Sc×Lbh
式中，Va－环空充填砂用量，m3；
Sc－套管内截面积，m2；
Sb－油管外截面积，m2；
Ss－筛管外截面积，m2；
Lb、Ls、Lbh－分别为盲管段、筛管段和口袋长度，m。
实例1某油井1
该井油层井段：335.0m～346.9m，油层厚度:11.9m，渗透率：417.0×10-3um，孔隙度：33.0％，泥质含量：16.5％，50℃原油粘度2027.6mPa.S，出砂严重，含有大量泥质、粉细沙无法正常生产。
泡沫冲砂：利用氮气泡沫循环洗井，控制地层与井底压差5～6MPa，诱导井筒附近的砂、泥质、粘土等污染物排除，为挤压充填建立通道。
深部抑砂稳砂：向地层深部注入多羟基阳离子聚丙烯酰胺溶液(质量浓度0.5％)20m3，稳定反应4h，对流砂、粉细砂、粘土微粒等起到吸附胶结作用，抑制其运移。
地层分段塞挤压充填：首先利用携砂液带入普通充填砂，粒径为0.425～0.85mm，排量1.5m3/min，砂比30％，加砂量30m3，然后用携砂液带入耐高温覆膜砂，排量1.2m3/min，砂比50％，加砂量10.7m3。
循环充填：用携砂液带入普通充填砂进行循环充填，排量0.45m3/min，砂比5％，控制压力缓慢上升，达到12MPa时，停泵，使砾石填满油层套管和防砂管柱中间环空，形成最外层挡砂屏障。
截至目前，该井已正常生产超过10个注汽周期，累计增油10230吨，十轮次注汽平均日产油分别为6.9吨/天、9.7吨/天、9.0吨/天、8.7吨/天、7.9吨/天、7.1吨/天、6.5吨/天、5.8吨/天、4.7吨/天、4.1吨/天。满足了一次防砂多轮次注汽的生产需求。
实例2某油井2
该井油层厚度:5m，渗透率：520.0×10-3um，孔隙度：36.0％，泥质含量：14.5％，50℃原油粘度2246.6mPa.S，出砂严重，含有大量泥质、粉细沙无法正常生产。
泡沫冲砂：利用氮气泡沫循环洗井，控制地层与井底压差4-5MPa，诱导井筒附近的砂、泥质、粘土等污染物排除，为挤压充填建立通道。
深部抑砂稳砂：向地层深部注入侧链型聚季铵盐溶液(质量浓度0.5％)13m3，稳定反应4h，对流砂、粉细砂、粘土微粒等起到吸附胶结作用，抑制其运移。
地层分段塞挤压充填：首先利用携砂液带入普通充填砂，粒径为0.6～0.85mm，排量1.3m3/min，砂比20％，加砂量11m3，然后用携砂液高砂比带入耐高温覆膜砂，排量1.3m3/min，砂比45％，加砂量10m3。
循环充填。用携砂液带入普通充填砂进行循环充填，排量0.50m3/min，砂比6％，控制压力缓慢上升，达到12MPa时，停泵。使砾石填满油层套管和防砂管柱中间环空，形成最外层挡砂屏障。
截至目前，该井已正常生产超过8个注汽周期，仍继续有效。累计增油9150吨，8轮次注汽平均日产油分别为7.2吨/天、10.1吨/天、9.3吨/天、8.9吨/天、8.2吨/天、7.5吨/天、6.8吨/天、5.6吨/天。满足了一次防砂多轮次注汽的生产需求。
实例3某油井3
该井油层厚度:8.9m，渗透率：385.0×10-3um，孔隙度：29.0％，泥质含量：17％，50℃原油粘度2760.5mPa.S，出砂严重，含有大量泥质、粉细沙无法正常生产。
泡沫冲砂：利用氮气泡沫循环洗井，控制地层与井底压差5-6MPa，诱导井筒附近的砂、泥质、粘土等污染物排除，为挤压充填建立通道。
深部抑砂稳砂：向地层深部注入多羟基阳离子聚丙烯酰胺溶液(质量浓度0.6％)18m3，稳定反应4h，对流砂、粉细砂、粘土微粒等起到吸附胶结作用，抑制其运移。
地层分段塞挤压充填：首先利用携砂液带入普通充填砂，粒径为0.425～0.85mm，排量1.4m3/min，砂比35％，加砂量24m3，然后用携砂液高砂比带入耐高温覆膜砂，排量1.2m3/min，砂比70％，加砂量8.5m3。
循环充填：用携砂液带入普通充填砂进行循环充填，排量0.55m3/min，砂比8％，控制压力缓慢上升，达到12MPa时，停泵。使砾石填满油层套管和防砂管柱中间环空，形成最外层挡砂屏障。
截至目前，该井已正常生产超过11个注汽周期，累计增油12090吨，十一轮次注汽平均日产油分别为7.3吨/天、9.9吨/天、9.5吨/天、8.8吨/天、7.9吨/天、7.3吨/天、6.2吨/天、5.5吨/天、4.3吨/天、4.1吨/天、3.5吨/天。满足了一次防砂多轮次注汽的生产需求
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)泡沫冲砂：向油井中注入泡沫液，控制地层与井底压差5～6MPa，以实现负压循环，为挤压充填建立通道；所述泡沫液为氮气或空气分散于水中形成的多相分散体系；
(2)深部抑砂稳砂：向地层深部注入抑砂稳砂剂溶液；所述抑砂稳砂剂选自阳离子改性聚丙烯酰胺、高分子聚季铵盐；注入后，稳定反应3～5h；
(3)地层分段塞挤压充填：首先利用携砂液带入普通充填砂，砂比10％～40％；然后用携砂液带入耐高温覆膜砂，砂比35％～70％，建立耐蒸汽冲刷高温挡砂屏障；
(4)循环充填：用携砂液带入普通充填砂进行循环充填，砂比4％～8％，使其填满油层套管和防砂管柱中间环空，循环充填泵入排量0.45～0.60m3/min，泵入压力达到12MPa时停泵。
2.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(1)中，泡沫液的密度为0.50～0.85g/cm3。
3.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(2)中，地层深部是指距离油井井筒半径3m以外的区域。
4.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述阳离子改性聚丙烯酰胺为多羟基阳离子聚丙烯酰胺；所述高分子聚季铵盐为侧链型聚季铵盐。
5.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述携砂液为瓜胶携砂液，泵入排量1.5～2.5m3/min。
6.根据权利要求5所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述瓜胶携砂液，是羟丙基瓜尔胶溶于水形成的水溶液，质量浓度0.6％。
7.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述普通充填砂为石英砂。
8.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(3)中，充填砂的粒度中值为0.425～0.85mm。
9.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(3)中，充填砂的用量根据以下公式确定：
V＝nHpπ(R2-r2)+ηQstCs+πRp 2LpHpρP
式中V－充填砂量，m3；
n－油藏系数，与储层孔隙度大小成正比，n＝0.1～0.2；
Hp－射孔段厚度，m；
R－挡砂半径，m；
r－套管外径，m；
Qst－累产液量，m3；
Cs－平均体积含砂量，％；
η－产量系数，和原油粘度大小成正比，η＝0.1～0.3；
Rp－孔眼半径，m；
Lp－孔眼长度，m；
ρp－孔眼密度，孔/m；
普通充填砂与高温覆膜砂的体积比为2：1～1：1。
10.根据权利要求1所述的注蒸汽开采疏松砂岩稠油油藏的防砂方法，其特征在于：所述步骤(4)中，环空充填砂量按下式计算：
Va＝(Sc-Sb)×Lb+(Sc-Ss)×Ls+Sc×Lbh
式中，Va－环空充填砂用量，m3；
Sc－套管内截面积，m2；
Sb－油管外截面积，m2；
Ss－筛管外截面积，m2；
Lb、Ls、Lbh－分别为盲管段、筛管段和口袋长度，m。
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