CN109236246B - 一种油藏净化污水携砂充填防砂方法及防砂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油藏净化污水携砂充填防砂方法及防砂管柱。该方法包括以下步骤：1)将带有顶部封隔器的防砂管柱下入井内预定位置，座封、打开充填加砂通道；2)以粘度为1.4～1.6mPa·s的油藏净化污水为携砂液，按照3％～15％的携砂比与粒径为0.4～0.8mm的石英砂混合后，进行正挤入充填；3)丢手，反洗管内余砂。该方法采用较低粘度的油藏净化污水为携砂液，减小砂堵砂埋风险，确保加砂顺利，满足低砂比充填防砂施工需要；该方法的携砂液为施工井所在区块净化稠油污水，与地层液体和地层矿物具有良好的配伍性，不致引起化学反应生成沉淀物堵塞地层孔隙，来源广，价格低廉，成本低。

Description

一种油藏净化污水携砂充填防砂方法及防砂管柱

技术领域

本发明属于油田采油机械防砂技术领域，具体涉及一种油藏净化污水携砂充填防砂方法及防砂管柱。

背景技术

稠油油层(如河南油田稠油油层)由于埋深较浅、成岩性差、胶结疏松、胶结强度低，加上稠油粘度高、携砂能力强、蒸汽吞吐开采和采油过程中的生产压差过大等原因，导致油井在生产过程中出砂严重。油井出砂对稠油生产时率影响严重，使油井无法正常生产，直接影响油井的产能和油田的产量，增加地面检修和井下作业工作量，增加开采成本。

河南油田稠油油层出砂中细粉砂含量占70％以上，现有的机械防砂技术在细粉砂出砂治理方面存在局限性：

1.挂滤防砂：由于滤砂管金属毡间隙小(0.07mm)，防砂后稠油及泥质成份易堵塞滤砂管，造成滤砂管渗流能力下降，油井产量下降较大。

2.常规挤压充填防砂：需要配套多台压裂车组(包括压裂车、混砂车、仪表车等)和专用携砂液，两项费用20万元左右；同时需要配备专用携砂液罐和多种化工料配制中、高粘度携砂液(粘度40～60mPa·s、60～80mPa·s)，再加防砂及作业费用，单井平均防砂费用44.6万元，措施费用高，经济效益差。

3.化学防砂：采用化学药剂配方，挤注时受挤注条件及施工参数影响，防砂后泥质细粉砂不能适度排出，影响油藏渗透率，防砂后易造成产量下降，且有效期相对机械充填防砂有效期短。

基于技术和成本双重因素，需要开发一种对地层无伤害、不影响产量、来源广、施工简单、现场可行、有效率高的低成本防砂方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种油藏净化污水携砂充填防砂方法。

本发明的第二个目的是提供一种用于实现上述方法的防砂管柱。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种油藏净化污水携砂充填防砂方法，包括以下步骤：

1)将带有顶部封隔器的防砂管柱下入井内预定位置，座封、打开充填加砂通道；

2)以粘度为1.4～1.6mPa·s的油藏净化污水为携砂液，按照3％～15％的携砂比与粒径为0.4～0.8mm的石英砂混合后，进行正挤入充填；充填压力不超过油层破裂压力的85％；

3)丢手，反洗管内余砂。

步骤3)中丢手是指正转管柱倒扣丢手。正转管柱是正转管柱15-25圈。

反洗管内余砂是指丢手后先直接反洗井进行反洗管内余砂，确保丢手接头下带中心管不被沉砂卡住并顺利起出。

再下入冲管进行反洗管内余砂。冲管为油管下带冲管。一般为Φ42mm冲管。冲管(Φ42mm)下入的长度为自顶部丢手封隔器上端1.0米至防砂管柱丝堵上部0.5m，确保冲管能够进入防砂管柱整体内腔长度并能冲洗至防砂管柱丝堵位置。

丢手后反洗管内余砂，起出丢手接头和冲管。然后下油管下带冲管(Φ42mm)冲砂。反洗净管内余砂后，起出冲管，防砂施工结束，下完井管柱生产。反洗分丢手后不动管柱初步反洗和起出丢手接头及防砂工具中心管下带冲管后再次下冲管反洗。

所述油藏净化污水为施工井所在区块净化稠油污水。

施工井所在区块油井产液经联合处理站进行油、水分离，产液中所含的水分离出后再经过沉淀、过滤，最终得到固含量为9mg/L(粒径0.152μm)、含油2mg/L、粘度1.5mPa·s左右的稠油油藏净化污水。因是防砂井所对应的本区块，和油藏具有良好的配伍性。

优选的，所述油藏净化污水的粘度为1.5mPa·s，作为低砂比充填防砂携砂液，具有良好的携砂效果。

在防砂管柱入井之前进行施工准备，所述施工准备包括依次进行的探冲砂面、通井、刮削套管及管柱试压。

所述探冲砂面使人工砂面在油层下界9.5～10.5m。

步骤1)中，防砂管柱下入井内预定位置后，打压并分别在4.0MPa、8.0MPa、12.0MPa、14.0MPa各稳压3min为合格；然后上提油管试座封情况，若座封过程良好，打压至20.0MPa并突降为零，完成座封和开启充填加砂通道。上提油管试座封情况是上提油管比原负荷高20-30kN。上提油管时因有高压密封可上下滑动井口可带压操作。

步骤2)中，充填加砂的施工排量为0.4～0.8m³/min。充填加砂时，净化稠油污水低粘携砂液充填防砂排量达到0.4～0.8m³/min，有利于提高携砂能力，改善石英砂充填效率。

步骤2)中，充填加砂的加砂量按1.0～1.5m半径油层孔隙体积计算。

步骤2)中，充填结束压力比所述充填压力大4～7MPa，以增加挡砂屏障强度；同时确保施工安全，提高施工质量和措施效果。根据现场情况，设计充填压力和充填结束压力控制在井口及充填管汇额定工作压力以内。

本发明的油藏净化污水携砂充填防砂方法，以粘度为1.4～1.6mPa·s的油藏净化污水为携砂液，选用较低粘度的携砂液即能满足低砂比充填防砂施工需要；粘度为1.4～1.6mPa·s的油藏净化污水，具有一定的悬浮性，作为携砂液使用可降低石英砂在携砂液中的沉降速度，已经具有“砾石后沉效应”，可以减小砂堵砂埋风险，确保加砂顺利，能够满足低砂比充填施工需要；本发明的充填防砂方法采用本区块净化稠油污水，与地层液体和地层矿物具有良好的配伍性，不致引起化学反应生成沉淀物堵塞地层孔隙，来源广，价格低廉，成本低。

一种防砂管柱，包括由顶部封隔器、顶部防砂工具组合、防砂筛管、底部防砂工具组合、丝堵自上而下依次通过油管短节连接形成的外管柱，所述外管柱用于与套管之间形成外环空；所述顶部封隔器的中心管连接有冲管，所述冲管从顶部防砂工具组合、防砂筛管内部穿过至底部防砂工具组合，形成内管柱，内管柱与外管柱之间形成内环空；所述顶部封隔器上设有用于连通充填油管与外环空的充填加砂通道。

所述顶部防砂工具组合包括自上而下依次连接的顶部信号筛管和防砂补偿器；所述底部防砂工具组合包括自上而下依次连接的增阻器和底部信号筛管。

所述顶部防砂工具组合以下的油管短节外部设有扶正器。

本发明的防砂管柱，顶部封隔器设有连通充填油管与外环空的充填加砂通道，而内环空是由与防砂筛管相连的防砂工具与内部中心冲管(Φ42mm)形成可循环冲洗通道。使用时，携砂液携带石英砂(也称充填砂浆)从充填油管内部入井进行正挤入充填，经顶部封隔器的充填加砂通道进入外环空，石英砂在重力作用下逐渐堆积于外环空进行充填防砂，携砂液经防砂筛管过滤后进入内环空，经油套环空返出井口；充填加砂完成后，选用上下可滑动井口和泵车相连，利用冲管下入防砂管柱内部冲洗净管内余砂，操作方便。起出丢手接头及下带冲管，充填口即自动关闭。

进一步的，油管短节外套扶正器，使管柱居中，确保充填砂均匀进入以井眼为中心的1.0～1.5米油层半径内。

采用普通的防砂管柱进行正循环充填防砂，若以粘度为1.4～1.6mPa·s的油藏净化污水做携砂液，由于携砂液粘度相对低，携砂液携带石英砂(也称充填砂浆)进行充填施工时，石英砂的沉降速度较快，石英砂容易过程沉降堆积在充填油管内，引起砂堵，导致充填加砂施工成功率降低；而采用本发明的防砂管柱，通过顶部封隔器设有连通充填油管与外环空的充填加砂通道，将充填油管处的正循环转换为下部的反循环，强制改变了稠油净化污水的流动方向，使石英砂直接在外环空及近井地带堆积进行充填防砂，防止石英砂的过程沉降，确保充填加砂施工成功率。利用冲管进行反冲洗油管及防砂管柱内余砂，确保防砂管内干净无沉砂。

附图说明

图1为实施例1的防砂管柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的防砂管柱，如图1所示，包括顶部封隔器2、顶部防砂工具组合、防砂筛管7、底部防砂工具组合和丝堵11，所述顶部封隔器2的上部与充填油管1连接；所述丝堵11与人工砂面12保持一定距离；

所述顶部封隔器2、顶部防砂工具组合、防砂筛管7、底部防砂工具组合、丝堵11自上而下依次通过油管短节13连接，形成外管柱，所述外管柱与套管15之间形成用于充填防砂的外环空17，其中所述防砂筛管7位于防砂层19对应位置；所述顶部防砂工具组合包括自上而下依次连接的顶部信号筛管5和防砂补偿器6；所述底部防砂工具组合包括自上而下依次连接的增阻器9和底部信号筛管10；所述防砂补偿器6以下的油管短节13外部设有扶正器8；

所述顶部封隔器2的中心管4连接有冲管14，所述冲管14从顶部信号筛管5、防砂补偿器6、防砂筛管7内部穿过至增阻器9，形成内管柱，所述内管柱与外管柱之间形成内环空18；所述顶部封隔器2上设有用于连通充填油管1与外环空17的充填加砂通道3。本实施例的防砂管柱，顶部封隔器2设有连通充填油管1与外环空17的充填加砂通道3，而内环空18与内管柱管内形成可循环冲洗通道。使用时，携砂液携带石英砂(也称充填砂浆)从充填油管1内部入井进行正挤入充填，经顶部封隔器2的充填加砂通道3进入外环空17，石英砂在重力作用下逐渐堆积于外环空17进行充填防砂，携砂液经防砂筛管7过滤后进入内环空18，经油套环空16返出井口；充填加砂完成后，选用上下可滑动井口和泵车相连，利用冲管13下入防砂管柱内部冲洗净管内余砂，操作方便。油管短节13外套上下可移动式热熔扶正器，使管柱居中。确保充填砂均匀进入以井眼为中心的1.0～1.5米油层半径内。

冲管是和防砂工具中心管相连接的小直径油管。通常用Φ42mm的冲管，也可以使用Φ56mm的冲管。起出丢手接头即起出了和防砂工具中心管连接的冲管，该冲管用于充填加砂过程，和防砂工具丢手接头及中心管相连，充填加砂施工完毕即起出来。然后再下油管下带冲管(Φ42mm)冲净防砂管内的少量余砂。油管下带冲管是指能下入防砂工具和防砂筛管内部的直径较小(Φ42mm)的油管，用于冲净防砂工具和防砂筛管内的少量沉砂。冲管直径比73mm油管细，因油管外径大于防砂工具内径，因而防砂工具及筛管内下小直径冲管，此冲管和防砂管柱内带冲管直径相同，可互用。

本实施例的防砂管柱确保了油藏净化污水携砂均匀连续加砂，不易砂堵，提高了加砂施工成功率；实现了部分稠油净化污水回注，节省了费用，操作简便。该结构的防砂管柱是与油藏净化污水的低粘度相结合并经上百次现场实验和优化配套应用检验，取得了较好的效果。

实施例2

本实施例的油藏净化污水携砂充填防砂方法，采用如实施例1所述的防砂管柱，具体包括以下步骤：

1)探冲砂面，使人工砂面在油层下界10±0.5m，以满足防砂管柱及沉砂需要；

2)通井，检查套管技术状况，确保施工生产正常；

3)刮削套管，确保顶部封隔器坐封位置上下套管内壁干净；

4)管柱试压合格，确保管柱充填时无漏失；

5)按设计要求，将实施例1所述的带有顶部封隔器的防砂管柱下入井内预定位置，使防砂管柱中的防砂筛管位于防砂层对应位置(如图1所示)；

6)座封、打开充填加砂通道：采用水泥车连水龙带打压，并分别在4.0MPa、8.0MPa、12.0MPa、14.0MPa各稳压3min；然后上提油管(比原负荷多30KN)试座封，若座封过程良好，则继续打压至20.0MPa并使压力突降为零，完成座封和开启充填加砂通道；

7)以粘度为1.5mPa·s的油藏净化污水为携砂液，按照5％的携砂比与粒径为0.4～0.8mm的石英砂混合后，进行正挤入充填；所述油藏净化污水为施工井所在区块的净化稠油污水；充填加砂的施工排量为0.4m³/min；

充填压力和充填结束压力控制在井口及充填管汇额定工作压力以内，充填压力控制在油层破裂压力的85％以内，充填结束压力在正常充填压力的基础上增加5MPa，以增加挡砂屏障强度，同时确保施工安全，提高施工质量和措施效果；

8)丢手，管柱丢手接头为反扣，正转管柱25圈可倒扣丢手；反洗净防砂筛管内余砂；本步骤是丢手后利用下工具时与顶部封隔器丢手接头及工具中心管连带的可随丢手接头起出的(Φ42mm)冲管，此冲管是防砂管柱的整体组成部分之一。反洗是防止此冲管在起出时被少量沉砂卡在防砂管及防砂工具内；

9)下油管下带不短于井下防砂管柱长度的冲管下入防砂管柱内部冲洗净管内余砂；本步骤是另一下油管下带(Φ42mm)冲管冲砂工序，防止施工过程中充填砂沉降在防砂筛管内而彻底冲净沉砂；

10)完井下入采油生产管柱：根据采油需要下入不同结构采油管柱。

本实施例的油藏净化污水携砂充填防砂方法中，步骤7)中充填加砂的设计加砂量按1.2半径油层孔隙体积计算加砂量，实际加砂可根据实际出砂情况有一个修正附加量，可取得较好的防砂效果。此处的加砂量的设计值是按照1.0～1.5m(具体可参照油层采出程度，孔隙度大小选择加砂半径)半径油层孔隙体积进行计算的。修正附加量是计算该井该生产层自生产以来累积出砂量体积。

实施例3

本实施例的油藏净化污水携砂充填防砂方法，采用如实施例1所述的防砂管柱，具体包括以下步骤：

1)探冲砂面，使人工砂面在油层下界10±0.5m，以满足防砂管柱及沉砂需要；

2)通井，检查套管技术状况，确保施工生产正常；

3)刮削套管，确保顶部封隔器坐封位置上下套管内壁干净；

4)管柱试压合格，确保管柱充填时无漏失；

5)按设计要求，将实施例1所述的带有顶部封隔器的防砂管柱下入井内预定位置，使防砂管柱中的防砂筛管位于防砂层对应位置(如图1所示)；

6)座封、打开充填加砂通道：采用水泥车连水龙带打压，并分别在4.0MPa、8.0MPa、12.0MPa、14.0MPa各稳压3min；然后上提油管(比原负荷多20KN)试座封，若座封过程良好，则继续打压至20.0MPa并使压力突降为零，完成座封和开启充填加砂通道；

7)以粘度为1.5mPa·s的油藏净化污水为携砂液，按照15％的携砂比与粒径为0.4～0.8mm的石英砂混合后，进行正挤入充填；所述油藏净化污水为施工井所在区块的净化稠油污水；充填加砂的施工排量为0.8m³/min；

充填压力和充填结束压力控制在井口及充填管汇额定工作压力以内，充填压力控制在油层破裂压力的85％以内，充填结束压力在正常充填压力的基础上增加3MPa，以增加挡砂屏障强度，同时确保施工安全，提高施工质量和措施效果；

8)丢手，管柱丢手接头为反扣，正转管柱25圈可倒扣丢手，丢手后反洗净管内余砂；

9)用油管下带比井下防砂管柱略长的冲管下入防砂管柱内部冲洗净管内余砂；

10)完井下入采油生产管柱：根据采油需要下入不同结构采油管柱。

本实施例的油藏净化污水携砂充填防砂方法中，步骤7)中充填加砂的设计加砂量按1.0m半径油层孔隙体积计算加砂量，实际加砂可根据实际出砂情况有一个修正附加量，可取的较好的防砂效果。

实验例

本实验例对油藏产出净化污水作携砂液进行室内及现场实验。根据石英砂在携砂液中沉降速度的计算公式(1)，计算得出对应的石英砂沉降速度范围(见下表1)。

v＝g·(ρ_s-ρ)d²/(18μ)(1)，

式中：v为沉降速度，m/s；d为固体颗粒直径，m；g为重力加速度，m/s²；ρ_s为固体颗粒密度，kg/m³；ρ为流体密度，kg/m³；μ为流体流动粘度，mPa·s。

表1石英砂在携砂液中的沉降速度表

从表1可以看出，选用较低粘度携砂液能够满足低砂比充填防砂施工需要。通过对比筛选措施井所在区块油藏净化稠油污水粘度1.5mPa·s，具有一定的悬浮性，可作为低砂比充填防砂携砂液。

以套管内径124mm、油层厚度4m油井为例，石英砂粒径0.4-0.8mm，防砂筛管(绕丝筛管)外径89mm，携砂剂排量0.4m³/min时(如实施例1)，计算得出石英砂自油层上界沉降到油层下界的时间t1和石英砂进入炮眼的最长时间t2如下表2。

表2石英砂沉降时间和进入炮眼最长时间对比表

通过计算可知，石英砂自油层上界沉降到油层下界的最短时间远大于进入炮眼的最长时间，说明选用较低粘度携砂液能够满足低砂比充填防砂施工需要。

通过现场133口井实验验证，本发明的油藏净化污水携砂充填防砂方法效果良好；油藏净化稠油污水具有良好的携砂性，能够满足一定砂比携砂需要，且来源广，费用极低。

Claims (2)

1.一种防砂管柱，其特征在于：包括由顶部封隔器、顶部防砂工具组合、防砂筛管、底部防砂工具组合、丝堵自上而下依次通过油管短节连接形成的外管柱，所述外管柱用于与套管之间形成外环空；所述顶部封隔器的中心管连接有冲管，所述冲管从顶部防砂工具组合、防砂筛管内部穿过至底部防砂工具组合，形成内管柱，内管柱与外管柱之间形成内环空；所述顶部封隔器上设有用于连通充填油管与外环空的充填加砂通道；

所述顶部防砂工具组合包括自上而下依次连接的顶部信号筛管和防砂补偿器；所述底部防砂工具组合包括自上而下依次连接的增阻器和底部信号筛管。

2.根据权利要求1所述的防砂管柱，其特征在于：所述顶部防砂工具组合以下的油管短节外部设有扶正器。

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