淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用

新疆油田公司采油工藝研究院

2009年11月中國(guó)石油新疆油田公司淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用目錄一、生產(chǎn)需求二、國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具四、負(fù)壓沖砂系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析六、結(jié)論淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用一、生產(chǎn)需求

新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣稠油油藏特點(diǎn)是油層埋深（160～700）m，滲透性好，油層壓力和溫度低。近幾年規(guī)?；瘧?yīng)用水平井開(kāi)發(fā)，目前已有600多口淺層稠油水平井。稠油水平井主要采取篩管完井方式，因埋深淺，地層膠結(jié)疏松，原油粘度大等原因而極易出砂。已有幾十口水平井因出砂停產(chǎn)，積砂對(duì)生產(chǎn)的影響日益嚴(yán)重。淺層稠油水平井雙管抽油示意圖

淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用淺層稠油水平井沖砂遇到的主要難題是由于油層壓力低、滲透性高、水平段長(zhǎng)、油砂膠結(jié)強(qiáng)，導(dǎo)致沖砂液大量漏失，攜砂液不能返出，沉砂床不易破碎，沖起的砂粒在水平段重新堆積。已試用多項(xiàng)沖砂技術(shù)都未成功。及時(shí)、徹底的清除水平井段積砂已成為制約水平井長(zhǎng)期正常生產(chǎn)的瓶頸技術(shù)。國(guó)內(nèi)遼河、江漢、大港、勝利等油田應(yīng)用連續(xù)油管、連續(xù)沖砂工藝、井底撈砂泵、正反循環(huán)沖砂、束縛水沖砂、泡沫和聚合物沖砂等，這些技術(shù)不能完全解決淺層稠油水平井沖砂液漏失嚴(yán)重和油砂膠結(jié)強(qiáng)等問(wèn)題。

二、國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具

由井下管柱部分和地面部分組成，井下管柱自下而上由射流沖砂器、同心管洗壓井閥、同心油管組成。地面部分由同心管轉(zhuǎn)向器、雙立管、進(jìn)出液軟管、供液泵車(chē)和循環(huán)過(guò)濾部分組成。可實(shí)現(xiàn)同心油管環(huán)空進(jìn)液，在井底射流沖散沉砂后再抽吸混砂液從內(nèi)管舉升至地面。工藝過(guò)程同心管射流負(fù)壓沖砂流程示意圖淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用同心管轉(zhuǎn)向器同心管三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具配套工具淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用雙立管射流負(fù)壓沖砂器三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具配套工具立管保護(hù)筒

淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)沖砂液攜砂液流速流量溫度井口壓力流速流量溫度含砂量超聲波流量計(jì)井下電子壓力計(jì)電磁流量計(jì)紅外線測(cè)溫儀含砂監(jiān)測(cè)器三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)，可加強(qiáng)施工安全，提高作業(yè)效率，有利于積累經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律和持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)，驗(yàn)證理論計(jì)算的準(zhǔn)確性。三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用

射流負(fù)壓清砂工藝解決了因地層低壓、高滲而不易建立循環(huán)的問(wèn)題；沖砂液在同心管內(nèi)反循環(huán)，提高攜液速度，不易砂堵；優(yōu)化設(shè)計(jì)攪砂噴嘴和舉升噴嘴，實(shí)現(xiàn)水馬力合理匹配，得到較高的沖洗和舉升效率，外溢和漏失少；攪砂噴嘴前的迷宮節(jié)流結(jié)構(gòu)，使噴嘴直徑較大，減小射流對(duì)篩管和管外砂橋的沖擊；每沖完一根同心管，不用拆卸同心管轉(zhuǎn)向器和進(jìn)、出液管，提出單根后加深同心管即可繼續(xù)沖砂；同心管用普通油管制成，上、卸螺紋操作與普通油管相同；管柱采用復(fù)合同心管，易于下入淺層水平段；脫油熱污水作沖砂液，無(wú)污染，易回收，低成本。三、同心管射流負(fù)壓沖砂工藝及配套工具技術(shù)特點(diǎn)淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用四、同心管負(fù)壓沖砂系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)流體力學(xué)理論建立了同心管水平井?dāng)y砂流體流動(dòng)計(jì)算模型、不同結(jié)構(gòu)沖砂噴嘴流動(dòng)計(jì)算模型、射流舉升系統(tǒng)計(jì)算模型，研究確立了三種模型的耦合求解方法，編制了專(zhuān)用計(jì)算軟件。水平井同心管負(fù)壓沖砂計(jì)算軟件簡(jiǎn)略框圖淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用同心管負(fù)壓沖砂計(jì)算軟件計(jì)算界面四、同心管負(fù)壓沖砂系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)FHW12019FHW12006現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用返出液五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析

同心管射流負(fù)壓沖砂技術(shù)在淺層稠油水平井共應(yīng)用37井次（重油公司6口井，采油一廠2口井，風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)29井次），其中2008年應(yīng)用2口井，2009年應(yīng)用14口井，2010年應(yīng)用23井次。除FHW12028井因汽竄中途停止沖砂，其他井全部成功沖至B點(diǎn)。平均沖砂段長(zhǎng)305.1m，平均沖出砂量4.27m3，最長(zhǎng)沖砂段452.9m,最多沖出砂量8.5m3，最大井深1028m。沖砂后通井、下副管、生產(chǎn)正常(HW9804是5?割縫篩管完井,其他都是65/8沖縫篩管完井)。淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用沖砂液壓力、溫度監(jiān)測(cè)分析溫度(℃)壓力(MPa)時(shí)間(min)HW9804井沖砂作業(yè)時(shí)（256.43m～266.03m）動(dòng)力液溫度及壓力曲線HW9804井動(dòng)力液的溫度范圍是：（50～60）℃，井口壓力是：12MPa，與理論計(jì)算值相近。五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用沖砂液流速監(jiān)測(cè)分析HW9804井沖砂（256.43m～266.03m）沖砂液流量HW9804井沖砂液的流量范圍是：（0.3～0.45）m3/min，與理論計(jì)算值基本吻合。五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用攜砂液含砂量監(jiān)測(cè)分析HW9804井250m處井筒積砂狀況曲線五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析HW9804井250m處攜砂液含砂量曲線淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用部分水平井出砂粒徑分析數(shù)據(jù)表

部分井沖出的砂粒直徑大于篩管縫寬，有些大砂礫直徑甚至大于基管孔徑，可能是完井篩管或懸掛器損壞造成。五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析砂粒粒徑分析淺層稠油水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用六、結(jié)論1.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，同心管射流負(fù)壓沖砂工藝可滿足淺層稠油水平井高效沖砂的需求，解決了稠油水平井因水平段積砂而嚴(yán)重