泡沫吞吐工艺在大修井中的应用

竺彪

(中海油服油田生产事业部，天津 300450)

翟伟，赵耀欣

(中联煤层气有限责任公司七元煤矿瓦斯治理与煤层气开发合作项目组，山西 寿阳 045400)



泡沫吞吐工艺在大修井中的应用

竺彪

(中海油服油田生产事业部，天津 300450)

翟伟，赵耀欣

(中联煤层气有限责任公司七元煤矿瓦斯治理与煤层气开发合作项目组，山西 寿阳 045400)

渤海油田疏松砂岩稠油油田大修井数量逐年增加，大修过程中漏失修井液可能与地层流体配伍性较差，造成乳化堵塞、水锁等伤害，油井近井地带细粉砂等颗粒极易在油井再次投产时侵入砾石充填层，降低防砂有效期等。为此，进行了泡沫吞吐工艺在大修井中的应用研究。室内试验评价(配伍性评价、起泡力和稳定性评价)优选出作业用起泡剂类型QP-2，使用浓度0.1%。泡沫吞吐现场作业排出物粒径分析表明，泡沫吞吐主要处理近井地带的细粉砂，对地层破坏作用微弱。目标油井作业后，日产液量及日产液指数得到了大幅提高，泡沫吞吐工艺降低了近井地带的表皮系数，并结合砾石充填防砂方式，延长了大修井防砂的有效期。

泡沫；吞吐；大修井；细粉砂；砾石充填防砂

埋藏较浅的疏松砂岩稠油油藏因为压实成岩作用差，储层胶结能力不强，质地疏松，出砂现象十分普遍且严重。此外，在油井在生产过程中，部分细粉砂和黏土颗粒随产出液运移至近井地带，造成油井堵塞、产量下降，防砂有效期缩短。随着开发时间的延长，渤海油田出砂大修井的数量在逐年的增加[1]。在油井充填防砂之前需对近井地带进行预处理，尽可能多的排出近井地带的细粉砂和黏土颗粒，尽可能提高入井液的返排、减少流体对地层的二次伤害，降低近井地带表皮系数，对提高防砂效果至关重要。泡沫吞吐工艺是将一定量的泡沫注入近井地带，利用泡沫的高携带性、表面活性剂的清洗作用及泡沫放喷回吐时的高速冲刷、紊流搅动作用，由内向外清洗近井地带及炮眼压实带，并将分选不均的地层砂、泥质及漏失修井液等杂质携带出近井地带，自喷能量不足时，环空注入低密度泡沫提供持续的井底负压，改善近井地带的渗流状况，然后结合砾石充填防砂技术，将分选均匀砾石充填进近井亏空地层，延长防砂有效期[2,3]。下面，笔者对泡沫吞吐工艺在大修井中的应用进行了研究。

1　试验评价

1.1配伍性评价

用目标油田注入水分别配制100ml浓度为0.5%的起泡剂QP-1和QP-2溶液，在60℃的恒温环境下，放置16h，观察并记录现象。配制0.5%的QP-1和QP-2溶液，溶液均清澈透明，在60℃的恒温环境下，放置16h后，溶液仍然清澈透明，试验过程中未见有沉淀物质产生，0.5%的QP-1溶液和QP-2溶液与注入水的配伍性均良好。

1.2起泡力和稳定性评价

用目标油田注入水配制100ml一定浓度的起泡剂溶液，在10000r/min的转速下搅拌2min，记录停止搅拌时的发泡体积和泡沫析出50ml液体的时间，该时间即为析液半衰期。发泡体积越大，说明起泡剂的起泡力越强，析液半衰期越长，说明泡沫的稳定性越强。

表1　起泡力和稳定性测定结果表

泡沫吞吐工艺用于油井作业中，利用的是泡沫的瞬时效应，起泡剂评价中，更侧重的指标是起泡体积，析液半衰期不需要太长，防止在油井开井生产初期，泡沫稳定性过强。对油井近井地带产生负面影响，结合工艺要求及室内试验评价结果，优选用起泡剂类型为QP-2，起泡剂使用浓度为0.1%。

2　连续负压返排工艺

连续负压返排是将连续返排循环阀与自封封井器组合使用，实现不动管柱连续负压返排工艺，该工艺减少了作业时间，降低了泡沫吞吐作业风险。

2.1连续返排循环阀设计

连续返排循环阀实现了单根管柱及多根管柱内泡沫流体流动的开启和截止，保证了管柱内泡沫流体的双向通行，设计图见图1。

图1　连续返排循环阀结构图

图2　自封封井器结构图

2.2自封封井器设计

自封封井器的旋紧顶丝总成起到禁锢压紧作用，取代了普通封井器结构上的压盖和压环来实现对管柱的密封，完全可以克服由于压盖的压紧力不同造成起下管柱的磨擦力和胶芯的密封力之间相互制约，不能协调一致的矛盾。其密封效果更好，对胶芯的损坏程度小，不仅满足大斜度井、水平井快速冲砂洗井作业的需要，也是不压井修井、活动冲砂和循环洗井、常规作业扶正油管、防井下落物和刮油清洁的得力工具。静密封12MPa，动密封5MPa，设计图见图2。

3　现场应用

3.1大修井基础数据

渤海油田XX井于2006年5月投产，采用电潜泵生产，投产层位为东二上段Ⅱ、Ⅲ油组，2个防砂段，射孔井段垂直厚度28.5m。完井方式为优质筛管防砂，油层中部垂深1401m，50℃下原油黏度2087mPa·s，胶质沥青质含量23.5%。投产初期稳定时平均日产液95m3，投产后一个月，产液量呈现下降趋势。生产期间，进行开关滑套作业，在仅打开第一防砂段滑套生产过程中，地层漏失速度为8m3/h，该井Ⅱ、Ⅲ油组均有出水层位，Ⅲ油组产液指数高于Ⅱ油组。2008年5月进行酸化作业，酸化前后日产液由32m3增至114m3，日产油量由25m3降至14m3。2010年7月因井筒砂埋停泵至今，由出砂粒径分析认为优质筛管存在破损。

依据该井生产动态表现，分析及解决措施有：

1)筛管缝隙逐渐被稠油及细粉砂混合物堵塞，产量逐渐下降；

2)近井带稠油重质组分沉积堵塞，产量保持在较低水平，酸化后产量依然不能恢复较好水平；

3)井筒砂埋，粒径分析优质砂管存在破损，需大修恢复生产，鉴于该井前期的生产状况，采用泡沫吞吐工艺在砾石充填防砂前处理近井地带，提高完井防砂有效期。

3.2工艺流程

图3　现场工艺流程图

该井存在胶质、沥青质沉积等有机堵塞，在泡沫吞吐前期，注入地层一定量的清洗剂，溶解分散近井地带的油砂，减小放喷及循环返排过程中所需动力。根据现场工艺流程(见图3)，现场作业情况如下：

1)地热水探砂面冲砂至人工井底，上提管柱至油层上部20～30m；

2)泡沫反替井筒溶液至出口见泡沫，钻杆正挤高效清洗剂水溶液30m3；

3)钻杆正挤泡沫，共挤注泡沫剂溶液35m3，共挤注氮气量8000Nm3(标准立方米)，后期注气压力稳定在13.8MPa；

4)关井2h，油压由13.8MPa降至12.3MPa；

5)针阀缓慢控制放喷，前期放喷液泡沫丰富，后期放喷液呈黑色，含大量泥质及少量细粉砂；

6)环空注入低密度泡沫，进行循环返排，注液排量0～3m3/h，注气排量500～800Nm3/h；

7)地热水反洗泡沫，地热水探砂面冲砂，砂面上涨22m。

3.3效果跟踪评价

图4　泡沫吞吐作业排出物粒径分析

1)排出砂粒径分析。该井泡沫吞吐工艺作业前后，共排出地层堵塞物约1.5m3，排出的堵塞物分为2部分，一部分为放喷及循环返排过程中携带至地面的堵塞物，一部分为未携带至地面并沉入井筒的堵塞物。

对排出的堵塞物进行粒径分析(见图4)表明，该井吞吐作业过程中，主要排出了细粉砂(占返出物74%)及极少量大颗粒砂。泡沫吞吐工艺主要处理近井地带的细粉砂，在地层多孔介质中对地层的破坏作用微弱，主要起到疏通作用，达到完井增效的目的。

2)日产液量跟踪。大修投产后，日产液稳定在210m3/d左右(见图5)，日产液量得到了大幅提高，而该井的投产初期日产液量稳定时仅有85m3/d左右，折合日产液指数提高了0.2m3/(MPa·m·d)，泡沫吞吐工艺起到了砾石充填防砂增效的作用。

图5　目标井日产液量跟踪

4　结论

1)低压稠油油藏，修井过程中可能存在修井液、细粉砂等污染，在防砂前期需优化处理地层，提高防砂有效期，泡沫吞吐工艺是一项以物理法解堵为主的地层预处理技术。

2)室内试验，通过配伍性、起泡力和稳定性评价，确定目标油井泡沫吞吐用的起泡剂类型为QP-2，起泡剂使用浓度为0.1%。

3)泡沫吞吐排出物的粒径分析表明，泡沫吞吐工艺主要处理近井地带的细粉砂，在地层多孔介质中对地层的破坏作用微弱，主要起到疏通作用。

4)目标井作业后，日产液量及日产液指数较该井投产初期均得到了大幅提高，日产液指数提高了0.2m3/(MPa·m·d)，泡沫吞吐工艺起到了砾石充填防砂增效的作用。

[1]Shaari N E L, Swint A, Kalfayan L. Utilizing Organosilane with Hydraulic Fracturing Treatments to Minimize Fines Migration into the Proppant-A Field Application [J].SPE 114220，2008.

[2] 李兆敏, 李宾飞, 赵洪涛，等. 疏松砂岩油藏置换防砂方法[P].中国专利：200710013463.1, 2007-08-08.

[3] 王登庆. 水平井砾石充填防砂工艺技术研究[D].青岛：中国石油大学，2008.

[编辑]辛长静

2016-04-20

中国海洋石油总公司科技攻关项目(GC2014SRZCS011)。

竺彪(1980-)，男，工程师，现主要从事海上油气田开发方面的研究工作；E-mail：zhubiao@cosl.com.cn。

TE345

A

1673-1409(2016)19-0021-04

[引著格式]竺彪，翟伟，赵耀欣.泡沫吞吐工艺在大修井中的应用[J].长江大学学报(自科版)，2016,13(19)：21～24.