克拉玛依油田九8区稠油防砂配套技术应用

王振明

新疆油田新港公司，新疆克拉玛依 834000

克拉玛依油田九8区齐古组浅层稠油油藏位于九区西北部[1-3]，油藏中部平均埋深约170 m，平均有效厚度14.3 m。胶结类型为孔隙接触式，胶结物类型以泥质为主，油层结构疏松，储层岩性以中细砂岩为主，粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩次之，碎屑颗粒粒径一般0.05～15 mm之间，平均孔隙度31%。原油黏度1 000～4 500 000 mPa·s，原油密度0.954 6 g/cm3。油层易汽窜、出砂，常规开采产量低，经济效益差[4-5]。为了提高区块开采效果、提高储量的动用程度，笔者优选防砂工艺,制定了一系列补孔、解堵、防膨、抽稠的综合治理工艺措施，在现场应用中取得了良好效果。

1 防砂配套技术的应用

针对稠油出砂油藏防砂中存在的易造成油层伤害、防砂管堵塞、成功率低问题，经调研与论证，确定了以油层保护、油层处理、防砂工艺改进等为研究重点，初步制定优化射孔参数，采用抽汲、混排或气举解堵工艺，排除井筒周围的泥浆污染和黏土矿物，采用活性降黏剂降低井筒附近稠油区原油黏度，水平井防砂管采用耐高温、抗腐蚀、过滤精度高、泄油面积大的精密微孔滤砂管管内砾石充填防砂[6-7]，防砂工艺采用高压充填或热采丢封管柱。

1.1 射孔参数的优化

稠油出砂油藏在常规射孔上要求大孔径、高孔密、高深度、泄油面积大，不重复射孔，有利于防砂措施。结合稠油油藏射孔弹的应用，利用“射孔优化设计软件”和生产实际数据对YD102、YD127、YD89 3种射孔枪弹进行优化选择，根据计算结果确定相应的射孔参数：127枪，127弹，16孔/m。水平井采用定向射孔工艺，下相位180°，4排布孔，127枪，127弹,孔密16孔/m，防止水平段上部地层坍塌出砂。

1.2 排除近井地带污染

射孔后，下抽汲管柱，直井选用混气排液或气举的方式；水平井选用抽汲排液，防止压差过大造成地层坍塌。再利用防膨液或低密度卤水将井筒冲洗干净，为防止起管柱过程中地层吐砂，防砂管柱下不到位，采取边起边灌防膨液，保持地层压力平衡。

1.3 井筒附近稠油降黏

根据九8区齐古组浅层稠油特点，通过多次室内试验，自主研究了活性稠油降黏剂，其主要物质组成为甲基丙烯酸十八酯、二乙烯丙苯和乙酸乙烯酯，现场使用降黏率可达85%。活性降粘剂对稠油具有很好的适应性，降黏率高，防止黏土膨胀，不会造成油层二次伤害，一般处理半径1.5 m，确保开井后油流畅通，有利于井筒远处的稠油向井底流动。

1.4 管内砾石充填防砂

1.4.1工艺原理

该项技术是将不锈钢绕丝筛管下入油层部位，再在筛管环空内充填高质量、高渗透的石英砾石，形成充填砾石阻挡地层砂、筛管阻挡砾石的多级挡砂屏障，达到油井防砂的目的。该工艺具有对油层伤害小，防砂后油井产量高，防砂效果好等优点。

1.4.2工艺管柱及特点

水平井管内砾石充填工艺管柱由充填工具、水平井绕丝筛管、丝堵等组成。具有以下特点： 充填层渗透性好，产生的附加压降小，能最大程度发挥水平井产能；克服了滤砂管因粉细泥质砂堵塞而使油井产能下降的问题，通过配合前期油层处理,使油井长期稳产高产；采用一次管柱完井技术，施工周期短；工具性能可靠，完全能满足各类水平井砾石充填的要求。

2 稠油开发配套技术探讨

2.1 注汽井防砂工艺探讨

2.1.1不动管柱二次充填工艺

热采注汽井上[8-10]，第一级挡砂屏障受外来高速注入的蒸汽、注汽前挤注热采处理药剂作用力，其遭受破坏的机率更高、更迅速；在回采过程中，充填砾石、地层砂与黏土颗粒组成的混合物被地层流体携带进入井筒，堵塞防砂通道，导致渗流阻力增大，严重地响了注汽后油井的产能。

治理方案：1)起防砂管柱重新防砂。投资大，占井周期长，注汽井热损失大，作业成本高。2)不动防砂管柱二次充填防砂。在现有管柱条件下，下专用工具重新打开充填工具通道挤压充填人工砂，该工艺克服了第一套方案的缺点。施工工艺见图1。

图1 不动管柱二次充填施工工艺

2.1.2二步法防砂工艺

对于稠油热采井充填砾石流失的情况，采用地层分段预充填高温涂料砂和石英砂，利用高温涂料砂封口，提高砂墙的稳定性；井筒再采用循环充填二次防砂工艺，防止注汽过程中套管内的人工挡砂屏障流失。

2.2 前期注入CO2，改善蒸汽吞吐效果

CO2吞吐与蒸汽吞吐配合应用[11-12]，工艺相对简单，见效快，所以这种方法在国内如胜利、中原、辽河等应用的较多,积累了宝贵的经验。

CO2吞吐采油机理比较复杂，CO2吞吐作为一种增产措施,除了有利于提高采油速度和采收率之外,CO2还与原油作用,破坏原油中的胶质、沥青质等重质组分的溶解平衡,降低油层的渗透率。

在吞吐过程中，其增油机理[13]主要体现在以下几个方面:

1)膨胀机理。原油溶解CO2后，由于随着注入体积的增加和地层温度的上升，使地下原油体积不断膨胀，使孔隙压力升高，不但增加了地层的弹性能量，也极大降低了原油流动过程中毛管阻力和渗流阻力，有利于膨胀后剩余油脱离地层水及岩石表面的束缚，变成可动油，从而增加油井产量。

2)降黏机理。在注入CO2吞吐开发过程中，将CO2注入油层后，在地层温度及注汽温度下，CO2快速气化，且极易溶于原油，并能大幅降低原油黏度。

3)降低油水界面张力。CO2在油中溶解度比水中的大3～9倍。水中CO2促使岩石颗粒表面的油膜破裂并冲洗，同时又尽可能保护注水膜。因此，当油水界面张力(σ)很小时，积聚的残余油滴在孔隙通道内自由移动，提高油相渗透率；由于注入CO2后，油水界面张力降低，使原油和水的流度趋于接近，改善了油水流度比，提高了原油采收率。

4)改善储层渗透率。CO2溶于水后略呈酸性，与地层基质相应地发生反应，酸解一部分杂质，尤其在碳酸盐岩中能将部分岩石溶解，生成易溶于水的碳酸氢盐，提高碳酸盐岩层的渗透性。另外，在CO2注入和返排过程中，在一定压差下，一部分游离气对油层的堵塞物具有较强的冲刷作用，可有效疏通因二次污染造成的地层堵塞。

5)萃取和汽化原油中轻质烃。轻质烃与CO2间具有很好的互溶性，当压力超过一定的值(此值与原油性质及温度有关)时，CO2能使原油中的轻质烃萃取和汽化，这种现象对稀油表现得尤为突出。脱气原油注CO2后闪蒸实验结果见表1。

表1 脱气原油注CO2后闪蒸实验结果

从表1可见，当溶于原油中CO2越多，浸泡时间越长，闪蒸后原油中沥青质含量越高，这说明原油中越来越多的轻质组分被CO2萃取和汽化。

6)减小原油密度。CO2溶于原油后，减小了原油密度，使原油易流动；原油中溶解CO2后，原油密度变小，使重力对原油的影响变小，原油易沿压差方向流向井底。因此，使CO2吞吐在稠油油田、断块油田、高含水油田得到了越来越广泛的应用。CO2吞吐与空白注汽对比见表2。

表2 CO2吞吐与空白注汽对比

从表2看出，只采取空白注汽不能有效开采油层深部原油，波及面积小，利用率低；而采用蒸汽辅助CO2化工措施能够在高温蒸汽的前沿对地层进行预处理，提高蒸汽吞吐的实施效果，降低蒸汽的热损耗，增加蒸汽的扫油面积。

采取CO2吞吐采油，能够降低原油黏度，提高原油的流动性，同时膨胀原油体积，将残余油从孔隙体积中排出，利于油层深部原油的开采，减少残余油，增加油井的排液量，提高了蒸汽吞吐效果。而对于不能采取正常注汽的低产油井，实施CO2采油技术是提高油井产量的有效途径。为进一步提高措施效果，下一步还可采取在CO2前注入磺酸盐助排剂，再进行蒸汽吞吐，可更有效地对油层深部的原油进行开采，提高措施效果。

3 结论

1)射孔参数优化、近井排空技术、井筒降黏通过优化配套，完全能适应稠油出砂区块直井、水平井的冷采或蒸汽吞吐。

2)通过试验应用，九8区齐古组浅层稠油出砂油藏管内砾石充填防砂工艺具有对油层伤害小，防砂后油井产量高，防砂效果好等优点。

3)不动管柱二次充填工艺具有不用起井下防砂管柱、投资小，占井周期短，注汽井热损失小，作业成本低的优点，现场实施效果明显。

4)CO2具有降低原油黏度、补充地层能量、解堵等特点，可作为蒸汽吞吐预处理剂使用。

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