火驱开发油井出砂状况分析与治理

秦洪岩

中国石油辽河油田公司,　辽宁　盘锦　124010

0　前言

杜66块-杜48块位于曙光油田西南部,构造上位于辽河断陷西部凹陷西斜坡中段,南部与杜84块、杜68块相邻,东部为杜90块,开发目的层系为下第三系沙四段上部杜家台油层。含油面积8.4 km2,地质储量 5 629×104t。为改善区块开发效果,提高采收率,2005年在杜66块开展了火驱开发先导试验[1-3],并获得成功。杜66块为曙光油田火驱开发的主力区块,目前已转驱72个井组,进入火驱规模实施阶段,主要体现在产油量大幅度提升、油井利用率提高等方面,同时火线单向突进、油井见效情况不同、尾气分布不均等开发矛盾逐渐突出。为解决这些问题,必须加快对火驱开发影响因素的研究。

1　研究背景

1.1　开发历程

1.1.1热采吞吐

区块自1985年正式投入热采开发以来,先后经历了上产、稳产、产量递减、产量恢复等四个阶段。

产量恢复:2009年至今,火驱规模不断扩大，产量呈上升趋势。

1.1.2火驱开发

油藏进入开发后期,存在“两高三低”(即生产周期高、动用程度高、地层压力低、产能低和采出速度低)的开发特点,为了寻求老区产量接替方式,结合区块本身油藏特点,决定选择火驱作为杜66块的后期开发方式,并于2005年进行现场试验,取得良好效果。杜66块火驱开发先后经历了单井单层、多井单层、多井多层的火驱先导试验,目前已转驱105个井组,年产油规模达到24.1×104吨,取得了较好的效果。

1.2　存在的主要问题

火驱即火烧油层,是一种用电、化学等方法使油层温度达到原油燃点,并向油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法。随着火驱规模不断扩大[3-5],油井见效程度不断提高[6-7],油井出砂问题日益严峻,成为制约火驱开发稳产的重要因素之一。其中年砂卡井数由转驱前的4井次上升至目前的65井次,出砂井数由转驱前的38口上升至目前的240口,增长了6.3倍,严重影响了火驱开发效果。

表1火驱开发油井尾气量统计表

日排尾气/m3井数/口出砂比例/(%)<1 000201331 000～5 00014359>5 0007389

2　油井出砂与尾气产量的相关性分析

目前火驱油井的生产管理方式仍延续吞吐开发模式[8-9],未适应火驱产生的新变化,导致油井出砂加剧。

2.1　高尾气井放喷方式不匹配

火驱开发油井放喷方式仍采用吞吐开发管理模式,以放喷液量及温度为参考数据制订管理标准,油井放喷不出，压力落零后实施焖井。因火驱高尾气油井的生产特征[10-12],部分油井待下泵时压力会恢复,因此需要二次放喷或多次非连续性放喷,导致油井出砂加剧。根据近几年卡井井数与放喷天数的统计,放喷天数大于6 d时卡井概率大大增加,见表2。

表2卡井概率与放喷时间统计表

放喷天数/d总井数/口卡井井数/口卡井概率/(%)0～325381324～61113532>6533057

2.2　出砂井管柱设计不匹配

因杜66区块火驱开发高尾气的特征,为防止油井生产时产出的尾气进入泵筒影响泵效,泵深通常设计在主力产气层以下,以减小尾气对泵效的影响。但对于出砂较为严重的油井,加深泵挂增加了油井砂卡概率。

2.3　生产压差控制不平稳

2.3.1尾气量突增,加剧油井出砂

在生产过程中火驱油井尾气量是不断变化的,部分油井尾气量波动过大(大于5 000 m3),造成井底流压过大[13-14],使近井地带堆积的地层砂进入泵筒。2016年共有8口油井由于尾气量变化过大而造成砂卡。例如曙1-38-52井为2015年新井,原井杜97无出砂史,经过吞吐引效,生产效果明显改善,日产油量由3 t/d上升至5 t/d,但其日排尾气量增长较快,2天内由原来的 3 108 m3上升至10 038 m3,发生砂卡现象。曙1-38-52井生产曲线见图1。

2.3.2采液强度过大,加剧油井出砂

火驱油井的采液强度大小与火线推进速度、尾气排量有较大关系[15-16]。据统计2016年共有14口井因液量上升导致尾气排量大幅度提高,造成油井砂卡。以曙1-045-036井为例,该井本周期日产液量由27 t上升至43 t,日产油由5 t上升至14 t,随着液量的上升日排尾气量由 1 519 m3上升至 5 311 m3,油井采液强度过大,加剧了油井出砂程度。曙1-045-036井生产曲线见图2。

图1　曙1-38-52井生产曲线

图2　曙1-045-036井生产曲线

3　综合治理方案及效果评价

针对火驱出砂井带来的上述矛盾,通过积极转变思想观念,创新生产管理方法,从“焖、放、下、采”等关键节点入手,通过实施、评价、再实施,不断探索出一套适应火驱开发的出砂井管理对策[17]。

3.1　合理放喷方式

针对放喷难度大、时间长的问题,主要采用自制放喷流程,见图3。在放喷末期,实施油套同放,加快放喷速度,有效防止油井激动出砂,并为作业施工安全提供有力保障。共实施防喷74井次,平均单井放喷时间由 6 d 缩短至3 d,累计提高生产时率222 d,増油444 t。

图3　合理放喷方式示意图

3.2　精细管柱设计

由于尾气及出砂对油井生产造成影响[18-19],因此对火驱油井管柱设计实施“一井一策”,最大限度地满足生产需求。

当油井尾气量小于1 000 m3时,将泵深设计在油层顶部,并配合使用气锚,此类油井日排尾气量较小,利于沉砂,减少油井砂卡的概率。

当油井尾气量大于 1 000 m3小于 5 000 m3时,若油井供液能力较强,周期产液大于15 m3/d,可将泵深设计在油层顶部,并加装气锚,在防止砂卡的同时保证油井产能。否则,油井泵深应设计在油层中部,提高油井沉没度,避开主力产气层,减小尾气对泵效的影响,同时配套使用防砂泵,降低出砂影响。

当油井尾气量大于 5 000 m3时,应将油井泵深设计在油层中部并加装气锚,同时配套使用防砂措施。这类油井尾气量较大,上提泵挂易造成气锁,影响油井生产。

3.3　生产压差控制

3.3.1规范尾气排放,合理控制生产压差

开井当天尾气量控制在 5 000 m3以内,之后每日增加 1 000 m3,降低油井启动压差。在油井生产过程中详细观察油井日排尾气量变化情况,并对尾气流程安装自行研制的可调式多功能油嘴,发现尾气突增的油井时及时动态调控,控制尾气排放速度,防止砂卡。

3.3.2规范采液强度,合理控制生产压差

在规范尾气排放的同时对部分单向气窜井实施控液生产,并按尾气量状况分为A、B、C三类油井。

A类油井:尾气量大于 5 000 m3的油井,共有73口;

B类油井:尾气量在 1 000～5 000 m3的油井,共143口;

C类油井:其他不属于A、B类的油井,共有201口。

油井在下泵初期均采取低冲次开井,降低油井启动压差,生产平稳后(开井后2～3 d),根据油井分类及产量情况,适当调整油井参数:

A类油井尾气量较大,易出砂,生产时产量控制在10～15 m3/d;

B类油井产量控制在15～20 m3/d;

C类油井尾气量较小,日产液量控制在25 m3/d以内。

3.4　合理配套防砂措施

近年来对出砂较为严重的油井实施配套防砂措施,主要以高温固砂、化学防砂及人工井壁防砂为主,共实施各项防砂措施51口,但现有防砂措施存在较大问题,影响了防砂效果。其中高温固砂不适用于杜66块油藏,易造成油藏堵塞,而化学防砂效果较好,但有效期较短,仅一周期左右;人工井壁防砂有效期较长,可持续2～3周,但投入相对较大。

3.5　总体效果评价

实施后有效生产时间增加422 d,増油844 t,减少检泵作业40井次,取得较好效果[17-18]。

4　结论

1)随着火驱时间延长,尾气量的增加是导致油井出砂加剧的主要原因。

2)深入分析火驱出砂与尾气量的相关性,合理匹配焖、放、下、采四个环节是减少油井出砂的有效途径。

3)及时有效治理火驱出砂问题,保证火驱开发效果,增加油井有效生产时率,对老区稠油开发末期转变开发方式,推广应用新技术具有较大意义。

4)随着火驱规模不断扩大,新矛盾、新问题不断出现,相关技术的提升和改进对改善火驱开发效果尤为重要。