一種稠油熱采井攜砂上返模型計算—以海上A油田D井為例

2015-10-21 00:58:29張玉久林濤譚帥

化工管理 2015年12期

張玉久林濤譚帥

(1.中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津300450；

2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津300452）

一種稠油熱采井攜砂上返模型計算—以海上A油田D井為例

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(1.中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津300450；

2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津300452）

稠油出砂問題一直困擾著稠油的開發，尤其是海上膠結疏松砂巖的稠油油田。海上稠油油田熱力吞吐采油后，注入的熱流體的熱量對砂巖的膠結產生了破壞，在吞吐后采油的過程中必然會造成出砂，如何控制出砂以延長稠油熱采的有效期、如何在目前老井的防砂方式下提高稠油熱采的效果，一直是困擾著熱采井產量的提高的問題，本文使用一種攜砂上返模型，以A油田D井為例計算了攜砂上返的臨界速度，控制臨界速度使油井有限出砂，保證稠油熱采的延續性，提高稠油熱采的效果。

海上油田；蒸汽吞吐；攜砂能力；稠油

渤海灣稠油油田膠結疏松，在熱力吞吐后極易出砂，為防止砂粒在井筒底部沉積，需研究砂粒在液體中的沉降規律，從而確定生產時的最低排量。不同粒徑范圍的砂粒，沉降雷諾數的范圍不同，則砂粒的沉降規律不同；液體的類型不同，砂粒的沉降規律亦不同；當液體粘度較小時，砂粒在其中的沉降雷諾數將遠遠大于1，用斯托克斯公式計算將帶來較大的誤差。因此計算顆粒在液體中的沉降速度時應考慮液體的類型及砂粒的大小［1］。

1　理論依據

在熱流體吞吐后，產出液的成分主要有氣體、產出水、產出油和產出砂。對于攜砂上返，氣體的影響因素較小，主要考慮混合液體粘度及砂粒粒徑的影響。

流體根據其流變特性可分為三大類：即牛頓流體、冪律流體和賓漢流體。根據兩相流理論，砂粒在牛頓流體、冪律流體及賓漢流體中不同沉降雷諾數范圍內的沉降規律不同，常用的斯托克斯公式僅適應于顆粒沉降雷諾數較小的情況；當砂粒較大、液體粘度較小時，用斯托克斯公式得出的計算值與實際值相差很大。本文利用的新推導公式所得的理論計算值與實測值的誤差較小，得出的砂粒沉降規律較為準確，可用于現場流體攜砂能力的研究。

本文利用修正的全井筒泡沫油流臨界攜砂流速理論計算模型［2］來計算臨界攜砂流速。

常規公式計算出的臨界攜砂流速往往小于實際攜砂流速，通過使用修正系數，準確地求取井筒臨界攜砂流速，如下式：

式中uoi為砂粒的上返速度，ρs為砂粒密度，dp為砂粒平均粒徑，ρoi為混合液密度，g為重力加速度，Cs為容積顆粒濃度，CD為球形顆粒的曳力系數，fw為管壁效應因子；2A油田概況

A油田位于渤海中部海域，屬于高粘重質油油田，是迄今為止中海油在油田開發中所面臨的最具挑戰性的稠油油田。截止到2007年7月，南區累計生產原油13.95×104m3，采出程度0.29%［3］.A油田是疏松砂巖稠油油田，膠結程度差，油井易出砂，最容易造成油層砂埋、油管砂堵［4］。對于熱采吞吐井，如被迫起出油管、沖洗砂埋地層，工作量大，容易造成冷傷害，使得注入的熱量不斷的損耗，恢復生產后達不到提高采收率的目的。

A油田的水質屬碳酸氫鈉型（NaHCO3），礦化度高，通過實驗測得D井的產出水的密度為0.988g/cm3，D井產出砂的粒徑分布如圖1所示。通過實驗測得D井的產出砂的密度為2.6706g/ cm3，砂粒平均粒徑0.25mm。