克拉瑪依油田九8區稠油防砂配套技術應用

王振明

新疆油田新港公司，新疆克拉瑪依 834000

克拉瑪依油田九8區齊古組淺層稠油油藏位于九區西北部[1-3]，油藏中部平均埋深約170 m，平均有效厚度14.3 m。膠結類型為孔隙接觸式，膠結物類型以泥質為主，油層結構疏松，儲層巖性以中細砂巖為主，粗砂巖、含礫砂巖和砂礫巖次之，碎屑顆粒粒徑一般0.05～15 mm之間，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。油層易汽竄、出砂，常規開采產量低，經濟效益差[4-5]。為了提高區塊開采效果、提高儲量的動用程度，筆者優選防砂工藝,制定了一系列補孔、解堵、防膨、抽稠的綜合治理工藝措施，在現場應用中取得了良好效果。

1 防砂配套技術的應用

針對稠油出砂油藏防砂中存在的易造成油層傷害、防砂管堵塞、成功率低問題，經調研與論證，確定了以油層保護、油層處理、防砂工藝改進等為研究重點，初步制定優化射孔參數，采用抽汲、混排或氣舉解堵工藝，排除井筒周圍的泥漿污染和黏土礦物，采用活性降黏劑降低井筒附近稠油區原油黏度，水平井防砂管采用耐高溫、抗腐蝕、過濾精度高、泄油面積大的精密微孔濾砂管管內礫石充填防砂[6-7]，防砂工藝采用高壓充填或熱采丟封管柱。

1.1 射孔參數的優化

稠油出砂油藏在常規射孔上要求大孔徑、高孔密、高深度、泄油面積大，不重復射孔，有利于防砂措施。結合稠油油藏射孔彈的應用，利用“射孔優化設計軟件”和生產實際數據對YD102、YD127、YD89 3種射孔槍彈進行優化選擇，根據計算結果確定相應的射孔參數：127槍，127彈，16孔/m。水平井采用定向射孔工藝，下相位180°，4排布孔，127槍，127彈,孔密16孔/m，防止水平段上部地層坍塌出砂。

1.2 排除近井地帶污染

射孔后，下抽汲管柱，直井選用混氣排液或氣舉的方式；水平井選用抽汲排液，防止壓差過大造成地層坍塌。再利用防膨液或低密度鹵水將井筒沖洗干凈，為防止起管柱過程中地層吐砂，防砂管柱下不到位，采取邊起邊灌防膨液，保持地層壓力平衡。

1.3 井筒附近稠油降黏

根據九8區齊古組淺層稠油特點，通過多次室內試驗，自主研究了活性稠油降黏劑，其主要物質組成為甲基丙烯酸十八酯、二乙烯丙苯和乙酸乙烯酯，現場使用降黏率可達85%。活性降粘劑對稠油具有很好的適應性，降黏率高，防止黏土膨脹，不會造成油層二次傷害，一般處理半徑1.5 m，確保開井后油流暢通，有利于井筒遠處的稠油向井底流動。

1.4 管內礫石充填防砂

1.4.1工藝原理

該項技術是將不銹鋼繞絲篩管下入油層部位，再在篩管環空內充填高質量、高滲透的石英礫石，形成充填礫石阻擋地層砂、篩管阻擋礫石的多級擋砂屏障，達到油井防砂的目的。該工藝具有對油層傷害小，防砂后油井產量高，防砂效果好等優點。

1.4.2工藝管柱及特點

水平井管內礫石充填工藝管柱由充填工具、水平井繞絲篩管、絲堵等組成。具有以下特點： 充填層滲透性好，產生的附加壓降小，能最大程度發揮水平井產能；克服了濾砂管因粉細泥質砂堵塞而使油井產能下降的問題，通過配合前期油層處理,使油井長期穩產高產；采用一次管柱完井技術，施工周期短；工具性能可靠，完全能滿足各類水平井礫石充填的要求。

2 稠油開發配套技術探討

2.1 注汽井防砂工藝探討

2.1.1不動管柱二次充填工藝

熱采注汽井上[8-10]，第一級擋砂屏障受外來高速注入的蒸汽、注汽前擠注熱采處理藥劑作用力，其遭受破壞的機率更高、更迅速；在回采過程中，充填礫石、地層砂與黏土顆粒組成的混合物被地層流體攜帶進入井筒，堵塞防砂通道，導致滲流阻力增大，嚴重地響了注汽后油井的產能。

治理方案：1)起防砂管柱重新防砂。投資大，占井周期長，注汽井熱損失大，作業成本高。2)不動防砂管柱二次充填防砂。在現有管柱條件下，下專用工具重新打開充填工具通道擠壓充填人工砂，該工藝克服了第一套方案的缺點。施工工藝見圖1。

圖1 不動管柱二次充填施工工藝

2.1.2二步法防砂工藝

對于稠油熱采井充填礫石流失的情況，采用地層分段預充填高溫涂料砂和石英砂，利用高溫涂料砂封口，提高砂墻的穩定性；井筒再采用循環充填二次防砂工藝，防止注汽過程中套管內的人工擋砂屏障流失。

2.2 前期注入CO2，改善蒸汽吞吐效果

CO2吞吐與蒸汽吞吐配合應用[11-12]，工藝相對簡單，見效快，所以這種方法在國內如勝利、中原、遼河等應用的較多,積累了寶貴的經驗。

CO2吞吐采油機理比較復雜，CO2吞吐作為一種增產措施,除了有利于提高采油速度和采收率之外,CO2還與原油作用,破壞原油中的膠質、瀝青質等重質組分的溶解平衡,降低油層的滲透率。

在吞吐過程中，其增油機理[13]主要體現在以下幾個方面:

1)膨脹機理。原油溶解CO2后，由于隨著注入體積的增加和地層溫度的上升，使地下原油體積不斷膨脹，使孔隙壓力升高，不但增加了地層的彈性能量，也極大降低了原油流動過程中毛管阻力和滲流阻力，有利于膨脹后剩余油脫離地層水及巖石表面的束縛，變成可動油，從而增加油井產量。

2)降黏機理。在注入CO2吞吐開發過程中，將CO2注入油層后，在地層溫度及注汽溫度下，CO2快速氣化，且極易溶于原油，并能大幅降低原油黏度。

3)降低油水界面張力。CO2在油中溶解度比水中的大3～9倍。水中CO2促使巖石顆粒表面的油膜破裂并沖洗，同時又盡可能保護注水膜。因此，當油水界面張力(σ)很小時，積聚的殘余油滴在孔隙通道內自由移動，提高油相滲透率；由于注入CO2后，油水界面張力降低，使原油和水的流度趨于接近，改善了油水流度比，提高了原油采收率。

4)改善儲層滲透率。CO2溶于水后略呈酸性，與地層基質相應地發生反應，酸解一部分雜質，尤其在碳酸鹽巖中能將部分巖石溶解，生成易溶于水的碳酸氫鹽，提高碳酸鹽巖層的滲透性。另外，在CO2注入和返排過程中，在一定壓差下，一部分游離氣對油層的堵塞物具有較強的沖刷作用，可有效疏通因二次污染造成的地層堵塞。

5)萃取和汽化原油中輕質烴。輕質烴與CO2間具有很好的互溶性，當壓力超過一定的值(此值與原油性質及溫度有關)時，CO2能使原油中的輕質烴萃取和汽化，這種現象對稀油表現得尤為突出。脫氣原油注CO2后閃蒸實驗結果見表1。

表1 脫氣原油注CO2后閃蒸實驗結果

從表1可見，當溶于原油中CO2越多，浸泡時間越長，閃蒸后原油中瀝青質含量越高，這說明原油中越來越多的輕質組分被CO2萃取和汽化。

6)減小原油密度。CO2溶于原油后，減小了原油密度，使原油易流動；原油中溶解CO2后，原油密度變小，使重力對原油的影響變小，原油易沿壓差方向流向井底。因此，使CO2吞吐在稠油油田、斷塊油田、高含水油田得到了越來越廣泛的應用。CO2吞吐與空白注汽對比見表2。

表2 CO2吞吐與空白注汽對比

從表2看出，只采取空白注汽不能有效開采油層深部原油，波及面積小，利用率低；而采用蒸汽輔助CO2化工措施能夠在高溫蒸汽的前沿對地層進行預處理，提高蒸汽吞吐的實施效果，降低蒸汽的熱損耗，增加蒸汽的掃油面積。

采取CO2吞吐采油，能夠降低原油黏度，提高原油的流動性，同時膨脹原油體積，將殘余油從孔隙體積中排出，利于油層深部原油的開采，減少殘余油，增加油井的排液量，提高了蒸汽吞吐效果。而對于不能采取正常注汽的低產油井，實施CO2采油技術是提高油井產量的有效途徑。為進一步提高措施效果，下一步還可采取在CO2前注入磺酸鹽助排劑，再進行蒸汽吞吐，可更有效地對油層深部的原油進行開采，提高措施效果。

3 結論

1)射孔參數優化、近井排空技術、井筒降黏通過優化配套，完全能適應稠油出砂區塊直井、水平井的冷采或蒸汽吞吐。

2)通過試驗應用，九8區齊古組淺層稠油出砂油藏管內礫石充填防砂工藝具有對油層傷害小，防砂后油井產量高，防砂效果好等優點。

3)不動管柱二次充填工藝具有不用起井下防砂管柱、投資小，占井周期短，注汽井熱損失小，作業成本低的優點，現場實施效果明顯。

4)CO2具有降低原油黏度、補充地層能量、解堵等特點，可作為蒸汽吞吐預處理劑使用。

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