梁磊
【摘 要】繞絲充填為防砂工藝具有成本低廉、施工簡單、成功率高、有效期長等優(yōu)點,在各大疏松砂巖油藏得到應用。但是繞絲充填防砂在防砂初期產(chǎn)液迅速下降,分析由于防砂繞絲、充填層出現(xiàn)不同程度的堵塞,導致液量快速下降。目前繞絲充填工藝低液原因分析單一,本論文針對繞絲充填工藝擋砂介質(zhì)堵塞機理進行綜合分析評價,考慮多因素復合作用,提出繞絲充填堵塞評價綜合方法。
【關(guān)鍵詞】繞絲充填;堵塞;綜合分析;評價方法
繞絲充填防砂采用下機械防砂管后進行匹配礫石充填,依靠繞絲管阻擋充填礫石,充填礫石層形成砂拱阻擋地層砂實現(xiàn)油井防砂生產(chǎn),該防砂工藝具有適應性強、成本低廉、成功率高、周期長等優(yōu)勢,在各大疏松砂巖油田得到廣泛應用。但是繞絲充填防砂初期產(chǎn)能迅速下降,關(guān)于下降的原因在學界已經(jīng)得到廣泛認識,一致認同由于機械管、充填層滲流能力在生產(chǎn)初期迅速堵塞導致產(chǎn)能下降。目前就堵塞機理分析及評價方法尚處于單一因素階段,未綜合考慮防砂管、充填層、近井地帶在防砂、采油動態(tài)條件下地層砂、灰漿、原油黏糊等影響因素的綜合分析評價方法。
針對評價結(jié)果確定各相干量占比關(guān)系,從定性或定量角度出發(fā)分析各因素占比及相關(guān)性,進行繞絲充填篩管堵塞動態(tài)綜合評價。
一、試驗評價分析
(一)充填砂分析
進行驅(qū)替試驗后取出填砂管內(nèi)充填砂,根據(jù)取出的礫石層及與未驅(qū)替礫石層對比可知。通過取出驅(qū)替后填砂管內(nèi)礫石發(fā)現(xiàn),礫石表面大部分呈黑褐色說明存在礫石層表面吸附稠油重質(zhì)組分(瀝青質(zhì))的現(xiàn)象。對取出礫石層觀察發(fā)現(xiàn),礫石層內(nèi)存在大量未被水驅(qū)出的剩余油。由于稠油吸附作用,干凈的石英砂一旦投產(chǎn),有效滲透率會明顯下降一部分。下降的幅度與原油粘度有關(guān),進行堵塞滲透率計算時必須考慮此現(xiàn)象。
(二)編號J1實驗結(jié)果分析
在70℃恒溫條件下,對于充填礫石的填砂管依次使用清水、攜砂液、地層水、稠油、清水驅(qū)替一定的時間,并實時記錄驅(qū)替流量及驅(qū)替壓差,計算滲透率變化,其流程如圖1所示,其結(jié)果如圖2、3所示。
圖1 J1實驗流程圖
由圖可知,填砂管礫石層初始滲透率為80μm2,壓實稠油交替驅(qū)替試驗結(jié)束后滲透率最后保持為約10-20μm2,滲透率降低了越80%。由曲線可知不同流體交換驅(qū)替時,壓力不穩(wěn),計算滲透率波動較大;存在礫石層蹩壓壓實過程;存在明顯的原油吸附過程,吸附后有效滲透率下降。
(三)編號T1、T2、T3實驗結(jié)果分析
在70℃恒溫條件下,對于充填礫石的填砂管依次使用清水、攜砂液、稠油、清水驅(qū)替一定的時間,其中稠油驅(qū)替分別為2、3、5小時,并實時記錄驅(qū)替流量及驅(qū)替壓差,計算滲透率變化。
填砂管礫石層初始滲透率為85μm2,壓實稠油交替驅(qū)替試驗結(jié)束后滲透率最后保持為約10-20μm2,滲透率比約為15~20%。
(四)編號H1實驗結(jié)果分析
在70℃恒溫條件下,對于充填礫石的填砂管依次使用清水、攜砂液、稠油+地層水、清水驅(qū)替一定的時間,其中稠油驅(qū)替5小時,并實時記錄驅(qū)替流量及驅(qū)替壓差,計算滲透率變化,填砂管礫石層初始滲透率為80μm2,壓實稠油交替驅(qū)替試驗結(jié)束后滲透率最后保持為約10-25μm2,滲透率比約為12~16%。通過對比可知,地層水+稠油混合驅(qū)替和交替驅(qū)替對礫石層滲透率的影響無明顯差別。
(五)編號Tc1/2/3實驗結(jié)果分析
在蒸汽吞吐過程中,地層溫度不斷呈周期性變化,因此溫度不同,稠油對礫石層的堵塞能力也不相同,因此,通過改變實驗溫度50、90、120℃來驗證在不同溫度條件下礫石層的堵塞滲透率比變化規(guī)律。在相同流量情況下,原油粘度隨溫度降低而增大,流動阻力明顯增大,在不同溫度下實驗滲透率變化不大,初始滲透率約約80μm2,最后均保持為約10-25μm2。
二、實驗結(jié)果分析
(一)防砂后滲透率損失85%
有實驗結(jié)果分析可知,礫石層堵塞后的滲透率為礫石層初始滲透率與堵塞滲透率比的乘積,并可以根據(jù)堵塞滲透率進行油井產(chǎn)能預測,因此滲透率比Kr是表征礫石層堵塞程度的評價指標。
礫石充填層的初始滲透率取決于礫石尺寸和生產(chǎn)壓差。投產(chǎn)后干凈礫石層在短期內(nèi)被原油快速吸附,滲透率下降幅度可達吸附前80%以上,具體和原油粘度有關(guān),之后隨著生產(chǎn)繼續(xù)逐步被進一步堵塞。
(二)滲透率受多因素綜合影響
綜合堵塞系數(shù)Xs是通過對細質(zhì)粉細砂含量Rf;粘土泥質(zhì)含量Rv;礫砂中值比GSR;原油粘度Uo;膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量Rc;聚合物含量Rpo;出砂強度Qs;流速/產(chǎn)液強度Ql;生產(chǎn)時間t進行分析得出權(quán)重系數(shù)和堵塞影響系數(shù)并進行實驗擬合得到的,表達式如下所示。
根據(jù)實驗結(jié)果分析,影響擋砂介質(zhì)堵塞程度的因素主要包括:a. 生產(chǎn)時間T;b.粉細砂含量Rf;c. 泥質(zhì)含量Rv;e. 礫砂中值比GSR/WSR(篩管);f. 原油粘度Uo;g. 膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量Rc;h. 聚合物含量 Rpo;i. 出砂強度Qs ;j. 流速/產(chǎn)液強度Ql。
通過實驗結(jié)果及數(shù)學擬合,建立兩者之間的定量關(guān)系經(jīng)驗模型,如下所示。
式中,Kr為介質(zhì)堵塞滲透率比,無因此;Ar、Br為實驗擬合系數(shù),無因次變量;t為生產(chǎn)時間,d;Xs為綜合堵塞系數(shù),無因次變量。
(三)堵塞發(fā)生于早期
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立了防砂介質(zhì)堵塞滲透率與時間、地質(zhì)條件、生產(chǎn)參數(shù)之間的定量經(jīng)驗關(guān)系;防砂井擋砂介質(zhì)堵塞主要發(fā)生在防砂后投產(chǎn)早期;投產(chǎn)后礫石層滲透率急劇下降然后趨于平穩(wěn);堵塞周期和最終堵塞程度取決于流體粘度、細砂/泥質(zhì)含量、產(chǎn)量、稠油/聚合物含量、礫砂比(GSR)增加、產(chǎn)液強度。一般堵塞程度可達80%以上。
【參考文獻】
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