油气井筒出砂理论技术新进展

油气井筒出砂问题不仅仅出现在石油和天然气的生产过程中,海域天然气水合物(以下简称水合物)的开采和枯竭油气藏型储气库的运行同样伴随出砂导致的各种不利因素的影响。主要针对国内油气井筒出砂的研究现状进行三个层面介绍,分别为出砂的理论研究(宏观研究和微观研究)、出砂预测方法和出砂防治措施(机械挡砂、化学固沙、携砂管理和综合防砂)。通过研究分析业界专家的出砂理论和实验结果,结合具体的案例对油气井筒出砂研究存在的问题进行了归纳和总结。认为目前油气井筒出砂亟需解决的技术重点在枯竭油气藏型储气库注采井方面,同时要推动出砂技术与智能技术的结合,针对异常地层和复杂井况形成成熟的应对措施,提升单井产量和开采效率。通过本文的介绍可为井筒出砂的发展趋势和研究提供理论基础。

适度出砂携砂采油技术探析

砂岩油藏中出砂是不可避免的,出砂携砂采油可防粗砂出细砂,本文论述了出砂携砂采油生产方式的优点,调研了砂粒在井筒中的运移规律,给出颗粒在井筒中沉降速度的理论计算式,阐述了砂粒沉降速度与携砂最小速度之间的关系,得出了井筒最小携砂速度的确定需要借助室内实验对经验公式进行验证的结论。

延川南有效支撑压裂煤层气井出砂治理对策研究

随着延川南煤层气田开发方式的转变,特别是以“大排量、大液量、大砂量”为核心的有效支撑压裂工艺及配套快速排液制度的形成,煤层气井在排采过程中的出现了较为严重的出砂问题。为了解决出砂问题,对出砂原因进行了分析,从地层、井筒两方面开展了出砂治理对策研究,形成了纤维防砂、抽油泵分级排液、水力射流泵排液三种防砂工艺并进行了现场试验,结果表明,三种防砂工艺初步解决了有效支撑压裂煤层气井的出砂问题。

渤海蒸汽吞吐稠油油田出砂预测方法研究

渤海A油田采用蒸汽吞吐开发方式,地层埋深浅、易出砂,但对于注热条件下出砂机理认识不清,缺少出砂预测模型。为此,基于调研注热物理模拟实验,总结注热条件对防砂失效的影响规律,研究稠油油田热采井出砂机理。结合探井资料,采用经验法分析A油田出砂风险,考虑注热造成的岩石强度弱化、热应力效应以及循环注采造成的岩石损伤,建立了热采井多轮次蒸汽吞吐出砂预测模型,研究注热对出砂压差的影响。综合分析结果表明,循环注采造成的损伤主要发生在前几个轮次,并导致低强度储层段发生破坏,后续轮次的损伤速率较小且相对平稳。高温热蒸汽导致的强度损伤对出砂压差影响最大,其次是循环注采损伤,热应力效应影响最小。研究成果为该油田开发提供理论依据,并为海上类似稠油油田方案设计提供借鉴意义。

新疆MH气藏改建储气库交变注采出砂机制

新疆MH气藏经过多年衰竭式开采,为保障季节调峰需求,现将衰竭气藏改建储气库。受储气库交变注采的影响,注采气过程中储层易发生出砂,对储气库的运行及稳定具有一定的影响。针对储气库交变注采模式下的出砂机理,采用储层岩心开展物性、岩石力学与交变驱替实验,分析了岩心主要成分、胶结情况及力学性质,探究了生产压差、围压和交变注采过程对出砂的影响。实验研究结果表明,储层骨架间具有溶蚀绢化现象,黏土矿物中高岭石含量高,力学强度性质较弱,在储气库工况下有发生出砂的风险。在循环注采条件下,生产压差的增加促进了砂的产出,当生产压差超过6 MPa时,岩石处于临界出砂状态。围压的增加导致了出砂的提前,随着围压的升高,出砂量先增大后减少,孔隙通道的挤压是引发出砂量降低的主要因素。交变注采与常规采气相比,阶段出砂量呈现波浪式变化。多轮次交变注采引发的冲蚀过程和胶结疲劳破坏是加剧储气库出砂现象的主要因素。

海洋浅层气藏出砂原因和防砂技术研究

文章主要叙述了海洋浅层气储层出砂的概念及导致海洋浅层气井出砂的影响因素,分析了储层性质、生产因素和浅层气藏流体性质对出砂的影响。介绍了目前主要的出砂预测方法,列举出了现有常用的防砂方式,并指出了其优缺点。针对海洋浅层气藏开采防砂方式设计,分析了利用各种防砂方式需考量的因素。

南缘深层高温高压井出砂临界压差预测研究

深层超高压水平井出砂预测困难且针对性研究较少,难以制定合理有效的控砂和防砂措施,油田产量和经济效益受到较大的影响。综合考虑井筒内流体流动、高温差下井壁岩石的应力变化、流体渗流效应、地应力在井壁上的复杂分布、地层压力衰竭及水侵因素对出砂的影响,建立了适用于南缘深层高温高压井出砂临界压差的预测模型。分析表明,高生产压差是深井出砂的主导因素;高产造成的井筒与地层的温差会在井壁产生应力,影响井壁稳定性;生产后期地层孔隙压力下降会增大井筒周向应力,地层水侵会降低岩石强度,两者均会增大出砂风险;采用南缘实例井进行出砂压差验证后结果较吻合,研究成果可为类似深层高温高压井出砂临界压差预测和合理生产压差制定提供理论指导。

热采水平井出砂段套管变形及屈曲风险分析

针对储层出砂对热采井套管变形及稳定性影响的问题,开展了高温蒸汽对稠油储层岩石性质的影响试验;结合传热及热-固耦合理论,建立二维套管-水泥环-地层和三维套管屈曲模型,分析了注热过程中储层出砂对套管变形及屈曲的作用机理,并对比了不同出砂程度对套管变形和屈曲的影响规律。分析结果表明:储层出砂时,套管同时受热应力及周向非均匀地应力作用而产生内壁屈服,随着出砂区域增大,塑性变形逐渐增大;当出砂加剧导致地层亏空时,出砂段套管受储层岩石支撑作用减弱,注热形成的轴向热应力存在导致套管屈曲的风险;注入蒸汽温度为350℃条件下,地层亏空段小于3 m时套管没有屈曲风险;地层亏空段为4 m时,注热过程中套管轴向力达到临界屈曲载荷4 876.9 kN,对应临界屈曲温度为304.9℃,存在屈曲风险,且随着地层亏空段长度的增加,出砂段套管发生屈曲的临界载荷和对应温度均明显降低,屈曲风险加剧。研究结果可为热采井防砂设计及套管选型提供理论指导。

文昌油田新近系储层出砂临界压差预测与防砂参数设计

文昌油田新近系储层为软至中硬地层,地层孔隙压力为正常压力。通过拉伸破坏和剪切破坏2种机理分析,储层出砂临界压差为3~12 MPa。油田设计生产压差高于出砂压差下限,生产中存在出砂风险,且1 600 m以浅储层开采初期出砂可能性较高。为了保障油田安全开发,通过岩心实验确定新近系储层粒度分布特征和黏土矿物含量,依据防砂图版对珠江组储层防砂方式和防砂参数进行初选,并进行防砂模拟实验验证。实验结果表明:采用优质筛管独立防砂和管外砾石充填防砂均能满足海上油田防砂要求,相同防砂参数下,独立筛管防砂出口流量高于砾石充填防砂;相同防砂方式下,挡砂精度为105、127μm出口流量相差不大。参考防砂模拟实验结果,综合考虑文昌油田新近系储层出砂临界压差大小、粒度分布及黏土矿物含量,建议1 600 m以浅储层采用砾石充填防砂,砾石尺寸按照5倍地层砂粒度中值(d50)设计,筛管挡砂精度按d50平均值设计;1 600 m以深储层采用优质筛管独立防砂,挡砂精度按d50下限值设计。

迪那2凝析气田全生命开采周期纵横向出砂规律探索

塔里木油田迪那2凝析气田属于高温高压、低孔低渗、中—高胶结强度裂缝性砂岩气藏,具有低孔低渗特点,传统观点均认为该类型储层不存在出砂问题,但自2009年投产至今,21口井取到砂样,出砂情况普遍,已成为影响气田稳产的一个关键技术难题。为此,建立了多孔弹塑性3D出砂流固耦合模型,利用数值模拟方法,对迪那2气田开展全方位出砂量预测。研究表明:迪那2气田出砂过程可划分为少量出砂、出砂递增、出砂加剧及稳定出砂4个阶段;重度出砂区域在X-6、X-7、X-8井周围,出砂量从气田中部往四周逐步降低,重点出砂层位在库姆格列木群E_(1-2)km^(2)组。经现场实测数据验证,出砂量预测误差在15%以内,说明该出砂量预测方法具有实用性。该研究可为油田制订合理防砂对策和高效开发提供技术支持。

多元热流体开发稠油出砂机理及规律

以多元热流体吞吐开发为主要研究对象,结合多元热流体开发稠油时的储层特征,进行多元热流体岩心驱替地层模拟实验、空化水射流破岩实验等,发现多元热流体高温组分的溶蚀作用、气泡的空化作用、降黏作用以及多元热流体的组分变化都会导致储层出砂。进一步通过多组分多元热流体吞吐出砂模拟实验,发现焖井时间是影响出砂的主要因素。针对吞吐开发时的多轮次特点,进行了多轮次出砂模拟实验,随着吞吐轮次的变化,各因素对出砂的影响愈趋明显,即温度影响程度最强,注入速度次之,压力最弱。研究有利于指导精细化防砂,设定合理的生产开采制度,对延长油气井寿命和提升经济效益具有十分重要的作用。

MQ油田油井出砂原因分析与防砂对策研究

从地质因素、完井因素和生产因素等多角度分析了MQ油田出砂原因,对防砂治砂措施进行系统分类,重点介绍了形状记忆筛管防砂技术,科学分析防砂措施效果。现场试验表明:形状记忆筛管可以有效控制油井出砂,油井每米采液指数提高0.32m²/d/m,具有较好的应用前景。

超深高压砂岩气藏临界出砂压差预测

超深高压高产气藏开采过程中往往会面临严重的储层出砂问题,出砂会使砂埋井眼、冲蚀井下油套管柱和地面设备、造成气井减产甚至停产,严重时会导致气井报废。由于高地应力(高水平主应力差)、裂缝发育,气体流速较快等原因,超深高压气井出砂预测困难,常规油气井出砂预测方法适用性不强。以准噶尔盆地南缘区块高压高产砂岩气藏为研究对象,采用理论模型推导分析、数值模拟等手段重点开展高压高产气井出砂影响因素分析及预测方法研究。建立了超深高压气井射孔完井临界出砂压差预测模型,开展了模型适应性评价,验证了其预测精度。研究成果对后续南缘区块高压、高产气井制定安全生产制度具有重要指导意义。

枯竭油气藏储气库出砂机理及防砂研究进展

枯竭油气藏储气库出砂会导致储层损害、井下管柱磨蚀及地面辅助设备故障等危害,严重影响储气库安全运行和有效储气能力。本文从油气藏开发阶段与储气库运行阶段出砂的异同出发,调研分析了现有枯竭油气藏储气库出砂机理、临界出砂生产压差预测以及防砂工程措施,对储气库出砂研究进展进行分析总结,指出了现有研究的不足以及未来攻关的方向。

出砂井预测指标方法研究

随着油田持续开发生产,地层原始能量不断降低,致使油井内部的生产压差不断增大,最终出现油井出砂问题,造成油井产量下降、设备寿命降低、倒井等,影响开井时率和采收率。油井出砂问题受到地质条件、开采情况、人为因素等多方面的影响。文章主要针对正常生产的油井出砂风险预测指标及指标阈值进行分析研究,实现抽油机井生产过程中出砂风险评价,判断油井出砂概率。以期为技术人员提供智能分析技术手段,提前采取措施,延缓出砂现象的加剧,提高油井生产时率、延长油井寿命。

疏松砂岩出砂预测数值模拟方法可靠性分析

疏松砂岩出砂的准确预测对于防砂设计具有重要意义。通过研究有限元方法在出砂预测方面的不足,以及当前离散元方法在疏松砂岩出砂预测方面的研究进展,提出利用井筒内圆孔等效塑性应变并结合离散元方法的特点来进行出砂预测。结果表明:离散元方法的提出使得疏松砂岩储层在出砂预测方面的数值模拟精度进一步提高,并可从微观角度观察到疏松砂岩储层的出砂行为。

薄互层煤层气井出砂综合治理研究

煤层气井出砂(煤粉)问题制约煤层气井生产寿命,造成高额维修费用、产能降低,而薄互层煤层因为与围岩接触面积大,出砂(煤粉)问题突出。澳大利亚苏拉特盆地储层胶结疏松,煤/泥/砂岩夹层复杂,在统计井中,100%的生产井都有不同程度的出砂问题,其中33.5%出砂严重,修井作业频繁,开采成本居高。在系统分析苏拉特盆地储层特征、出砂特点和生产规律的基础上,根据颗粒沉降规律研究,结合出砂层位预测和防砂工艺优选,采用“膨胀式封隔器+盲管”与“螺杆泵+浆式转子+自动分流阀+钻穿套管鞋”结合的综合防排砂技术,阶段性地解决了苏拉特盆地煤系地层出砂问题。现场应用结果表明:该技术使得单井平均连续生产时间由275 d增至近400 d,降低修井频率近50%。

油井出砂原因及防砂技术研究

随着油田开发的逐步深入,开发方式的不断变化,油井出砂问题变得日益凸显,成为采油工艺技术亟待解决的问题。对油井出砂原因进行了分析,介绍了常用的油井防砂技术,最后对油井地层出砂防砂进行了探究,以期为相关人员提供参考。

页岩气井出砂主控因素分析及防治对策

随着地层压力逐渐降低,川渝地区页岩气田加密调整时,压裂返排出现支撑剂回流、返吐现象,一方面降低支撑裂缝的导流能力,另一方面支撑剂进入地面给设备带来冲刷损坏。为从源头上控制地层出砂,开展主控因素分析,为页岩气井立体防砂措施提供参考依据。通过改善支撑剂的铺置剖面,增加压裂液粘度、优化单段射孔簇数、加入纤维等优化措施,有效降低支撑剂回流风险。并对放喷测试制度进行优化调整,采用由小到大的油嘴顺序进行放喷。并针对不同程度出砂气井,形成“一井一策”差异化治理措施,提出旋流过滤式除砂器工艺,除砂器纵向上整体采用“内窄外宽”设计,有效避免堵塞缝腔,对粒径≥0.6 mm粉砂除砂效率达到98%。

四川盆地简阳—三台火山岩气藏出砂原因分析及防砂措施探索

四川盆地简阳—三台火山岩气藏排液测试期间地层出砂,导致测试管柱堵塞,需要探索适宜的防砂措施。因此,通过对气藏储层特点和单井出砂情况分析来寻找地层出砂原因;借鉴疏松砂岩的地层出砂预测方法,探讨火山岩气井排液测试期间的出砂可能性;优化排液测试期间油压控制等技术参数并开展现场试验,以评价技术措施的有效性。结果表明:①岩石黏土矿物含量高、胶结较弱、岩石强度不高、裂缝欠发育,排液测试期间井底流动压差过大超过出砂临界生产压差,诱发地层垮塌出砂;②基于测井资料的声波时差法和组合模量法可以定性预测简阳—三台火山岩气藏出砂难易程度,拉伸模型和经验模型公式可以较为方便地计算不同试油井段的临界出砂生产压差;③现场施工表明,阶梯式等压差控压放喷方法在排液测试期间能够有效削减地层出砂风险,是简阳—三台火山岩气藏探井试油的主要防砂手段。