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机械充填防砂介质堵塞综合评价方法

2019-06-01梁磊

智富时代 2019年4期
关键词:综合分析堵塞评价方法

梁磊

【摘 要】绕丝充填为防砂工艺具有成本低廉、施工简单、成功率高、有效期长等优点,在各大疏松砂岩油藏得到应用。但是绕丝充填防砂在防砂初期产液迅速下降,分析由于防砂绕丝、充填层出现不同程度的堵塞,导致液量快速下降。目前绕丝充填工艺低液原因分析单一,本论文针对绕丝充填工艺挡砂介质堵塞机理进行综合分析评价,考虑多因素复合作用,提出绕丝充填堵塞评价综合方法。

【关键词】绕丝充填;堵塞;综合分析;评价方法

绕丝充填防砂采用下机械防砂管后进行匹配砾石充填,依靠绕丝管阻挡充填砾石,充填砾石层形成砂拱阻挡地层砂实现油井防砂生产,该防砂工艺具有适应性强、成本低廉、成功率高、周期长等优势,在各大疏松砂岩油田得到广泛应用。但是绕丝充填防砂初期产能迅速下降,关于下降的原因在学界已经得到广泛认识,一致认同由于机械管、充填层渗流能力在生产初期迅速堵塞导致产能下降。目前就堵塞机理分析及评价方法尚处于单一因素阶段,未综合考虑防砂管、充填层、近井地带在防砂、采油动态条件下地层砂、灰浆、原油黏糊等影响因素的综合分析评价方法。

针对评价结果确定各相干量占比关系,从定性或定量角度出发分析各因素占比及相关性,进行绕丝充填筛管堵塞动态综合评价。

一、试验评价分析

(一)充填砂分析

进行驱替试验后取出填砂管内充填砂,根据取出的砾石层及与未驱替砾石层对比可知。通过取出驱替后填砂管内砾石发现,砾石表面大部分呈黑褐色说明存在砾石层表面吸附稠油重质组分(沥青质)的现象。对取出砾石层观察发现,砾石层内存在大量未被水驱出的剩余油。由于稠油吸附作用,干净的石英砂一旦投产,有效渗透率会明显下降一部分。下降的幅度与原油粘度有关,进行堵塞渗透率计算时必须考虑此现象。

(二)编号J1实验结果分析

在70℃恒温条件下,对于充填砾石的填砂管依次使用清水、携砂液、地层水、稠油、清水驱替一定的时间,并实时记录驱替流量及驱替压差,计算渗透率变化,其流程如图1所示,其结果如图2、3所示。

图1 J1实验流程图

由图可知,填砂管砾石层初始渗透率为80μm2,压实稠油交替驱替试验结束后渗透率最后保持为约10-20μm2,渗透率降低了越80%。由曲线可知不同流体交换驱替时,压力不稳,计算渗透率波动较大;存在砾石层蹩压压实过程;存在明显的原油吸附过程,吸附后有效渗透率下降。

(三)编号T1、T2、T3实验结果分析

在70℃恒温条件下,对于充填砾石的填砂管依次使用清水、携砂液、稠油、清水驱替一定的时间,其中稠油驱替分别为2、3、5小时,并实时记录驱替流量及驱替压差,计算渗透率变化。

填砂管砾石层初始渗透率为85μm2,压实稠油交替驱替试验结束后渗透率最后保持为约10-20μm2,渗透率比约为15~20%。

(四)编号H1实验结果分析

在70℃恒温条件下,对于充填砾石的填砂管依次使用清水、携砂液、稠油+地层水、清水驱替一定的时间,其中稠油驱替5小时,并实时记录驱替流量及驱替压差,计算渗透率变化,填砂管砾石层初始渗透率为80μm2,压实稠油交替驱替试验结束后渗透率最后保持为约10-25μm2,渗透率比约为12~16%。通过对比可知,地层水+稠油混合驱替和交替驱替对砾石层渗透率的影响无明显差别。

(五)编号Tc1/2/3实验结果分析

在蒸汽吞吐过程中,地层温度不断呈周期性变化,因此温度不同,稠油对砾石层的堵塞能力也不相同,因此,通过改变实验温度50、90、120℃来验证在不同温度条件下砾石層的堵塞渗透率比变化规律。在相同流量情况下,原油粘度随温度降低而增大,流动阻力明显增大,在不同温度下实验渗透率变化不大,初始渗透率约约80μm2,最后均保持为约10-25μm2。

二、实验结果分析

(一)防砂后渗透率损失85%

有实验结果分析可知,砾石层堵塞后的渗透率为砾石层初始渗透率与堵塞渗透率比的乘积,并可以根据堵塞渗透率进行油井产能预测,因此渗透率比Kr是表征砾石层堵塞程度的评价指标。

砾石充填层的初始渗透率取决于砾石尺寸和生产压差。投产后干净砾石层在短期内被原油快速吸附,渗透率下降幅度可达吸附前80%以上,具体和原油粘度有关,之后随着生产继续逐步被进一步堵塞。

(二)渗透率受多因素综合影响

综合堵塞系数Xs是通过对细质粉细砂含量Rf;粘土泥质含量Rv;砾砂中值比GSR;原油粘度Uo;胶质沥青质含量Rc;聚合物含量Rpo;出砂强度Qs;流速/产液强度Ql;生产时间t进行分析得出权重系数和堵塞影响系数并进行实验拟合得到的,表达式如下所示。

根据实验结果分析,影响挡砂介质堵塞程度的因素主要包括:a. 生产时间T;b.粉细砂含量Rf;c. 泥质含量Rv;e. 砾砂中值比GSR/WSR(筛管);f. 原油粘度Uo;g. 胶质沥青质含量Rc;h. 聚合物含量 Rpo;i. 出砂强度Qs ;j. 流速/产液强度Ql。

通过实验结果及数学拟合,建立两者之间的定量关系经验模型,如下所示。

式中,Kr为介质堵塞渗透率比,无因此;Ar、Br为实验拟合系数,无因次变量;t为生产时间,d;Xs为综合堵塞系数,无因次变量。

(三)堵塞发生于早期

根据实验数据建立了防砂介质堵塞渗透率与时间、地质条件、生产参数之间的定量经验关系;防砂井挡砂介质堵塞主要发生在防砂后投产早期;投产后砾石层渗透率急剧下降然后趋于平稳;堵塞周期和最终堵塞程度取决于流体粘度、细砂/泥质含量、产量、稠油/聚合物含量、砾砂比(GSR)增加、产液强度。一般堵塞程度可达80%以上。

【参考文献】

[1]刘春苗等,砾石充填防砂砾石尺寸设计方法述评与对比分析,承德石油高等专科学校学报,2011.13.

[2]董长银等,机械防砂筛管挡砂层堵塞机理及堵塞规律实验研究,中国石油大学学报,2011.35.

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