STARSE防砂控水完井新技术交流(会议-).ppt

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1、思达斯易能源技术有限公司 集石油工具研发、产品制造、技术服务和资源投资为一体的集团公司 公司下设多个子公司，生产基地上海和浙江温州，公司规模近千人。 石油机械设备、井下工具、仪器仪表制造及钻完井技术服务 可为中石油、中石化、中海油及国内外各大油田公司提供油田专业工具和先进的技术服务 我国疏松砂岩油气藏分布广泛，油气井出砂已经成为困扰疏松砂岩油气藏开发和提高开采速度的主要障碍。 油气井出砂的本质是由于地质条件、开采方式以及措施作业等各种综合因素造岩石结构变化，导致地层砂散或脱落砂被产出流体携带进入井筒或地面，其危害表现在： - 对油气产能的危害； - 对地层的危害； - 对井筒举升设备的危害；

2、- 对地面设备的危害； 井筒积砂接箍磨损1、防砂的基本准则防砂的基本准则 STARSE油气井防砂基本准则是将防砂工程作为一个系统工程来管理从地质、油藏的分析入手从地质、油藏的分析入手结合钻井、完井结合钻井、完井生产地面流程设备生产地面流程设备生产管理制度生产管理制度防砂效果最佳化、防砂效果最佳化、产能最大化产能最大化Cap rock(盖层)气油烃源岩水2、宏观方面，防砂重点考虑以下五方面宏观方面，防砂重点考虑以下五方面: :- - 油油/ /气井性质：油井还是气井气井性质：油井还是气井- - 开采方式：选择多层开采还是单层多油组开采开采方式：选择多层开采还是单层多油组开采 - - 完井工艺：砾

3、石充填还是单独下筛管完井完井工艺：砾石充填还是单独下筛管完井- -油藏保护：钻完井液体系、是否替浆和清除泥饼油藏保护：钻完井液体系、是否替浆和清除泥饼- - 防砂的理念：产能最大化还是防砂最大化防砂的理念：产能最大化还是防砂最大化3、 微观方面，防砂从地质、油藏各细节入手，对各个环微观方面，防砂从地质、油藏各细节入手，对各个环节进行综合的分析及研究节进行综合的分析及研究地层砂粒度分析地层砂粒度分析 - - 地层渗透率地层渗透率地层孔隙度地层孔隙度 - - 油层粘度油层粘度油藏温度油藏温度 - - 地层压力地层压力地层水性质地层水性质 - - 泥质含量泥质含量钻、完井液体系钻、完井液体系 - -

4、 临界生产压差临界生产压差 dp=fdp=f（ d d ， C C， S S， ，P P，Q Q ，L L ，W W ）d 地层砂等级含量； C 不均匀程度 d40/d90； S 不同完井工艺预测的污染程度； 地层原油粘度； 孔隙度； 地层应力； Q 临界产量； P 临界生产压差； L 泥质含量； W 边、底水、注入水修正系数；4、防砂经验公式防砂经验公式防砂模拟试验CFD11-1-井 挡砂精度分析 CFD11-1CFD11-1井井粒度分析：d50分布范围39 um288 um，d50平均 值为137um。油藏特征：泥质含量较高14%，原油粘度350.4cp， 孔隙度18%36%，渗透3001

5、8000md。完井方式：砾石充填防砂，砾石尺寸为2040目。5、系统防砂系统防砂案例之一案例之一 筛管挡砂孔径设计筛管挡砂孔径设计-地层具有高孔渗高泥质含量细粉砂较多的特点，d50小于100um的砂粒占到44%，从防砂角度出发 可选择筛管防砂孔径dp=(1.21.7)d50=150200um。- 原油粘度大，流动阻力大，容易在筛管表面形成泥饼、结垢，影响油井产能，以适度防砂的思路，筛管孔径可放宽一个等级。-该井为砾石充填完井，砾石砂桥可阻挡部分细砂，小于50 um的粉砂随液流产出。 综合上述各项因素，为保证防砂的有效性，降低筛管表面污染，解放油井产能，推荐筛管防砂孔径为200250um。PY3

6、0-1挡砂精度分析 Y30-1Y30-1气田气田粒度分析：SB18.5层位：d50在158283m的范围 内，平均值为243.33m；油藏特征：地层岩性为细砂岩-中砂岩，以中细砂为主， 地面凝析油比重0.781g/cm3，粘度0.50 0.51mPa.s（50） 完井方式： 优质筛管完井5、系统防砂案例之二系统防砂案例之二筛管挡砂孔径设计筛管挡砂孔径设计地层岩性为细砂岩-中砂岩，以中细砂为主，孔隙类型以粒间溶孔为主，地层砂分布范围广。 CH4含量：85.6-89.81 mol%，气油比：20758m3/m3气水比：31-5394 m3/m3 胶质、沥青质含量1.12%1.34%，地面凝析 油比

7、重为0.781g/cm3，凝析油粘度0.500.51mPa.s（50） 胶结物和泥质含量不高，气井应着重考虑筛管过滤介质的冲蚀，可考虑适当调小筛管的挡砂精度，建议防d75 d80之间，即100-125m。 气井设计产能高，为保护筛管过滤介质，投产初期应保持较小生产压差，待筛管表面形成砂桥后再提高压差。根据我公司防砂理论和多年实践经验，设计dp=ndS=100-125um （筛管挡砂精度100um, n孔径修正系数取1）该气井正常生产两年多， 目前日产60多万方。SB18.5 粒径与井深关系曲线0501001502002503002710271227142716271827202722井深（m）

8、d50粒径（m）思达斯易能源技术有限公司 1 1、STARSE STARSE 完井新工艺来自于与完井新工艺来自于与油藏特点油藏特点的紧密结合的紧密结合 （1）精细刻画了油藏孔渗物性与变密度设计。 （2）合理分析及回避了井轨迹与油水界面造成的影响。 （3）中心油管改变了压差分布，消除了水平井根部易出水现象。 （4）人为制造了隔板夹层效应。中心油管改变井筒压差油藏与完井分油藏与完井分析析控水技术控水技术2 2、STARSESTARSE 特色工具特色工具使完井工艺进一步提升使完井工艺进一步提升- 内置洗井密封装置；内置洗井密封装置；-通过机械或液压打开球阀；通过机械或液压打开球阀；- 插入洗井管柱时

9、，顶开球阀，可实现正、反循环洗井；插入洗井管柱时，顶开球阀，可实现正、反循环洗井；-可实现隔离密封、洗井一体功能；可实现隔离密封、洗井一体功能；-能实现自动灌液功能，节省作业时间；能实现自动灌液功能，节省作业时间；-自动灌液时，井液不经过筛管，避免污染筛管；自动灌液时，井液不经过筛管，避免污染筛管；-可实现大排量洗井，提高了作业效率，节省了成本；可实现大排量洗井，提高了作业效率，节省了成本；双向洗井装置精心研发的精心研发的特色工具特色工具3 3、STARSESTARSE 完井一体化设计完井一体化设计是多项技术、理念与特色工具的有机融合是多项技术、理念与特色工具的有机融合 洗井、防砂、控水、产油

10、一体化设计；洗井、防砂、控水、产油一体化设计； 融合了多个特色的产品工具；融合了多个特色的产品工具； 管柱结构简单，作业程序简洁，降低完井成本管柱结构简单，作业程序简洁，降低完井成本防砂管柱下入安全防砂管柱下入安全, ,丢手可靠丢手可靠; ; 均衡均衡/ /变密度完井实现了有效控水；变密度完井实现了有效控水；技术技术+理念理念+工具工具 完井一体化完井一体化思达斯易能源技术有限公司 完井新工艺完井新工艺 技术背景技术背景 控水增油技术控水增油技术 典型案例典型案例底水油田开发中普遍存在的难题底水油田开发中普遍存在的难题- -快速水淹快速水淹 世界范围内底水油藏数目非常巨大，储量丰富，底水油藏开

11、发所面世界范围内底水油藏数目非常巨大，储量丰富，底水油藏开发所面临的一个普遍和最大问题就是底水锥进和生产井含水率快速上升、油层临的一个普遍和最大问题就是底水锥进和生产井含水率快速上升、油层过早水淹，过早水淹， 其危害表现为：其危害表现为： （1 1）日产油量急剧下降，减缓了单井采油速度；）日产油量急剧下降，减缓了单井采油速度； （2 2）油层内大量死油开采不出来，降低了采收率和经济效益；）油层内大量死油开采不出来，降低了采收率和经济效益； （3 3）注入水沿高渗透带突进，一方面造成局部油层水淹，另一方面）注入水沿高渗透带突进，一方面造成局部油层水淹，另一方面使其他油层注水不见效果，降低了水驱油

12、的波及效率。使其他油层注水不见效果，降低了水驱油的波及效率。 （4 4）巨大的采液量，增加了能耗，降低了地层能量，补充注水井耗）巨大的采液量，增加了能耗，降低了地层能量，补充注水井耗费巨大。费巨大。 XTKD32P2XTKD32P2生产层位生产层位6 65 5层，位于砂体中部，层，位于砂体中部，砂体底部存在底水，投产初期产油达砂体底部存在底水，投产初期产油达18t/d18t/d，后，后期受到水锥进影响，含水短期爆发式上升，含期受到水锥进影响，含水短期爆发式上升，含水由初期的水由初期的40%40%快速增长为到快速增长为到89%,89%,产油也递减产油也递减为为4.3t4.3t/d，短期产量递减率

13、达，短期产量递减率达76%76%。KD32P2KD32P2井位图井位图XTKD32P2实射实射1545.09-1644.9（99.81）KD32P2测井曲线测井曲线KD32P2井井SNP测井成果图测井成果图水平井挖潜薄层稠油油藏案例水平井挖潜薄层稠油油藏案例有效厚度有效厚度4.54.5米米GD9-P6GD9-P6井井位示意图井井位示意图GD9-P6生产曲线生产曲线GD9-P6GD9-P6井生产井生产4 42 2层，油层平均厚度层，油层平均厚度4.54.5米，米，B B靶点接近油层尖灭线，砂层厚度靶点接近油层尖灭线，砂层厚度3.53.5米，米，有效厚度仅有效厚度仅3 3米。水平井投产后日产油能力

14、米。水平井投产后日产油能力1010吨，含水吨，含水56.6%56.6%，由于没受水锥进水淹的，由于没受水锥进水淹的影响，该井含水增长缓慢，日产油是邻井正影响，该井含水增长缓慢，日产油是邻井正常生产时的两倍，且长期稳产常生产时的两倍，且长期稳产，效益良好。效益良好。 （1）酸化压裂措施，由于喷挤酸化液压力过大，造成油层裂缝增多，从而发生水串。 （2）开发方案和开采措施，注采系统完善程度和注水方式等不当原因。 （3）由于油层物性非均质性，使水在纵向和横向上推进不均匀，造成油井过早水淹。 微地震非均质储层水驱前缘监测微地震人工裂缝监测水平井储层非均质性促使油水界面局部快速锥进水淹裂缝走向裂缝走向注水

15、运移通道注水运移通道水平井流体流动状态水平井流体流动状态1 1、无机沉淀型调剖技术、无机沉淀型调剖技术2 2、聚合物凝胶类调剖技术、聚合物凝胶类调剖技术3 3、颗粒类调剖技术、颗粒类调剖技术4 4、泡沫调剖技术、泡沫调剖技术1 1、机械卡堵水技术、机械卡堵水技术2 2、化学堵水技术、化学堵水技术缺点（1）前期确定出水层位困难，费用高。（2）后期堵水作业周期长、停产损失代价大、施工及材料费用昂贵。（3）效果稳定性差，所做的一切大多都是水淹后的“补救”措施，机械封隔堵水封杀了部分仍有产油能力的油层，降低渗透率法堵水剂常常对高渗透地层堵水效果和耐冲刷性差，在低渗透地层中，由于堵水剂调配的不当容易造成

16、堵塞甚至永久性封堵损毁油层的风险，且解堵困难。目的目的: :启动低渗透层启动低渗透层, ,增大注水波及效率增大注水波及效率目的目的: :抑制高渗透层出水能力抑制高渗透层出水能力一个优质产品一个优质产品+一项优化完井方案一项优化完井方案=一个新的控水技术一个新的控水技术STARSE控水技术控水技术控水产品控水产品(特殊筛管、封隔器特殊筛管、封隔器)变密度与均衡式完井控水技术变密度与均衡式完井控水技术地质分析地质分析油藏储层预测油藏储层预测油藏数值模拟油藏数值模拟 思达斯易能源技术有限公司 完井新工艺完井新工艺 技术背景技术背景 控水增油技术控水增油技术 典型案例典型案例 SR-Equalres筛

17、管筛管主体结构主体结构内流控制部分（内流控制部分（ICD）基管过滤部分过滤部分1、 SR-Equalres筛管筛管调压控水机理调压控水机理 流体通过导流盘交错排列的环形过流槽产生流体通过导流盘交错排列的环形过流槽产生 1 级压力降；级压力降； 流体通过导流孔和节流孔形成的长条孔产生流体通过导流孔和节流孔形成的长条孔产生 2 级压力降；级压力降； 通过旋转均衡盘来选择流体通过的节流孔的数量产生通过旋转均衡盘来选择流体通过的节流孔的数量产生 3 级压力降。级压力降。1级级2级级3级级内流控制部件（内流控制部件（ICD）流动特征流动特征“管流管流” SR-Equalres筛管筛管 ICD ICD控水

18、的另外一个关键技术是控水的另外一个关键技术是需要把不同渗透性油层进行有效分需要把不同渗透性油层进行有效分隔，形成独立压力仓，然后利用隔，形成独立压力仓，然后利用SR-SR-EqualresEqualres筛管变化进行调控。筛管变化进行调控。 膨胀橡胶封隔器膨胀橡胶封隔器n 遇水遇油膨胀橡胶封隔器遇水遇油膨胀橡胶封隔器lOSR系列系列 在井下遇油或油基泥浆可自行膨胀lWSR系列系列 在井下遇水或水基泥浆可自行膨胀。lWOSR系列系列 在井下遇油水混合液可自 行膨胀。 STARS膨胀橡胶封隔器是利用膨胀橡胶对油、气井中的碳氢化合物进行热活力吸收从而实现自身膨胀，达到密封管线环空的作用。其安装方便，

19、即可用于不规则裸眼井眼，又可用于套管内密封。 管外封隔器管外封隔器主体结构主体结构 控水结构由不同孔密分布控水结构由不同孔密分布+ +过滤件组合而成。过滤件组合而成。以单层厚壁优质无缝钢管为基管，在基管上钻若干个带有螺纹的台阶孔过滤件为特殊工艺多层过滤网叠合组成的圆形结构星孔筛管星孔筛管2、变密度星孔筛管、变密度星孔筛管调压控水机理调压控水机理多层叠合过滤网，能够产生附加压降；砂粒沉积过滤网并淤积环空，流体由环空流 转变为渗流，大大增加产生附加压降能力；不同泄流孔密度，产生不同附加压降；流动特征流动特征“渗流渗流”星孔筛管星孔筛管渗流渗流/ 径向流径向流环空流环空流 /渗流渗流不同筛管、地质条

20、件与流体流动特征 特点：特点：-充分利用积砂流体变为渗流/径向流原理-适合易出砂碎屑岩地层，应用领域非常广泛-可以不用管外封隔器分隔，经济、安全；（1）油藏非均质性对水锥的影响 任何一个油藏非均质性是绝对的，均一性是相对的，研究及大量事实表明油藏非均质性是造成水锥局部快速推进最大和最主要的危害。 渗透率大，水锥很容易推进到井底，渗透率小，流体运移阻力大，水锥锥进到井底的速度缓慢。 渗透率渗透率数值模拟数值模拟水锥水锥（2）根部效应对水锥的影响 油藏根部效应其本质是井筒内的流体产生的摩阻、流体撞击井壁产生的回压力等综合效应造成井筒内根部、趾部压力不一致而形成根部水锥的现象。时间地层压力压差= 地

21、层-井筒井筒压降根部趾部根部根部趾部趾部油藏模拟油藏模拟井筒压力无夹层底水锥进 有夹层底水锥进 （3）夹层对水锥的影响时间 -夹层改变了底水锥进路线，减缓了底水锥进速度,无夹层条件下，底水锥进速度明显快于存在夹层的。 -对于油藏物性好，原油粘度高，当储层中没有隔层存在，无水采油期多为3-6个月，当存在100m规模的夹层时无水期延迟为1年，无水采出程度可以大幅度提高。 物理模拟不同规模夹层对水锥的影响 夹层位置对水锥的影响 夹层规模越大，对底水的抑制作用越大。 夹层处于油水界面以上位置时，对水锥的抑制作用比较明显。 模拟（3）夹层对水锥的影响（4）水平井长度对水锥的影响 -水平段长度不同,水锥（

22、脊）形成过程及形状不同。水平段较短，油水边界变形较大,在两翼边缘处出现较大的死油区。 -水平段长度增长，水脊形成时间推迟。 -压差增大，产量增高，水脊形成提前。死油区死油区死油区死油区1、测井预测法、测井预测法2、地震预测法、地震预测法孔隙度、渗透孔隙度、渗透率率饱和度饱和度岩性、物性、岩性、物性、电性、含油性电性、含油性 1. Netool software 2. Race.D software 1. Netool software Netool 水平段油、气、水含水率计算成果 水平井储层渗透率粗化与分段 井筒压力、储层流量计算成果 模拟结果报表 Race.D水平井粒度与出砂指数分析水平井粒

23、度与出砂指数分析孔渗饱及流体压力地质分析孔渗饱及流体压力地质分析可视化复杂组合完井设计可视化复杂组合完井设计水锥水锥3D动态模拟动态模拟 Race.D 水平段储层产油量对比图水平段储层产油量对比图 水平井不同时刻含水率对比图水平井不同时刻含水率对比图不同含水率与累计产油量对比图图不同含水率与累计产油量对比图图模拟计算与完井优化设计方案模拟计算与完井优化设计方案均衡均衡 / 变密度筛管完井方案设计工作流程图变密度筛管完井方案设计工作流程图 均衡均衡/ /变密度变密度思达斯易能源技术有限公司 技术背景技术背景 控水增油技术控水增油技术 典型案例典型案例油藏综合分析与分隔段1500高渗透层庄海8Ng

24、-H4井油藏分析与完井方案设计Ng泥岩含量高低渗透层致密层疏松层低渗透层泥岩含量低油层泥岩夹层疏松层完井设计第一分隔仓第二分隔仓第三分隔仓第四分隔仓含油性分析物性分析 均衡筛管均衡筛管庄海庄海8Ng-H3 NETool产能模拟计算 均衡筛管均衡筛管模拟与生产结果：模拟与生产结果：针对地层渗透率差异，将整个水平井段分为4段式开采 。实际日产油量为183.8m3/d，含水率一年后才上升为38.6%。油井设计产能为150m3/d，模拟显示SR-EqualRes均衡式筛管完井能达到较好控水效果。模拟推荐四段分隔仓ICD总开孔数之比为 62:48:81:29 . 套管. 封隔器. 裸眼. STARS均衡

25、式筛管. STARS膨胀橡胶封隔器 均衡筛管均衡筛管方案一：单独下均一孔密度星孔筛管方案一：油藏数值模拟 模拟表明，在采取均一孔密度筛管完井条件下，整体水锥突进明显。储层分析储层分析整个水平井段储层物性总体为前低后高非均质特征，局部差异明显。 变密度星孔筛管变密度星孔筛管方案二：分段+均一星孔筛管+中心生产管柱方案二：油藏数值模拟 模拟结果表明，在采取分段+均一孔密度筛管+中心生产管柱完井条件下，局部水锥突进明显。 变密度星孔筛管变密度星孔筛管方案三：分段+变密度筛管+中心生产管柱方案三：油藏数值模拟 模拟结果表明，在采取分段+变密度筛管+中心生产管柱完井条件下，水锥控制效果良好。 细化完井方

26、式，有效控制水锥 变密度星孔筛管变密度星孔筛管8.5“井眼，采用7”STARS 优质星孔变密度筛管，分段开采油藏模拟3个分隔仓平均筛管孔密度为132孔/ ft：88孔/ft ： 66孔/ft，能够实现油水界面均匀推进；该井初期日产量42.5t，产油41.23t,含水率仅3%；该井产油稳定，含水率上升较慢，而同区块许多单井含水率很快达到85%以上，反映分段开采控水效果良好。四四 防砂控水案例防砂控水案例STARSSTARS变密度星孔筛管变密度星孔筛管遇水遇油膨胀封隔器遇水遇油膨胀封隔器8-1/28-1/2裸眼井段裸眼井段隔水导管隔水导管1313- -3/83/8套管套管井口平台井口平台井下安全阀

27、井下安全阀1/41/4控制管线控制管线油管油管泄油阀泄油阀过电缆封隔器过电缆封隔器电潜泵总成电潜泵总成电潜泵电缆电潜泵电缆坐落接头坐落接头永久性电子压力计永久性电子压力计油管油管尾管封隔悬挂器总成尾管封隔悬挂器总成 变密度星孔筛管变密度星孔筛管四四 防砂控水案例防砂控水案例 变密度星孔筛管变密度星孔筛管番禺番禺5-15-1油田油田常规与变密度完井产能效益模拟对比分析常规与变密度完井产能效益模拟对比分析1 1、油藏特征、油藏特征基本条件参数设定基本条件参数设定- 完井方式：常规优质筛管与变密度筛管完井； - 地质特点：有大量积砂，井筒无环形空间，流体以径向流动方式存在- 模拟初期设定产能2000

28、m3/d，后期按该生产压差条件下连续计算；四四 防砂控水案例防砂控水案例 变密度星孔筛管变密度星孔筛管水平段储层产油量对比图 水平段储层出水时间对比图 模拟结论：模拟结论：大量积砂条件下，水平井无环形空间，流体流动主要为径向流，相当于形成了多个管外封隔器，模拟显示，通过变密度筛管调节，消除了地层高渗透非均质影响，均衡了全井段流量，起到了抑制尾段水锥突进的目的。模拟结论：模拟结论：模拟显示大量积砂条件下的变密度完井，压制延缓了尾段高渗透带水锥突进，使全井段带见水时间趋于一致。 1 1、水平段流动特征分析水平段流动特征分析 四四 防砂控水案例防砂控水案例 变密度星孔筛管变密度星孔筛管水平井不同时刻

29、含水率对比图 2 2、产能效益分析、产能效益分析 不同含水率与累计产油量对比图 模拟结论：模拟结论：模拟显示，在同等综合含水率条件下，比常规优质筛管完井可获得更多的采油量，大大提高了经济效益。模拟结论：模拟结论：常规优质筛管完井不能抑制水锥突进，生产井含水率上升速率周期大大提前，而生产井高含水率可以使生产井过早报废和油层内大量剩余油开采不出来，大大降低了生产效益，而变密度星孔筛管完井实现了延缓含水率上升速率周期的目的。 变密度星孔筛管变密度星孔筛管两种筛管完井水锥动态形成过程模拟 效果对比总结效果对比总结根据番禺5-1油田地质特点，通过常规优质管与变密度星孔筛管完井在两种地质条件下的油藏模拟和经济效益对比，显示在精心开展地质分析和油藏模拟的基础上，采取合理星孔筛管孔密度完井优化方案，是完全能够实现有效控水和提高生产井经济效益的目标。 3 3、不同筛管控水效果对比总结不同筛管控水效果对比总结 . 是的，今后采油再也不会有太多含水了 (中国西部沿断裂溢出的石油)我们有变密度与均衡式完井控水技术.结束结束