论文部分内容阅读
【摘 要】我国现阶段陆上常规油气田大多数处于开采后期，随着常规原油受到储量增长的限制，开采稠油油藏显得更加重要。但由于粘度高，密度大、地层压力低、油砂胶结强等原因，常规冲砂工艺无法将砂冲出，冲砂成为稠油水平井生产的难题。本文针对稠油开采特点，就稠油水平井冲砂工艺技术进行了浅要的分析。
【关键词】稠油开发；水平井冲砂；工艺研究；技术现状
1.引言
石油是重要的能源资源，对国家经济发展、民生需求以及国家安全都有着极为重要的意义，随着常规原油的大量开采，其储量迅速降低，稠油成为许多国家尤其是加拿大、美国、中国、俄罗斯原油生产的重要组成部分。由于稠油不同于常规原油，粘度大、比重大、地层压力低，采用常规开采方法开采较为困难。水平井泄油面积大、生产压差小、采收率高，应用于稠油油藏开采效果显著，因此被广泛应用于稠油开采中。但是稠油油藏埋深浅，地层胶结强度低，高孔隙、高渗透，加上钻井过程中破坏了地层应力结构，以及后期的不合理开发等等原因，造成地层出砂严重。致使油井减产、停产，严重时造成砂卡、套管损坏，油井报废。由于地层高渗透漏失严重，常规水力冲砂方法难以建立循环，冲砂液在返出地面的过程中易沉降造成砂卡，到目前为止国内还没有成熟、有效、经济的稠油水平井冲砂工艺技术，即便采用冲缝或割缝防砂筛管完井工艺，细砂、粉沙也容易大量进入井筒，出砂问题严重，造成砂卡、砂埋问题导致停产，直接影响油井产量。本文针对稠油开采特点，就稠油水平井冲砂工艺技术进行了浅要的分析。
2.水平井冲砂技术难点
水平井钻井技术始于上世纪30年代，并在80年代中期得到了迅速发展和完善，目前被广泛应用于油田整体开发中，目前国内拥有水平井两千余口，是当前稠油开采中常用的一种井身结构，并作为常规钻井技术应用于几乎所有类型油藏中。水平井井身结构是其成功实施的关键，且与地层压力、完井方式、施工难度等有关。水平井井身结构通常情况下由四个部分组成，分别是垂直段、造斜段、稳斜段和水平段。油井在积砂之后，通常采用水力冲砂的方法，将井筒内的积砂冲散并携砂循环至地面，但水平井这种结构相对于直井、定向井和丛式井，其冲砂更为复杂和特殊。采用常规水力冲砂技术在冲砂管柱下放上提中会受到阻碍，荷载的变化使得难以判断井下情况，同时砂上返的过程中，极容易在倾斜部位重新堆积出现砂卡堵现象，且下部砂床难以清理，砂液易携砂渗入地层，导致反复冲砂伤害储层的问题。
3.稠油开发特点
稠油的沥青质和胶质含量较高、粘度较大，因其密度较大也叫重油，如新疆的百重七油田即是一个典型的稠油油田，辽河油田也有许多稠油油藏。直观上看，稀油可以如水一样流动，而稠油则很难流动，其粘度随温度的变化改变较为显著，因此在稠油开采和输送中多采用热力降低粘度的方法。就开采技术来讲，稠油通常要求实施三次采油工艺方法，其成本相对较高。目前常用的开采技术有水驱开采和热驱开采两大类方法，目前主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驱的开采方式，此外还有化学降粘法、电加热法、SAGD等开采方式。稠油开采一直是一个世界性的技术难题，但随着世界能源的紧缺，稠油资源却是不可忽视的能源。在稠油举升过程中，如采用有杆抽油，由于稠油粘度高含蜡量大，油管油流通道小，抽油管上下行负荷增加，极容易产生抽油杆卡死甚至断裂等井下事故。而采用电潜泵生产，电潜泵排量大吸入口压力低，極容易造成叶导轮流道堵塞，使泵排量下降增加电机负荷，甚至造成电机停机故障。
4.稠油水平井冲砂工艺
4.1 冲砂工艺分类
冲砂可分为冲套管砂和芯管砂两种，如果油井滤砂管没有损坏，对芯管冲砂处理后可以使油井恢复正常生产，如粉细砂堵塞滤砂管芯管，也可采用冲砂技术将滤砂管芯管内沉砂冲洗干净的方法。对于水平井而言，套管冲砂可采用常规光管反循环冲砂技术，不过水平井需冲砂的井段较长，且在造斜段位置以后，垂向间距开始缩小，冲洗液携带的砂子容易产生沉降，尤其是不连续冲砂时极容易形成砂桥，影响冲砂效果甚至造成砂卡现象。目前主要采用水平井套管内冲砂工艺和水平井芯管内冲砂工艺两大类。
4.2 水平井套管内冲砂工艺
水平井套管内冲砂工艺采用连续冲砂装置，井口由高压自封、工作筒和反冲洗阀组成，井下由安全阀和旋流冲砂器组成。管柱采用连续反冲洗方式，冲砂过程中管柱上端反冲洗阀封闭，液流从井口自封进入，返出液则从自封侧孔排出，使用不停泵连续作业方式，旋流冲砂器高速旋转形成旋流将沉砂搅动冲洗干净，如胜利油田草20-平5井采用的7in旋流冲砂器+扶正器组合，即可实现连续冲砂段320m的冲砂能力，可冲出死油、沉砂和杂质。
4.3 水平井同心管射流负压冲砂工艺
水平井同心管射流负压冲砂工艺是由采油工艺研究院科研人员于2007年开始研究的，采用射流负压冲砂器、同心管、同心管转向器、双立管、滤砂器等配套工具进行冲砂处理，这一技术主要应用于大井筒或低压井等特殊井中。采用水平井同心管射流负压冲砂工艺，冲砂液可在同心管内反复循环增加速度使其携砂更为彻底，由于优化了搅砂喷嘴和举升喷嘴，冲洗效率和举升效率都得到了极大的提高，漏失和外溢现象得到了明显的改善。同时采用脱油热污水作为冲洗液，能有效的降低粘度且易于回收，成本较低，能有效解决稠油水平井冲砂问题，目前应用规模正在不断扩大。
5.结束语
稠油开发一直是世界各国原油开采中的一个难题，虽然随着科学的发展和技术的进步，不少难题都得到了有效的解决，但依然还有很多不足。稠油水平井冲砂问题即是稠油开采中的一个重要难题，极大的影响了稠油开采安全和开采效率，有必要进一步加强相关工艺技术的研究，从技术手段、工艺设备等多个方面入手，全面提高稠油水平井冲砂技术水平，进一步提高稠油开发能力。
参考文献
[1]齐伟.浅谈油田水平井冲砂技术研究与应用[J].神州,2011（23）
[2]王建民,方云等.浅层稠油水平井抗滤失修井液冲砂工艺研究与应用[J].西部探矿工程，2010（03）
[3]廖作才,张继春,李振银.新疆油田稠油开采技术应用综述[J].化学工程与装备,2008（08）
[4]马永本,宋化远,谢亚栋.稠油井不起管杆泵冲砂工艺技术研究与应用[J].石油地质与工程,2009（04）
【关键词】稠油开发；水平井冲砂；工艺研究；技术现状
1.引言
石油是重要的能源资源，对国家经济发展、民生需求以及国家安全都有着极为重要的意义，随着常规原油的大量开采，其储量迅速降低，稠油成为许多国家尤其是加拿大、美国、中国、俄罗斯原油生产的重要组成部分。由于稠油不同于常规原油，粘度大、比重大、地层压力低，采用常规开采方法开采较为困难。水平井泄油面积大、生产压差小、采收率高，应用于稠油油藏开采效果显著，因此被广泛应用于稠油开采中。但是稠油油藏埋深浅，地层胶结强度低，高孔隙、高渗透，加上钻井过程中破坏了地层应力结构，以及后期的不合理开发等等原因，造成地层出砂严重。致使油井减产、停产，严重时造成砂卡、套管损坏，油井报废。由于地层高渗透漏失严重，常规水力冲砂方法难以建立循环，冲砂液在返出地面的过程中易沉降造成砂卡，到目前为止国内还没有成熟、有效、经济的稠油水平井冲砂工艺技术，即便采用冲缝或割缝防砂筛管完井工艺，细砂、粉沙也容易大量进入井筒，出砂问题严重，造成砂卡、砂埋问题导致停产，直接影响油井产量。本文针对稠油开采特点，就稠油水平井冲砂工艺技术进行了浅要的分析。
2.水平井冲砂技术难点
水平井钻井技术始于上世纪30年代，并在80年代中期得到了迅速发展和完善，目前被广泛应用于油田整体开发中，目前国内拥有水平井两千余口，是当前稠油开采中常用的一种井身结构，并作为常规钻井技术应用于几乎所有类型油藏中。水平井井身结构是其成功实施的关键，且与地层压力、完井方式、施工难度等有关。水平井井身结构通常情况下由四个部分组成，分别是垂直段、造斜段、稳斜段和水平段。油井在积砂之后，通常采用水力冲砂的方法，将井筒内的积砂冲散并携砂循环至地面，但水平井这种结构相对于直井、定向井和丛式井，其冲砂更为复杂和特殊。采用常规水力冲砂技术在冲砂管柱下放上提中会受到阻碍，荷载的变化使得难以判断井下情况，同时砂上返的过程中，极容易在倾斜部位重新堆积出现砂卡堵现象，且下部砂床难以清理，砂液易携砂渗入地层，导致反复冲砂伤害储层的问题。
3.稠油开发特点
稠油的沥青质和胶质含量较高、粘度较大，因其密度较大也叫重油，如新疆的百重七油田即是一个典型的稠油油田，辽河油田也有许多稠油油藏。直观上看，稀油可以如水一样流动，而稠油则很难流动，其粘度随温度的变化改变较为显著，因此在稠油开采和输送中多采用热力降低粘度的方法。就开采技术来讲，稠油通常要求实施三次采油工艺方法，其成本相对较高。目前常用的开采技术有水驱开采和热驱开采两大类方法，目前主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驱的开采方式，此外还有化学降粘法、电加热法、SAGD等开采方式。稠油开采一直是一个世界性的技术难题，但随着世界能源的紧缺，稠油资源却是不可忽视的能源。在稠油举升过程中，如采用有杆抽油，由于稠油粘度高含蜡量大，油管油流通道小，抽油管上下行负荷增加，极容易产生抽油杆卡死甚至断裂等井下事故。而采用电潜泵生产，电潜泵排量大吸入口压力低，極容易造成叶导轮流道堵塞，使泵排量下降增加电机负荷，甚至造成电机停机故障。
4.稠油水平井冲砂工艺
4.1 冲砂工艺分类
冲砂可分为冲套管砂和芯管砂两种，如果油井滤砂管没有损坏，对芯管冲砂处理后可以使油井恢复正常生产，如粉细砂堵塞滤砂管芯管，也可采用冲砂技术将滤砂管芯管内沉砂冲洗干净的方法。对于水平井而言，套管冲砂可采用常规光管反循环冲砂技术，不过水平井需冲砂的井段较长，且在造斜段位置以后，垂向间距开始缩小，冲洗液携带的砂子容易产生沉降，尤其是不连续冲砂时极容易形成砂桥，影响冲砂效果甚至造成砂卡现象。目前主要采用水平井套管内冲砂工艺和水平井芯管内冲砂工艺两大类。
4.2 水平井套管内冲砂工艺
水平井套管内冲砂工艺采用连续冲砂装置，井口由高压自封、工作筒和反冲洗阀组成，井下由安全阀和旋流冲砂器组成。管柱采用连续反冲洗方式，冲砂过程中管柱上端反冲洗阀封闭，液流从井口自封进入，返出液则从自封侧孔排出，使用不停泵连续作业方式，旋流冲砂器高速旋转形成旋流将沉砂搅动冲洗干净，如胜利油田草20-平5井采用的7in旋流冲砂器+扶正器组合，即可实现连续冲砂段320m的冲砂能力，可冲出死油、沉砂和杂质。
4.3 水平井同心管射流负压冲砂工艺
水平井同心管射流负压冲砂工艺是由采油工艺研究院科研人员于2007年开始研究的，采用射流负压冲砂器、同心管、同心管转向器、双立管、滤砂器等配套工具进行冲砂处理，这一技术主要应用于大井筒或低压井等特殊井中。采用水平井同心管射流负压冲砂工艺，冲砂液可在同心管内反复循环增加速度使其携砂更为彻底，由于优化了搅砂喷嘴和举升喷嘴，冲洗效率和举升效率都得到了极大的提高，漏失和外溢现象得到了明显的改善。同时采用脱油热污水作为冲洗液，能有效的降低粘度且易于回收，成本较低，能有效解决稠油水平井冲砂问题，目前应用规模正在不断扩大。
5.结束语
稠油开发一直是世界各国原油开采中的一个难题，虽然随着科学的发展和技术的进步，不少难题都得到了有效的解决，但依然还有很多不足。稠油水平井冲砂问题即是稠油开采中的一个重要难题，极大的影响了稠油开采安全和开采效率，有必要进一步加强相关工艺技术的研究，从技术手段、工艺设备等多个方面入手，全面提高稠油水平井冲砂技术水平，进一步提高稠油开发能力。
参考文献
[1]齐伟.浅谈油田水平井冲砂技术研究与应用[J].神州,2011（23）
[2]王建民,方云等.浅层稠油水平井抗滤失修井液冲砂工艺研究与应用[J].西部探矿工程，2010（03）
[3]廖作才,张继春,李振银.新疆油田稠油开采技术应用综述[J].化学工程与装备,2008（08）
[4]马永本,宋化远,谢亚栋.稠油井不起管杆泵冲砂工艺技术研究与应用[J].石油地质与工程,2009（04）