孤東油田儲層出砂機理分析及防砂工藝的研究

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1、孤東油田儲層出砂機理分析及防砂工藝的研宄摘要：孤東油田是1984年發(fā)現(xiàn)，1986年投入開發(fā)的大型稠油疏松砂巖油藏。在國內(nèi)油田出砂機理及防砂技術(shù)研究中具有極其重要的地位，油層出砂總是具有兩方面的原因，先天的地質(zhì)特征和后天的開發(fā)方式共同決定。本文旨在通過對孤東油田出砂機理的深入研究及油田防砂成功經(jīng)驗取得的總結(jié)概括，期望能夠?qū)τ吞锾馗吆陂_發(fā)的穩(wěn)產(chǎn)起到重要的保障作用。關(guān)鍵詞：孤東油田；砂巖油藏；出砂；防砂；1孤東油田出砂簡況孤東油田是1984年發(fā)現(xiàn)的，1986年投入開發(fā)的大型稠油疏松砂巖油藏。館陶組

2、油層由于埋藏淺(1190-1460m)，壓實程度差，生產(chǎn)過程出砂十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計生產(chǎn)館陶組的1163口油井作業(yè)過程沖砂量資料，出砂井有957口，占82.3%。由于油井出砂造成卡管、砂埋、砂卡、桿斷、泵漏等原因停產(chǎn)的油井217口，占油田同期關(guān)井?dāng)?shù)334口的65%(表1-1)。孤東油田正式投入開發(fā)以后，針對油層出砂嚴(yán)重的問題，采取了繞絲篩管、金屬濾砂管、干灰砂、化學(xué)防砂（包括地下合成、涂料砂）、復(fù)合防砂等防砂措施，從而保證了油田的正常生產(chǎn)。由于油層地質(zhì)條件差，以及采液強度大，油層結(jié)構(gòu)遭到破壞，油層出

3、砂日趨嚴(yán)重。孤東油田2006-2015年集輸站大罐清砂表明，采萬噸液出砂量由2.45m3增加到4.21m3,采萬噸油出砂量由2.86m3增加到59.6m3,出砂量成倍增長。事故井次數(shù)也隨之增多，由2006年的27口上升至2015年的85口，到目前累計1156口，其中套變井?dāng)?shù)也由3口增至34口，累計套變井?dāng)?shù)達(dá)317口，影響了油田開發(fā)效果（表1-2）。表1-2孤東油田分年度出砂情況統(tǒng)計表從孤東油田分年度出砂情況統(tǒng)計曲線上我們可以明顯的看到，隨著油田開發(fā)的深入，油田出砂對于油田產(chǎn)量的制約有著越來越大的

4、影響，這從另外一個方面給我們也帶來了機遇，隨著出砂機理的深入研究，防砂技術(shù)的進(jìn)一步提高，損失的地質(zhì)儲量能夠得到一定的彌補，從而給油田的上產(chǎn)帶來一定的主動，同時也說明了出砂規(guī)律的研究有著越來越大的重要性。2孤東油田油氣藏出砂地質(zhì)特征目前全世界許多油氣田存在嚴(yán)重的油氣井出砂問題，這是油氣開采過程中需要重點解決的問題。油氣田產(chǎn)層出砂除與后天的鉆井方式、開采方式、增產(chǎn)措施及管理方式有關(guān)外，另一個主要原因是存在具有一定出砂潛能的地層。我國出砂油氣田的地質(zhì)特征主要有：油氣層埋藏淺；壓實程度差；膠結(jié)疏松；膠結(jié)

5、物含量高、泥質(zhì)成分所占比重大；非均質(zhì)性嚴(yán)重。孤東油田為第三系油氣田，油藏埋藏較淺，井深一般在1190-1460米左右。成巖性差，膠結(jié)疏松，膠結(jié)物以泥巖為主。儲層一般以泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)粉砂巖為主。粒徑在0.04-0.07mm之間，最大粒徑為0.12mm，小于0.01mm占14%。孤東油田的開發(fā)過程一直受到出砂問題的困擾。孤東油田的主要生油層段為館陶組，同時又可以按照沉積類型分為館陶組上段及館陶組下段，屬于早成巖期階段的產(chǎn)物，地層埋藏深度較淺，有機質(zhì)未成熟，巖石疏松，尚未完全固結(jié)，原生孔隙發(fā)育，一般未

6、見石英的次生加大現(xiàn)象，長石溶解也不普遍，有時見有早期碳酸鹽膠結(jié)，砂巖和粘土巖中，富含蒙脫石，伊利石含量較少，并見有高嶺石粘土礦物。這些因素都決定了孤東油田這樣一個砂巖油藏必然具有的嚴(yán)重的出砂特性。3油氣藏出砂危害1、產(chǎn)層出砂增加滲流阻力，造成減產(chǎn)、停產(chǎn)由于產(chǎn)層出砂，當(dāng)液量小到不足以將其帶出地面時，將部分或全部堵塞產(chǎn)油層段，使液量下降，甚至停產(chǎn)。如孤東油田3-18-34井，因為地層出砂造成液量下降導(dǎo)致躺井，作業(yè)不成功導(dǎo)致現(xiàn)無法正常生產(chǎn)，接近于停產(chǎn)狀態(tài)。2、井底沉砂破壞抽油機設(shè)備對于抽油井井來說，大

7、量泥沙便會沉積井底堵塞井筒，卡死固定凡爾和游動凡爾；有砂的地層水會增大柱塞與泵筒間的摩擦力，損壞柱塞皮碗，降低泵效，縮短檢泵周期，增加生產(chǎn)成本。3、采出地面的砂粒將加快地面設(shè)備損壞伴隨液體采出地面的砂粒和高速流動的氣體一起，迅速沖刷地面流程中的設(shè)備、管件，使地面設(shè)備損壞加快、安全系數(shù)降低；同時使節(jié)流閥及其它閥件關(guān)閉、密封不嚴(yán)，給生產(chǎn)調(diào)節(jié)、地層測試、計量測試等帶來危害。4油氣藏出砂機理因氣藏與油藏?zé)o論是所含流體的性質(zhì)還是驅(qū)動方式都存在著較大的差異，特別是流速、拖曳力、過流面積等。因此，氣層出砂與油

8、層出砂機理既有一些相似性，也有著較大的不同。這里主要是對國內(nèi)學(xué)者對于疏松砂巖油藏或氣藏出砂機理研宄的一些總結(jié)。4.1“滲流砂”的流動疏松砂巖油藏在開發(fā)過程中，因地層本身膠結(jié)弱，儲層中存在大量細(xì)小的、弱膠結(jié)的顆粒，這部分顆粒的最大特點是易于啟動，即使產(chǎn)量很低的情況下也能夠在儲層中產(chǎn)生運移，這種原始地層微粒稱為“滲流砂”。學(xué)者們通過實驗研究了“滲流沙”的啟動壓差與流砂微粒粒徑含量間的關(guān)系。實驗發(fā)現(xiàn)顆粒啟動壓差比較低，即使在O.IMPa的啟動壓差條件下，這種流砂也會滲流，也就是說這部分微粒的運移是不可