低压漏失井原油冲砂洗井工艺应用

2022-09-12

在低压漏失井的冲砂洗井作业中, 由于地层压力较低, 洗井循环液和清水会导致地层漏失, 严重时甚至不能建立洗井循环通道, 导致了冲砂作业的失败。使用脱气低密度原油对低压漏失井的冲砂作业, 在不更换和增加设备的前提下进行作业, 能有效建立循环洗井通道, 同时原油与地层良好的配伍性能最大限度的降低储层伤害, 保护油气层。

1 低压漏失井冲砂洗井工艺难点与分析

油田开发中后期, 区块地层压力不足, 地层压力系数降低, 出现了地层压力降到比清水密度当量还低的一类油气井, 该类井的生产动液面一般不在井口, 储层物性和温度压力发生很大变化, 在传统作业中, 建立油套循环通道是冲砂洗井作业的关键, 大量冲砂液体漏失进入地层, 将会不同程度的伤害地层, 达不到保护油气层的目的。国内外针对该类井的冲砂液和防止漏失问题进行了研究和应用, 目前以下几种主要液体体系比较普遍。

1.1 泡沫冲砂液体系

泡沫冲砂时通过在液体中加入表面活性剂, 充入惰性气体形成泡沫体系。该体系的优点是密度较低, 最低能达到0.4g/cm3, 通过调节加气量来控制体系的密度, 能大幅度降低修井液的漏失, 同时又可以建立循环, 同时又是无固相体系, 很大程度上控制液体造成地层损害。

缺点在于泡沫的稳定周期短, 稳定时间在24-48小时, 难以满足深井冲砂作业的时间要求;工艺较为复杂, 要使用们的配液装置和多种添加剂, 成本较高;返排出的泡沫对环境污染较大, 清污成本增加。

1.2 固相暂堵型液体体系

固相暂堵型液体沿用了钻井技术中的堵水技术, 为防止冲砂液体漏失, 在冲砂液中加入与储层孔喉配伍的刚性暂堵材料形成的一种液体体系。其优点是一旦暂堵形成后, 就会在很大程度上防止冲砂液在低压地层的漏失, 而且暂堵层能承受较高的正压差, 该体系的施工工艺简单, 成本较低。

其缺点是增加了作业程序, 延长了作业时间, 导致了修井成本的增加;小颗粒固相进入产层还会形成产层堵塞, 缩小流道面积, 依靠自然返排恢复产层的难度较大, 其造成作业后产能的降低;

1.3 胶性、凝胶型液体体系

胶性、凝胶型液体体系主要是依靠提高冲砂修井液粘度来减少液体漏失, 在交联作用下, 再次交联形成具有立体结构的凝胶, 具有较好的造壁性能, 在井底吸附在地层表面, 从而减少地层漏失。滤失量低, 对地层损害小, 可用强氧化剂降解。

其缺点是前期漏失仍然存在, 胶性液体体系由于聚合物的使用, 也会造成聚合物吸附损害, 液相粘度的增加造成的毛细管作用的损害更加严重。而凝胶型液体体系仍然需要降解和返排。

2 原油冲砂洗井工艺

2.1 原油冲砂工艺及其特性;

原油是从储层中开采出来的一种粘稠状、深褐色液体, 其主要成分是烷烃。原油的相对密度一般在0.75-0.95之间, 相对密度在0.9-1.0的称为重质原油, 小于0.9的称为轻质原油。原油的粘度取决于温度、压力、溶解气量及化学组成, 温度增高其粘度降低, 压力增高其粘度增大, 溶解气量增加其粘度降低, 轻质油组分增加, 粘度降低。原油粘度变化较大, 一般在1-100MPa·s之间, 粘度大的原油俗称稠油, 一般来说, 粘度大的原油密度也较大。

在低压油气井中, 选用原油作为冲砂洗井液具有较大的优势。一是原油密度低于清水, 在低压地层冲砂洗井能避免压井的大量漏失, 同时能实现大排量的冲砂作业;二是原油本身就是储层中的流体, 与地层的配伍性良好, 即便是进入地层后也能最大程度的降低储层伤害, 冲砂作业完成后能最大程度的恢复产能;三是原油流动性好, 粘度高, 携砂性强, 比较稳定, 在冲砂洗井作业中不用增加或更换设备, 节约施工成本;四是原油返排直接进采油流程, 避免了对环境的污染。

2.2 冲砂原油的选择和性质确定;

针对低压漏失井出砂井可选择原油冲砂洗井方式, 一般根据地层静压来确定原油密度, 主要有两种方式。一是在进行原油冲砂洗井之前, 通过测试静温静压梯度的方式推算地层静压。二是根据动液面高度和生产制度估算地层静压的方式[4]。

用地层静压推算出满井筒原油密度公式如下:

P:地层静压MPa;

ρo:原油密度g/cm3

H:油层中深m

g:常量系数0.00981

2.3 工艺程序

原油冲砂洗井施工步骤分为3个阶段:

2.3.1 顶替置换井筒液体。

起出原井生产管柱, 下洗井管柱并探砂面, 上提一根钻具, 泵入洗井原油洗井直至进出口液性一致。出液口进分离器点火, 替完井筒伴生气以防止中毒污染和洗井时因伴生气浓度过高与空气发生混合爆炸。

2.3.2 冲砂洗井。

启泵正循环冲砂至人工井底, 再充分洗井以排出砂粒和脏物。此阶段开泵循环冲砂, 接单根时需要迅速, 防止砂埋卡钻, 此过程中应该及时观察和测量出口返液情况, 统计漏失量。

2.3.3

起出冲砂洗井管柱, 下泵生产。

2.4 工艺安全分析

原油冲砂洗井工艺是负压解堵采油工艺的一种, 既能有效保护产层, 又能高效解除油井内堵塞情况。但因其是使用原油作为冲砂洗井液, 现场施工难度较高、风险较大, 对该工艺的安全控制提出了更高的要求, 故较少使用。选用原油冲砂洗井必须注意以下主要风险, 并及时采取应对措施:

2.4.1 冲砂洗井使用的原油必须通过油气分离器将原油中的溶解气分离出去, 防止油气在井筒中发生分离, 在井口聚积产生高压或发生气体中毒和爆炸事故;

2.4.2 在冲砂过程中, 若出口开始返液, 应当充分循环洗井1周以上排除原井筒中的原油溶解气;

2.4.3 在施工过程中, 所有敲击作业要使用铜制榔头, 以防止产生火花引燃聚积气体和原油;

2.4.4 为防止接单根过程中油管原油外溢污染环境和发生火灾危险, 应冲砂前可在钻具上接箭型止回阀。

3 应用实例

HD4-34H井是塔里木盆地满加尔凹陷北部哈德逊构造带哈得4号构造部署的一口超深开发水平井, 于2005年4月完井投产, 完钻井深5489米, 水平段采用裸眼筛管完井, 裸眼段长400米, 日产液202吨。该井日前地层压力系数0.89, 动液面1491米, 属于低压油气井。采用清水洗井作业, 漏失77方, 而且不能建立洗井循环通道。冲砂洗井作业失败。

采用脱气原油冲砂洗井作业, 原油密度0.851g/cm3, 粘度49s, 泵压8MPa, 排量5L/s, 泵入22.03m3时出口成功返液, 建立冲砂洗井循环通道, 累计泵入洗井原油135方, 漏失17.7方, 仅用二天时间顺利冲砂至人工井底, 有效冲砂井段415米。