稠油水平井分段防砂分段注汽技术研究及应用

赵文勋

摘 要：目前稠油水平井开发大部分采用筛网式滤砂管完井、底部全井段砾石充填防砂、全井段多点均匀注汽工艺。为解决无法根据地层的物性参数实施有针对性治理的难题，研制了水平井分段防砂、分段注汽技术。其原理是一趟管柱实现分段充填，实现全井段均匀改造，同时利用密封件将各层段间完全隔离，可实现水平段封隔、分段均匀注汽或某一段单独注汽吞吐。该工艺可实现精确防砂，避免压开水层或水淹层；各层独立作业，降低施工风险，开采后期可分段注采、分段测调、分段控水。生产实践表明，该技术实现了长井段水平井均匀改造、分段均匀吸汽，使水平井得到均衡动用，对实现水平井精细开发提供了新的技术思路。

关键词：稠油；水平井；分段防砂、分段注汽；均匀动用

1、研究的目的和意义

滨南采油厂稠油油藏目前投产水平井288口，主要采用筛网式滤砂管完井、底部全井段砾石充填防砂、全井段多点均匀注汽工艺。其中水平段较长井在防砂注汽过程中，不能控制充填砾石在水平段的分布情况，导致吸汽剖面不均匀的现象，影响了水平井的开发效果。为有效提高长井段水平井的动用程度，2012年在单2块西区油藏评价井单2-平5井，进行了分段充填改造防砂试验。由于当时没有成熟的一趟管柱分段充填工艺，采用了最为直接的分段充填方式，即将套管分三段进行射孔、分三段光油管地层充填，最后对全井段悬挂滤砂管防砂的方式。该井目前已生产3个周生产，累计产油5294吨，取得了较好的投产效果。但存在以下两方面的问题：一是作业占井时间长：占井时间长（20天）、作业费用高（40万）、施工工序复杂；二是适用范围小：该工艺只适合于套管完井水平井，局限性大。需要针对简易可行的分段防砂、分段注汽技术进行研究。

2、分段防砂、分段注汽管柱设计及优化

水平井分段防砂、分段注汽管柱设计思路主要包括以下几个方面：借鉴水平井分段压裂技术，利用一趟管柱，实现由下至上依次挤压充填施工；充填滑套由服务管柱上的专用开关实施开启和关闭动作；服务管柱设计定位装置，给施工操作定位提供信号；层间密封采用服务管柱与留井密封筒配合密封；利用留井密封筒，实施分段均匀注汽。

2.1分段充填管柱结构及主要部件设计

（1）外管柱结构优化设计

外管柱为实现裸眼分段完井；预置留井滑套，提供加砂通道；预置留井密封筒、定位节箍，实现与服务管柱配合密封、定位等功能。设计为由固井管外封隔器总成、充填滑套总成、定位接箍、筛管、丝堵等组成，其中充填滑套总成由密封筒+滑套+密封筒组成。该管柱设计主要包括以下几个优点：①裸眼充填滑套技术，两级关闭防止回吐砂；②可验滑套技术，确保滑套关闭；③大通径：留井管柱通径大，便于后期处理.

（2）内管柱结构优化设计

内管柱设计主要由换向工具、充填管、隔液管、充填工具、定位工具、单向开关、双向开关、隔离密封装置等组成。实现了管柱定位、对充填滑套的开启和关闭、层间隔离、实施每一层单独挤压充填施工等功能。该管柱设计主要包括以下几个优点：①水平井精准定、测位；②隔液管与换向工具配合使用，反洗液体走隔液管与充填管的夹壁，防止地层漏失，导致洗井不彻底；③各层独立作业，避免层间干扰；④双开关设计，可实现滑套二次关闭。

（3）高压隔离密封设计

高压隔离密封主要采用服务管柱密封件与留井密封筒配合密封。密封部件采用金属硫化密封，从而提高密封件的耐磨性能，同时优选耐高温高压密封材料，满足注汽时320度的高温需求。进入现场实施前，采用水平方向拖动磨损后密封件耐压实验，验证密封件性能，确保高压隔离密封满足施工要求。通过对几种常用橡胶及复合材料进行耐高温实验后的外观、硬度等进行比较，筛选出全氟橡胶+柔性石墨复合材料作为密封件材质。

2.2分段注汽优化设计

利用管外封隔器、留井密封筒，下入配合密封杆，实现各层段分隔注汽。分段注汽参数设计为：

3 应用实例

通过前期充分准备，在单2平8进行了分段防砂、分段注汽现场实验。根据测井解释结果，将单2平8井分为两段完井，将隔离封隔器下在井径规则、地层物性相对较差、钻时较慢层段，确保密封井眼环空；充填滑套下在每段油层顶部。

根据设计结果进行了现场实施。1349.8m-1415.38m段：排量：2m3/min；压力：15.5-11.5MPa；砂量：24m3（设计22m3）；砂比：10-42%。1427.12m-1516.04m段：排量：2m3/min；壓力：15-10MPa；砂量：40m3 （设计38m3）；砂比：10-40%。

该井第一周期含水上升较快，生产45天后，日产47.4/4.5/90.6%，含水上升到90.6%，后期一直高含水生产。周期生产97天，累采油554吨，累采水2627吨，油汽比0.19。通过测试分析认为下部油层段出水，第二周采取了封下段，注、采上段措施。开井后峰值液量73.7t/d，峰值日油13.5t/d，累计生产262天，累油2291t，累增油2040t，平均日增油7.8t/d。措施后含水稳步下降，措施效果显著。

4 结 论

（1）该技术可实现长井段水平井均匀改造。实现精确防砂，避免压开水层或水淹层。

（2）利用密封服务管柱，管外裸眼封隔器、管内密封筒，可实现任意一段注汽、采油，为后期实现分段注采提供了井筒条件。

（3）根据测井解释资料，利用生产密封与留井密封筒配合密封，下入后期分采管柱实现分段控水采油。通过控制生产滑套开启程度，人为增加高含水层流动压差。

（4）配合分段注汽管柱，更容易实现分段均匀注汽。通过均匀注汽模拟计算，下入相应配注器，可实现均匀注汽，达到长井段水平井均匀动用的目的。

（5）利用测试及动态分析资料，通过实施注汽井分段注汽、生产井分段采油，可进行水平井蒸汽驱平面调整，实现水平井均匀汽驱。

（6）底水稠油油藏水平井见水后，利用管外封隔器、隔层的隔离作用，更有利于层间卡、堵水措施的实施。

参考文献：

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