一种细粉砂油层充填防砂方法技术

本发明专利技术涉及一种细粉砂油层充填防砂方法。该方法包括以下步骤：1)根据测井解释成果图确定防砂措施层；2)根据隔层岩心从弹性阶段转为塑性阶段时的杨氏模量、泊松比，计算隔层岩石发生弹性变形时的施工限压；3)模拟挤压充填施工，验证隔层在挤压充填产生弹性变形时，所产生的裂缝是否延伸至水层；4)利用目标防砂液、施工限压在防砂措施层进行充填防砂施工，即可。该充填防砂方法，依据细粉砂油层的自身特点科学设定防砂措施层和施工限压，利用隔层岩石弹性形变可恢复的性质，减小了挤压充填后裂缝延伸至水层的程度，从而保证了防砂的有效性，延长了防砂期限。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气井防砂
，具体涉及一种细粉砂油层充填防砂方法。
技术介绍
在细粉砂油藏生产过程中，细粉砂和泥质岩会随油、水进入井筒或携带至地面，会冲蚀、磨损、堵塞深井泵和管线以及地面设备，或沉积于井底，堵塞油层，是油井减产或停产；甚至油层坍塌，挤毁套管，导致油井大修或报废。以春光油田为例，其储层主要为粉砂岩和泥质岩，岩石粒度为粉砂级-细砂级，平均粒径0.1～0.12mm，储层欠压实，成岩性差，胶结疏松，出砂严重；由于细粉砂的粒径小，且细粉砂泥岩遇外界流体易膨胀运移，导致细粉砂油层的防砂难度极大。CN102330545B公开了一种稠油油藏油井防砂方法，其包括以下步骤：(1)准备工作：起出生产管柱，下入冲砂管柱，探砂面并冲砂，并投球试压，起出冲砂管柱；进行通井刮管、洗井，起出通井管柱；(2)防砂施工：下入防砂管柱，进行磁定位校深；进行试压合格；坐封、打开充填通道；正循环携砂液与石英砂进行填砂；丢手、上提防砂管柱，起出丢手管柱；完井下入采油生产管柱。该防砂方法并不能有效防治细粉砂油层的出砂问题。CN104449625A公开了一种油气田压裂式防砂液及施工方法。所述油气田压裂式防砂液包括压裂液和粒径不相等的陶粒组成，所述陶粒的粒径分布范围为20～140目；其以不同比例和规格的陶粒进入出砂层，紧密堆积形成一定的封堵层，清洁压裂液在井内环境或者破胶剂作用下返排出地面，不同粒径分布的陶粒驻留在地层中形成稳定性和过滤性能良好的过滤层，从而达到防砂的作用。细粉砂油层的上方或下方往往存在水层，现有的压裂充填防砂方法由于没有考虑到油层与水层间隔层的特性，在充填防砂施工时很容易压破水层，且所产生的裂缝为塑性变形，导致防砂的有效期短、防砂效果差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种细粉砂油层充填防砂方法，从而解决现有的细粉砂油层防砂方法容易压破水层、防砂有效期短的问题。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种细粉砂油层充填防砂方法，包括以下步骤：1)根据测井解释成果图确定油层位置及厚度H、水层位置、隔层位置、岩石孔隙度含油饱和度S及岩石渗透率K，其中，产能系数＝H×K；选择储能系数＝0.03～0.05m，产能系数＝3～8m·μm2的细粉砂油层作为防砂措施层；2)取水层上方或下方3.5m以上且自然伽马值≥50API的隔层岩心进行单轴压缩试验，得到隔层岩心从弹性阶段转为塑性阶段时的杨氏模量、泊松比；将泊松比代入式Ⅰ中，计算隔层岩石发生弹性变形时的施工限压Pb；Pb＝0.8×2u/(1-u)×(σz-Pp)+Pp式Ⅰ；式Ⅰ中，u—泊松比；σz—地层垂向主应力；Pp—地层孔隙压力；0.8—限压保险系数；3)将隔层岩心的杨氏模量、泊松比，油层自然伽马值、水层自然伽马值、施工限压Pb输入防砂设计软件模拟挤压充填施工，验证隔层因挤压充填施工产生弹性变形时，所产生的裂缝的是否延伸至水层；如裂缝延伸至水层，调整施工限压Pb，避免挤压充填施工压破水层；4)利用目标防砂液、施工限压Pb在防砂措施层进行充填防砂施工，即可。步骤1)中，储能系数越大，表明该油层出砂量越大；产能系数越大，表明该油层越易出砂。测定不同防砂液对细粉砂油层岩石碎屑样本的渗透率，根据渗透率的降低程度评价不同防砂液对细粉砂油层的适应性；筛选渗透率降低值不超过20％的防砂液为目标防砂液。步骤1)中，将细粉砂油层的岩石碎屑样品充填到填砂管，测定不同防砂液对填砂管内岩屑渗透率降低程度的影响，确定目标防砂液。通过该方法筛选出的防砂液可有效缓解细粉砂泥岩遇外界流体易膨胀运移的问题，使后续的充填防砂施工针对性更好。优选的，目标防砂液由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.4～0.6％，KCl3～5％，NH4Cl2～4％，余量为水。所述聚合物稠化剂为胍胶或采用CN104109219A公开的耐高温酸性交联聚合物稠化剂。步骤2)中，通过单轴压缩试验的应力-应变曲线图，可得到隔层岩心从弹性阶段转为塑性阶段时的杨氏模量、泊松比；进而通过式Ⅰ确定施工限压；在该施工限压下，可保证后续挤压充填施工时，隔层裂缝发生弹性形变；利用弹性形变可恢复的性质避免了传统压裂充填产生的塑性变形容易延伸至水层，且防砂有效期短的问题。其中,式Ⅰ选自《水力压裂技术手册》(俞绍诚，P213)。步骤3)通过相应参数模拟裂缝的延伸程度；所用防砂设计软件为现有技术，如可采用sand-control或stimplan等防砂软件计算裂缝缝高是否延伸至水层。本专利技术的细粉砂油层充填防砂方法，通过目标油层的岩石组成筛选适应性良好的防砂液，降低细粉砂泥岩遇外界流体易膨胀运移的程度；通过对细粉砂油层、水层、隔层的物性分析，确定适于防砂施工的防砂措施层，以及隔层只发生弹性变形时的施工限压；进一步通过隔层裂缝延伸程度的控制，避免挤压充填防砂施工时压破水层使防砂失效。该充填防砂方法，依据细粉砂油层的自身特点科学设定防砂措施层和施工限压，利用隔层岩石弹性形变可恢复的性质，减小了挤压充填后裂缝延伸至水层的程度，从而保证了防砂的有效性，延长了防砂期限。步骤4)中，将防砂液和支撑剂组合后按现有技术泵入防砂措施层，即可实现细粉砂油层的充填防砂。优选的，充填防砂施工包括以下步骤：(1)井口准备：通井、洗井、射孔、填砂；(2)充填防砂：下防砂管柱、洗井、坐封、打开充填管道，采用以下泵注程序进行防砂施工：a.向防砂措施层注入氯化钾溶液进行预处理；b.注入第一防砂浆液；第一防砂浆液由目标防砂液和100目涂覆砂混合而成，每10m3目标防砂液中，100目涂覆砂的加入量为1.6～1.7t；c.注入第二防砂浆液；第二防砂浆液由目标防砂液和30～50目陶粒混合而成，每15m3目标防砂液中，30～50目陶粒的加入量为1.9～2.0t；d.注入第三防砂浆液；第三防砂浆液由目标防砂液和40～70目陶粒混合而成，每20m3目标防砂液中，40～70目陶粒的加入量为1.1～1.2t；e.注入第四防砂浆液；第四防砂浆液由目标防砂液和20～40目陶粒混合而成，每15m3目标防砂液中，20～40目陶粒的加入量为1.8～1.9t；f.注入循环填充浆液；第一防砂浆液由目标防砂液、12～18目陶粒和防砂用纤维混合而成，每5m3目标防砂液中，12～18目的加入量为0.8～0.9t，防砂用纤维的加入量为0.5～0.6t；防砂施工后，反洗井、丢手、冲砂，即可。步骤(1)中，对出砂油井下通井规至人工井底进行通井；再起出通井管柱并检查通井规有无印痕，判断套管状况，落实人工井底深度；通井后起出通井管柱及通井规。洗井时可采用联合站处理水；由油管注入联合站处理水直至套管返出净化水为止；洗井过程可进行多次。射孔时以螺旋布孔，相位角为60～120℃，孔密为10～12孔/米。采用电缆传输或油管传输方式，运送射孔枪至油层射孔。填砂所用填砂液由20/40石英砂和联合站处理水混合而成，20/40石英砂的体积为联合站处理水体积的3～4％。沉沙3h后探砂面，确定砂面位置在射孔段以下10～15m。步骤(2)中，利用修井机下防砂管柱，使防砂管柱在油层上方13m～15m，再在油井口安装井口防喷装置。防砂管柱由丝堵、阴极保护器、油管短节、不锈钢绕丝筛管、安全接头、油管、增阻器、顶部信号筛管、安全接头、油管短节、桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细粉砂油层充填防砂方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据测井解释成果图确定油层位置及厚度H、水层位置、隔层位置、岩石孔隙度含油饱和度S及岩石渗透率K，其中，产能系数＝H×K；选择储能系数＝0.03～0.05m，产能系数＝3～8m·μm2的细粉砂油层作为防砂措施层；2)取水层上方或下方3.5m以上且自然伽马值≥50API的隔层岩心进行单轴压缩试验，得到隔层岩石从弹性阶段转为塑性阶段时的杨氏模量、泊松比；将泊松比代入式Ⅰ中，计算隔层岩石发生弹性变形时的施工限压Pb；Pb＝0.8×2u/(1‑u)×(σz‑Pp)+Pp式Ⅰ；式Ⅰ中，u—泊松比；σz—地层垂向主应力；Pp—地层孔隙压力；0.8—限压保险系数；3)将隔层岩心的杨氏模量、泊松比，油层自然伽马值、水层自然伽马值、施工限压Pb输入防砂设计软件模拟挤压充填施工，验证隔层在挤压充填产生弹性变形时，所产生的裂缝是否延伸至水层；如裂缝延伸至水层，调整施工限压Pb，避免挤压充填施工压破水层；4)利用目标防砂液、施工限压Pb在防砂措施层进行充填防砂施工，即可。

【技术特征摘要】
1.一种细粉砂油层充填防砂方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据测井解释成果图确定油层位置及厚度H、水层位置、隔层位置、岩石孔隙度含油饱和度S及岩石渗透率K，其中，产能系数＝H×K；选择储能系数＝0.03～0.05m，产能系数＝3～8m·μm2的细粉砂油层作为防砂措施层；2)取水层上方或下方3.5m以上且自然伽马值≥50API的隔层岩心进行单轴压缩试验，得到隔层岩石从弹性阶段转为塑性阶段时的杨氏模量、泊松比；将泊松比代入式Ⅰ中，计算隔层岩石发生弹性变形时的施工限压Pb；Pb＝0.8×2u/(1-u)×(σz-Pp)+Pp式Ⅰ；式Ⅰ中，u—泊松比；σz—地层垂向主应力；Pp—地层孔隙压力；0.8—限压保险系数；3)将隔层岩心的杨氏模量、泊松比，油层自然伽马值、水层自然伽马值、施工限压Pb输入防砂设计软件模拟挤压充填施工，验证隔层在挤压充填产生弹性变形时，所产生的裂缝是否延伸至水层；如裂缝延伸至水层，调整施工限压Pb，避免挤压充填施工压破水层；4)利用目标防砂液、施工限压Pb在防砂措施层进行充填防砂施工，即可。2.如权利要求1所述的细粉砂油层充填防砂方法，其特征在于，步骤1)中，测定不同防砂液对细粉砂油层的岩石碎屑样本的渗透率，选择渗透率降低值不超过20％的防砂液为目标防砂液。3.如权利要求2所述的细粉砂油层充填防砂方法，其特征在于，目标防砂液由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.4～0.6％，KCl3～5％，NH4Cl2～4％，余量为水。4.如权利要求1～3任一项所述的细粉砂油层充填防砂方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梦楠，冯兴武，邢德钢，刘洪涛，蒋尔梁，刘约安，李峰，肖诚诚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11