一种出砂油气井复合控砂施工设计方法技术

本发明专利技术涉及石油与天然气开采工程技术领域，具体涉及一种出砂油气井复合控砂施工设计方法，本发明专利技术公开了一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序，包括以下步骤：（1）首先进行挤压砾石充填并估算亏空区域充填半径；（2）挤注低耐冲刷化学稳砂剂使之通过砾石充填扩散至砾石充填层稳外部区域地层；（3）挤注高耐冲刷化学稳砂剂使之通过砾石充填扩散至砾石充填层稳外部区域地层；（4）挤注顶替液将井筒中的化学稳砂剂全部顶替至砾石层外部区域。并且公开了先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工参数设计方法，提高稳砂效果和综合防砂效果，解决传统复合方法由于泵注程序和参数设计不合理导致的防砂效果差的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种出砂油气井复合控砂施工设计方法


[0001]本专利技术涉及石油与天然气开采工程
，具体涉及一种出砂油气井复合控砂施工设计方法。

技术介绍

[0002]出砂是油气井开采过程中砂粒随流体从油层中运移出来的现象，长期出砂造成储层亏空。对于存在出砂亏空的油气井，化学稳砂与砾石挤压充填复合控砂是一种常用的防砂技术。其原理是使用石英砂砾石充填至亏空部位起到挡砂作用，挤注化学稳砂剂起到抑制和稳定地层砂微粒的作用。但现有传统技术存在的问题是：（1）现有施工程序不合理：先挤注稳砂剂，再挤注砾石。造成先泵注的稳砂剂在后续砾石充填过程中被大量携砂液驱替扩散至储层外部远处，稳砂效果被削弱或者起不到稳砂作用。
[0003]（2）稳砂剂泵注设计缺乏依据：化学稳砂剂通过吸附作用吸附在岩石孔隙中，其稳定吸附对于防砂效果非常重要。目前的泵注流量和流速、预期吸附位置（生产过程中不同半径处的流体流速不同）没有设计方法。造成施工笼统、防砂效果差、防砂有效期短等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，提供了一种出砂油气井复合控砂施工设计方法，本专利技术为一种考虑化学稳砂剂稳定吸附耐冲刷临界流速特性、储层物性的稳砂剂
‑
砾石充填复合防砂施工泵注程序及其泵注参数设计方法，提高稳砂效果和综合防砂效果。解决传统复合方法由于泵注程序和参数设计不合理导致的防砂效果差的问题。
[0005]本专利技术解决技术问题的技术方案为：一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序，包括以下步骤：（1）首先进行挤压砾石充填并估算亏空区域充填半径：使用携砂液携带石英砂砾石高饱和充填储层出砂亏空区域，根据挤注总砾石量测算砾石充填层区域范围；砾石充填层形成地层砂产出的物理阻挡屏障；（2）挤注低耐冲刷化学稳砂剂使之通过砾石充填扩散至砾石充填层稳外部区域地层；（3）挤注高耐冲刷化学稳砂剂使之通过砾石充填扩散至砾石充填层稳外部区域地层；（4）挤注顶替液将井筒中的化学稳砂剂全部顶替至砾石层外部区域。
[0006]根据本专利技术优选的，所述的估算亏空区域充填半径，具体包括：根据实际施工使用的总砾石量测算砾石充填半径R
G
：（式1）
式中，R
G
——砾石充填半径，m；α——砾石充填层容量系数，根据室内实验推荐取1.15~1.25；——累计总储层出砂量，m3;φ
s
——出砂后近井储层孔隙度，根据室内实验已知，%；h——储层有效厚度，m；R
w
——井筒半径，m；根据本专利技术优选的，所述的步骤（2）、（3）中，挤注低耐冲刷化学稳砂剂和挤注高耐冲刷化学稳砂剂具体包括：根据储层出砂预测半径R
S
和砾石充填层区域范围半径R
G
，以将化学稳砂剂挤注至储层R
G
~R
S
的范围并稳定附着为目标，首先泵注低耐冲刷性稳砂剂，再泵注高耐冲刷性稳砂剂，利用高耐冲刷性稳砂剂的液压将低耐冲刷性稳砂剂顶替至远处。其中，所述的储层出砂预测半径R
S
为已知条件，非本专利技术设计内容。
[0007]根据本专利技术优选的，所述的步骤（4）中，挤注顶替液的具体方法包括：挤注顶替液将井筒中的高耐冲刷化学稳砂剂全部顶替至高耐冲刷化学稳砂剂的最小处理半径R
c2
处。
[0008]先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工参数设计方法，包括：（1）确定施工完毕后近井储层孔隙度φ出砂后储层孔隙度会增加，但随砾石充填后该区域孔隙度又会随时降低，建立孔隙度分布模型如下所示：（式2）式2中：φ——砾石充填施工后、稳砂剂泵注前的储层孔隙度，%；φ0——储层原始孔隙度，%；r——储层任意位置半径，m；R
s
——出砂预测半径，m；C
f
——岩石压缩系数，油藏压力每降低1MPa时单位体积岩石内孔隙体积的变化量，MPa
‑1；P
r
——原始静压，MPa；P
w
——井底压力，MPa；——累计总储层出砂量，m3;h——储层有效厚度，m；R
w
——井筒半径，m；R
G
——砾石充填半径，m；
α——砾石充填层容量系数，根据室内实验推荐取1.15~1.25；根据以上已知参数，输入半径r，即可得到近井储层不同位置处的φ。
[0009]（2）确定地层流体流速分布v
f
已知累计出砂量、出砂预测半径以及目前井底压力等已知参数，根据孔隙度分布模型建立出砂后储层流体流速预测模型为：（式3）式3中，已知参数：v
f
——储层流体流速，m/s；r——储层任意位置半径，m；h——储层有效厚度，m；φ
o
——储层原始孔隙度；R
s
——出砂预测半径，m；C
f
——岩石压缩系数，油藏压力每降低1MPa时，单位体积岩石内孔隙体积的变化量，MPa
‑1；P
r
——原始静压，MPa；P
w
——井底压力，MPa；——累计总储层出砂量，m3;R
w
——井筒半径，m；R
G
——砾石充填半径，m；α——砾石充填层容量系数，根据室内实验推荐取1.15~1.25；输入参数：Q——油井产量，m3/d;（3）确定低耐冲刷稳砂剂的最小处理半径R
c1
由于稳砂剂需泵注到砾石挤压充填层外，因此R
c1
≥R
G
，当储层流体流速v
f
等于所使用的低耐冲刷稳砂剂临界流速时，由式（3）得：（式4）式4中：R
c1
——低耐冲刷稳砂剂的最小处理半径，m；v
c1
——所使用的低耐冲刷稳砂剂的临界流速，该参数已知，m/s。
[0010]（4）确定低耐冲刷稳砂剂的最大处理半径R1（式5）式5中：R1——低耐冲刷稳砂剂的最大处理半径，m；λ
s
——稳砂保险系数，此处推荐取1.2~1.35。
[0011]（5）确定高耐冲刷稳砂剂的最小处理半径R
c2
高耐冲刷稳砂剂泵注位置介于砾石充填区域和低耐冲刷性稳砂剂之间，理想状态下稳砂剂处理范围的边界恰好与砾石层边界相交，即R
c2
=R
G
，是但为了避免实际施工时出现充填空白，将高耐冲刷稳砂剂的最小处理半径设计在砾石充填层内，即R
c1
≤R
G
，根据式3得：（式6）式6中：R
c2
——确定高耐冲刷稳砂剂的最小处理半径，m；v
c2
——所使用的高耐冲刷稳砂剂的临界流速，该参数已知，m/s。
[0012]（6）确定高耐冲刷稳砂剂的最大处理半径R2取低耐冲刷稳砂剂的最小处理半径作为该段高耐冲刷稳砂剂的最大处理半径，即（式7）式7中：R2——高耐冲刷稳砂剂的最大处理半径，m；（7）确定低耐冲刷稳砂剂用量Q1及其排量q1（式8）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序，其特征在于，包括以下步骤：（1）首先进行挤压砾石充填并估算亏空区域充填半径：使用携砂液携带石英砂砾石高饱和充填储层出砂亏空区域，根据挤注总砾石量测算砾石充填层区域范围；（2）挤注低耐冲刷化学稳砂剂使之通过砾石充填扩散至砾石充填层稳外部区域地层；（3）挤注高耐冲刷化学稳砂剂使之通过砾石充填扩散至砾石充填层稳外部区域地层；（4）挤注顶替液将井筒中的化学稳砂剂全部顶替至砾石层外部区域。2.如权利要求1所述的一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序，其特征在于，所述的估算亏空区域充填半径，具体包括：根据实际施工使用的总砾石量测算砾石充填半径R
G
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（式1）式中，R
G
——砾石充填半径，m；α——砾石充填层容量系数；——累计总储层出砂量，m3;φ
s
——出砂后近井储层孔隙度，根据室内实验已知，%；h——储层有效厚度，m；R
w
——井筒半径，m。3.如权利要求1所述的一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序，其特征在于，所述的步骤（2）、（3）中，挤注低耐冲刷化学稳砂剂和挤注高耐冲刷化学稳砂剂具体包括：根据储层出砂预测半径R
S
和砾石充填层区域范围半径R
G
，在储层R
G
~R
S
的范围内，首先泵注低耐冲刷性稳砂剂，再泵注高耐冲刷性稳砂剂，利用高耐冲刷性稳砂剂的液压将低耐冲刷性稳砂剂顶替至远处。4.如权利要求1所述的一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序，其特征在于，所述的步骤（4）中，挤注顶替液的具体方法包括：挤注顶替液将井筒中的高耐冲刷化学稳砂剂全部顶替至高耐冲刷化学稳砂剂的最小处理半径R
c2
处。5.一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工参数设计方法，其特征在于，包括：（1）确定施工完毕后近井储层孔隙度φ建立孔隙度分布模型如下所示：
（式2）式2中：φ——砾石充填施工后、稳砂剂泵注前的储层孔隙度，%；φ0——储层原始孔隙度，%；r——储层任意位置半径，m；R
s
——出砂预测半径，m；C
f
——岩石压缩系数，油藏压力每降低1MPa时单位体积岩石内孔隙体积的变化量，MPa
‑1；P
r
——原始静压，MPa；P
w
——井底压力，MPa；——累计总储层出砂量，m3;h——储层有效厚度，m；R
w
——井筒半径，m；R
G
——砾石充填半径，m；α——砾石充填层容量系数；（2）确定地层流体流速分布v
f
已知累计出砂量、出砂预测半径以及目前井底压力等已知参数，根据孔隙度分布模型建立出砂后储层流体流速预测模型为：（式3）式3中，已知参数：v
f
——储层流体流速，m/s；r——储层任意位置半径，m；h——储层有效厚度，m；φ
o
——储层原始孔隙度；R
s
——出砂预测半径，m；C
f
——岩石压缩系数，油藏压力每降低1MPa时，单位体积岩石内孔隙体积的变化量，MPa
‑1；P
r
——原始静压，MPa；P
w
——井底压力，MPa；——累计总储层出砂量，m3;
R
w
——井筒半径，m；R
G
——砾石充填半径，m；α——砾石充填层容量系数；输入参数：Q——油井产量，m3/d;（3）确定低耐冲刷稳砂剂的最小处理半径R
c1
由于稳砂剂需泵注到砾石挤压充填层外，因此R
c1
≥R
G
，当储层流体流速...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋雅君，董长银，王浩宇，刘洪刚，尹彬，刘有闯，薛冬雨，白豪斌，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：