复杂条件下的开采技术.ppt

第八章 复杂条件下的开采技术,主要内容：,1、防砂与清砂,2、防蜡与清蜡,3、油井堵水,4、稠油与高凝油开采技术,5、低渗透油田开发技术,6、井底处理新技术简介,第一节 防砂与清砂,教学目的 了解油层出砂的原因，掌握防砂和清砂方法。教学重点、难点教学重点 1、油层出砂的原因 2、防砂方法 3、清砂方法,教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表教学内容 1、油层出砂原因 2、防砂方法 3、清砂方法,一、油层出砂原因,第一节 防砂与清砂,出砂危害,砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；,(1)内因砂岩油层的地质条件,出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡；,冲砂检泵、地面清罐等维修工作量巨增；,出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。,(2)外因开采因素,(一)内因砂岩油层的地质条件,1.应力状态,钻井前砂岩油层处于应力平衡状态。钻开油层后，井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏，造成井壁附近岩石的应力集中。,2.岩石的胶结状态,油层出砂与油层岩石胶结物种类(粘土、碳酸盐和硅质、铁质三种)、数量(数量越多，胶结强度越大)和胶结方式(基底胶结、接触胶结、孔隙胶结)有着密切的关系。,3.渗透率的影响,油层的渗透率越高，其胶结强度越低，油层越容易出砂。,(二)外因开采因素,由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，因而导致油井出砂。,流体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳力是疏松油层出砂的重要原因。油、水井工作制度的突然变化，使得油层岩石受力状况发生变化，也容易引起油层出砂。,3.油井工作制度,如果射孔密度过大，有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭到破坏，引起油井出砂。,2.射孔密度,1.固井质量,油层压力降低，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒间的胶结；,油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低；,4.其它,不适当的措施，降低了油层岩石胶结强度，使得油层变得疏松而出砂。,二、防砂方法,(一)制定合理的开采措施,(1)制定合理的油井工作制度：通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂(控制生产压差)。对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。,(2)加强出砂层油水井的管理：开、关操作要求平稳；对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。,(3)对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要求慎重。,(4)正确选择完井方法和改善完井工艺。,(二)采取合理的防砂工艺方法,1.机械防砂,(1)下入防砂管柱挡砂,如割缝衬管、绕丝筛管、胶结滤砂管、双层或多层筛管等。这类方法工艺简单，具有一定的防砂效果，但由于防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞，一般效果差、寿命短；,充填物的种类很多，如砾石、果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地将油层砂限制在油层中，并使油层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。,(2)下入防砂管柱加充填物,机械防砂对油层的适应能力强、成功率高、成本低，目前应用十分广泛。,2.化学防砂,(1)人工胶结砂层防砂方法,从地面向油层挤入液体胶结剂及增孔剂，然后使胶结剂固化，在油气层层面附近形成具有一定胶结强度及渗透性的胶结砂层，达到防砂目的的方法。如酚醛树脂溶液及酚醛溶液地下合成等。,(2)人工井壁防砂方法,地面将支撑剂（砾石）和未固化的胶结剂按一定比例拌和均匀，用液体携至井下挤入油层出砂部位，在套管外形成具有一定强度和渗透性的壁面，可阻止油层砂粒流入井内而又不影响油井生产的工艺措施。如水泥砂浆、树脂核桃壳、树脂砂浆、预涂层砾石等。,相比较而言：化学防砂方法适用于渗透率相对均匀的薄层段，在粉细砂岩油层中的防砂效果优于机械防砂。但其对油层渗透率有一定的损害，成功率也不如机械防砂，还存在老化现象、相对成本较高等缺点，应用程度不如机械防砂。,3.焦化防砂,向油层提供热能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有胶结力的焦化薄层。主要有注热空气固砂和短期火烧油层固砂两种方法。,4.其它防砂方法,依靠油气层砂粒在炮眼口处形成具有一定承载能力的砂拱，达到防砂目的。,该方法成败的关键在于砂拱的稳定性。保证砂拱稳定性必须考虑两个关键问题：一是降低并稳定油层流体速度；二是保持或提高井筒周围油层的径向应力。,(三)砾石充填防砂方法,砾石充填防砂方法是指将割缝衬管或绕丝筛管下入井内防砂层段处，用一定质量的流体携带地面选好的具有一定粒度的砾石，充填于管和油层之间，形成一定厚度的砾石层，以阻止油层砂粒流入井内的防砂方法。,图8-4 砾石充填防砂示意图,砾石充填防砂施工设计应符合三条基本原则：,防砂施工分步设计程序,注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；,采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；,注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率、降低成本。施工设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规格化，从而提高施工设计的质量。,防砂施工设计具体步骤自学,(四)化学防砂方法,各种防砂方法均以化学胶固为基础，在一些油田分别获得了一定的防砂效果。但各种方法均有各自的适用条件，因此必须根据油层和油井的具体情况而选择应用。具体配方和用量，更应根据各个油田的油层条件通过实验室和现场试验来确定。,三、清砂方法,冲砂：,通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速流体冲散砂堵，由循环上返液体将砂粒带到地面，以解除油水井砂堵的工艺措施。是广泛应用的清砂方法。,捞砂：,用钢丝绳向井内下入专门的捞砂工具，将井底积存的砂粒捞到地面上来的方法。一般适用于砂堵不严重、井浅、油层压力低或有漏失层等无法建立循环的油井。,(一)冲砂液,冲砂液的基本要求:,(1)具有一定的粘度，以保证具有良好的携砂能力；,(2)具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷；,(3)不损害油层；,(4)来源广泛、价廉等。,(二)冲砂方式,（1）正冲砂,（2）反冲砂,冲砂液由冲砂管(或油管)泵入，被冲散的砂粒随冲砂液一起沿油套环空返至地面的冲砂方法。,冲砂液由油套环空泵入，被冲散的砂粒随冲砂液一起从油管返至地面的冲砂方法。,（3）正反冲砂：利用了正冲砂和反冲砂各自的优点，其工艺过程为先用正冲砂将砂堵冲散，使砂粒处于悬浮状态，再迅速改为反冲砂，将冲散的砂粒从油管内返出地面的冲砂方式。这种方式可迅速解除较紧密的砂堵，提高冲砂效率。采用正反冲砂方式时，地面相应配套有改换冲洗方式的相应流程和开关。,（4）联合冲砂：冲砂管柱距底端一定距离处装有分流器，用以改变液流通道，冲砂液从油套环空进入井内，经分流器进入下部冲砂管冲开砂堵，被冲散的砂粒随同液体先从下部冲管与套管环空返至分流器后，便进入上部冲砂管内返至地面。,相比较而言：正冲砂冲击力大，易冲散砂堵，但因管套环空截面积大，液流上返速度小，携砂能力低，易在冲砂过程中发生卡管事故，要提高液流上返速度就必须提高冲砂液的用量。反冲砂冲击力小，但液流上返速度大，携砂能力强。,(三)冲砂水力计算,玉门油田石英砂与水所做的实验表明砂粒在上升液流中呈悬浮状态时：,保证砂粒能被带到地面的做法是使：,冲砂时砂粒上升速度：,保持砂粒上升的最低速度：,冲砂液的最低用量：,冲砂过程中，砂粒从井底上升到地面所需的时间为：,