套损井一体化防砂工艺研究和应用.doc

套损井一体化防砂工艺研究和应用 　　摘 要:针对出砂套损井由于通径的限制,机械防砂管难以下入且机械防砂不能有效延缓套变速度的问题,开发了套损井一体化防砂工艺技术,并从室内实验、理论计算和现场应用等多个方面证实了一体化防砂工艺对于解决套损井防砂生产的可行性。 　　关键词:套损井治理;一体化防砂;室内试验;理论计算;现场应用 　　 　　孤岛油田属疏松砂岩油藏,油层埋藏浅,成岩性差,出砂严重,防砂成为确保油井正常生产的重要手段。但对于油层部位套管损坏井,由于通径的限制,机械防砂管难以下入井内,单纯的化学防砂又存在无法钻塞的问题。为解决这一问题,开发了一体化防砂工艺。 　　一体化防砂就是在套损井油层部位的套管内外填充具有一定胶结强度的固体化学颗粒,在油层部位套管内外形成具有一定渗透性和强度的挡砂屏障,实现套损井的防砂生产。一体化防砂是针对套损井专门开发的防???工艺,技术关键是防砂后形成的人工砂体井壁具有较好的渗透性和较高的强度,挡得住砂又能确保流体顺利通过。 　　一、人工砂体井壁强度与渗透率关系研究 　　1.人工砂体井壁渗透率室内测试 　　为研究人工砂体井壁的强度对渗透率的影响,我们模拟储层环境条件,测量了模拟岩心在不同压差下的流量,根据试验数据计算出人工砂体的渗透率。实验采用了稠油驱替实验装置,它由恒温箱、岩心驱替设备、回压装置、平流泵、围轧设备等组成。实验步骤如下: 　　(1)在覆膜砂中加入80℃热水,搅拌后放入直径250mm的模具内压实并置于水浴中恒温(80℃)胶结24小时; 　　(2)将胶结好的人工砂体岩样切磨成6段,标号1―6,长度50-74mm,见图1; 　　图1 模拟现场条件制备的岩心照片 　　(3)将岩样放入抽真空设备内抽真空并饱和标准盐水、称重; 　　(4)把岩样固定在驱替实验装置的胶皮套上,测量在不同压差下的平流泵的流量。 　　(5)对实验测得的数据剔除偶然误差、平均后得到不同排量下单位岩心长度的压差ΔP,并利用达西渗流公式计算得到了岩心的平均渗透率K,见表1, 同时,绘制了压差ΔP～渗透率K关系曲线,见图2。 　　从表1和图2看出:人工砂体的渗透率在6000mdy以上,比孤岛油层的平均渗透率还要高。可见,人工砂体的渗透率对油井的原油生产不会产生太大影响。 　　表1 No.1号岩心实验数据与计算结果 　　图2 压差～渗透率K关系曲线 　　2、人工砂体井壁的强度 　　孤岛地区的油井,单井日产液量一般在50-150吨之间,含水90%以上。如果按最大排量150吨/天计算,加入这些流量同时通过φ139.7mm套管,岩心孔隙度37%,则油井人工砂体的渗流速度为0.303m/s。 　　室内模拟人工砂体实际渗流速度的条件不具备。但可以模拟单位长度上的压差。假定混合液的粘度为2.7mPa.s,经计算实际生产的压差为125KPa/cm,则实验用岩心7.4cm, 压差为925Kpa。利用粘度150mPa.s的原油进行覆膜砂人工砂体岩心过流试验,计算得到渗透率为7515×10\+??-3??μ??m??\+2。实验结束,岩心胶结情况良好,说明覆膜砂人工砂体岩心承受压差的能力可以满足生产要求。 　　二、人工砂体井壁保护套管的机理研究 　　套管损坏主要是由非均地层力作用所致。为此,采用ANSYS有限元分析软件模拟计算套管在均匀、非均外挤力作用下的强度特性。 　　1、计算模型 　　为简化模型结构,假设套管为各向同性的均匀弹性体且无限长,并忽略残余应力和沿长度方向厚度不均度、椭圆度的影响。二维平面计算模型见图3、4。计算参数为: 　　图3 套管抗挤网格模型图4 填充腹膜砂后套管抗挤网格模型 　　 　　(1)Φ177.8mm套管:壁厚9.19mm、钢级N80、屈服强度551.6MPa,泊松比0.3,弹性模量2.06×10\+??11??Pa; 　　(2)覆膜砂:粒径0.4―0.8mm的石英砂外敷环氧树脂,泊松比0.2、弹性模量1×10\+9Pa。 　　2、计算方法 　　对两种模型施加10～50MPa之间变化的均载;非均载荷取椭圆载荷,长、短轴在5～50MPa之间变化。采用ANSYS有限元分析软件模拟计算求解,用后处理命令查看计算结果,显示应力云图并提取最大、最小应力值,见图5、6。 　　图5 50MPa均载下套管、充填腹膜砂套管应力云图 　　图6 椭圆载荷(短轴20MPa、长轴30MPa)下载管与充填腹膜砂套管的应力云 　　3.结果分析 　　表2 不同载荷下充填腹膜砂与未充填腹膜砂套管的抗挤压强度 　　计算表明:充填覆膜砂后,套管的抗挤压强度明显提高,且承受非均载荷时提高的幅度远大于承受均载时提高的幅度。 　　三、产能分析 　　套管内填充覆膜砂后,若忽略油水粘度差或油井