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史深100高压低渗透油藏开采配套技术 第六图书馆 方法 以油层保护为前提,应用高能气体压裂,酸化,杆式泵深油等配套技术开采低渗透油藏,目的 解决低渗油高效开发的问 题。结果 利用配套开采技术取得史深100断块连续4年稳产的好效果。结论 低渗透油藏开发过程中,在预防油层务害的基 础上,优选油层改造工艺,完善深抽配套技术,可达到高效开发的目的。方法 以油层保护为前提,应用高能气体压裂,酸化,杆式泵 深油等配套技术开采低渗透油藏,目的 解决低渗油高效开发的问题。结果 利用配套开采技术取得史深100断块连续4年稳 产的好效果。结论 低渗透油藏开发过程中,在预防油层务害的基础上,优选油层改造工艺,完善深抽配套技术,可达到高效开发的 目的。高压油气藏 低渗透油气藏 油层保护 酸化特种油气藏游龙潭胜利石油管理局现河采油厂1998第六图书馆 第六图书馆 1 9 9 8正 特种油气藏 第 5卷第 4 期 z _ 史深 方 法 油藏 。 目的解 决低渗 油藏高鼓 开发的问题。结果利用配套 开采技术 取得 史深 1 0 0断堆 连 续 4年稳产的好 鼓果。结论低渗 透油藏 开发过程 中． 在预 肪油层伤 害的基础 上 ． 扰 遣油层 陡 造工 艺， 完善深抽 配套技 术 ， 可达到 高效开发的 目的。 主 题 词 式 抽 油 最 高压 油气藏 史南油田 苎兰 兰 要鬯 史深 1 0 0断 堆 高能气体压裂 酸化 杆 Y o u L o n g t a n ， Me n g G u a n g 3 , u ， L i ⅥI 唔 X i a n h e O i l P r o d u c t i o n P l a t 。 ，S h e n g l i P e t r o l e u m A d m i n i s t r a t i o n B u r e a u D o a g y i n g S h a n d o n g 2 5 7 0 6 8 Co mp l e me n t a r y p r o d u c t i o n t e c h n i q u e o f h i g h p r e s s u r e l o w p e r me a b i l i t r r e s e r v o i r o f S h t s h e n 1 0 0 f a u l t b l o c k ． S O GR 5 4 Y ．1 9 9 8 Ab s t r a c t Me t h o d C o m p l e m e n t a r y t e c h n i q u e s s u c h a s h i g h p o w e r g a s f r a c t u r i n g ．a e i d i z a t i o n，d e e p p u mp i n g b y r o d p u mp E r e a p p be d t o I e c 0 v e r l O W p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r u n d e r t h e p r e mi s e o f r e s e r v o i r p r o t e c t i o n． P u r p o s e T o s o l v e the p r o b l e m of h i g h l y e ff e c t i v e d e v e l o p me n t of l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r ．Re sul t F o u r y e a r s o f s t a b l e p r o d u c t i o n i s o b t a i n e d i n S his h e n 1 0 0 f a u h b l o c k b y t he c o mp l e me n t a ry p r o d u c t i o n t e c h n i q u e s ．C o n c l u s i o n T h e a l of h i g h l y e ff e c t i v e d e v e l o p m e n t of l o w per me a b i l i t y r e s c r v o i t c a l l b e r e a li z e d b y p rev e n tan o f r e s e r v o i r d a ma g e ．o p timi z a t i o n o f r e r v o i rmo d i fi c a t i o n t e c h n i q u e s a s we l l a si m p rov e me n t of c o mp l e me n t a r y t e c h n i q u e s f o r d e e p we l l p u mp i n g． S u b j e c t wo r d s h i g h p r e s s u re o i l a n d g a s res e r v o i r ，l o w perme a b i l i t y o i l a n d g a s r e s e r v o i r ，res e t “一 v oi r p r o t e c t i o n ， 。 h i g l l p o w e r g a s f r a c t u r i n g ， a e i d i z a t i o n ， p u m p i ng b y r ed p u m p ， S h i n a n o i l fi e l d ， S h i s h e n 一 1 0 0 f a u l t b l o c k 前 言 史南油田史深 1 0 0断块位于东营凹陷 中央隆起带西段 ． 是一个向东北抬起 ， 向西南倾没 的 大型鼻状构造。正向鼻状构造背景致使断块应力集 中． 裂缝发育。油藏 主要开发层 系沙三段 被巨厚泥岩包围， 边水能量弱。油层埋深约 3 2 5 0 m， 空气渗透率 1 0 X 1 0 一p ， 压力系数 1 ． 3 8 ～ 1 ． 6 0 ， 为一深层、 高压、 低渗透双孔介质岩性油气藏。油层物性较差 ， 孔喉半径小 ， 泥质含量 游龙潭 ， 男 ， 岁， 助理 工程 师 1 9 9 4年毕业 于西北 大学 石油墙质专业 理从事果油技术研究推广工作 叫 ． 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 5 卷 第 4期 游 龙潭 等 史深 1 0 0高压低 渗透油藏开采 配套技术 4 3 为 1 O ． 9 ％， 其 中高岭石含量 4 4 ％， 伊蒙混层 2 4 ％， 绿泥石 1 2 ％， 储层极易受到伤害。 为了适应油藏开发的需要 ， 自 1 9 9 4年先后应 用多种先进开采技术 ， 取得了连续 4年稳产 的良好效果。 油层保护技术 1 ． 钻井过程的油层保护 根据室 内泥浆评价结果及有关规定 ， 史深 1 0 0断块钻遇油层时采用铵盐泥浆 ， 近平衡钻井 钻开油层 ， 同时应用单 向屏蔽暂堵技术和降失水剂技术 。1 9 9 4年 9～1 1 月投产 1 2口井 ， 实施 保护井 比未保护井单井平均 日增油 1 2 ． 4 t 。史 3 - 3 - 8 、 史 3 - 6 - 1 0和史 1 0 8三 口井的 D S T测试表 明 ， 采取保护井比未采取保护井表皮系数小得多 表 1 。 衰 1 3口井 D SW 测试情况 射孔井段 孔 障度 有效藩透率 枪 流量 井 号 表皮系数 堵 塞比 m ％ 型 t ／ d 史 3 - 1 0 保护井 3 2 ∞ ． 0 3控3 ． 0 2 0 ． 0 0 ． 7 ， o 一I ． 4 5 l 0 2 I 1 ． ， c 史 3 - 3 ． 8 3 2 9 l 6 3Ⅻ． 5 2 3 ． 8 0 9 2 7 I ． I 8 I ． 3 2 7 3 4 ． I O 史 1 0 8 3 3 4 0 ． 03 ． 9 I 5． 2 0． 1 8 0 0． 0 5 0 9 9 7 3 2． 04 2 ． 射 孔 过程 的油 层保 护 油井射孔采用 1 0 2型枪 ， 1 2 7或 1 0 2 射孔弹， 1 6孔， m负压射孔方式 ， 负压值小 于 7 M P a ， 井 视油层及隔层情况适 当避射。钻井措施相同条件下 ， 高孔密未优化 井初始单井 日产油 1 1 1 t ， 低孔密未优化井初始单井 日产油为 1 6 0 t ， 而优化井 日产油则达到 2 6 ． 7 t 。 根据 0 4 4 m m杆式泵及 0 5 6 m m管式泵特点设计应用射孔投 产一次管柱， 射孔时不影喃 校深， 自喷生产时不影响清蜡作业， 不能 自喷时下人杆式泵 内泵筒 或投入 固定 凡尔 ， 下入抽 油杆即可生产 。射孔投产一次管柱在高压低渗透油藏应用后 ， 从 根本上避免了油井射孔后喷 溢时压井液对油层的伤害。 3 ． 采油 过程 的 油层 保护 作业压井 、 洗井时 ， 人井液采用史南污水站精细处理的污水 ， 内加一定浓度 的粘土稳定剂 温度不低于 8 0 q c 。若必须用卤水压井时 ， 要求对卤水过滤后加入 S P 1 6 9助排剂。清蜡工艺 中主要采用高压锅炉车热洗技术 ， 将热洗液加热到 1 2 0 q c 左右 ， 以高压蒸汽形式溶解井筒 内的 蜡质胶结物 ， 从而减轻压井液对油层 的污染。 4 ． 注 水 过程 的油 层保 护 采用高压精细过滤设备处理污水水质。新井投注 ， 油井转注 ， 清洗地面管线后 ， 混气水 负 压洗井达到地层微喷不漏。视油层粘土含量挤入一定 浓度 的防膨剂 ． 处理半径一般 2～3 1 2 1 。 注水水源采用精细过滤后的史南污水 ， 并合理控制注水速度 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 特种油气藏 l 9 9 8年 1 ． 必要 性分析 高能气体压裂技术 史深 1 0 0断块开采初期处于高压异常状态 ， 孔 隙结构相对较好 ， 且存在傲裂缝， 可形成较 大的生产压差 ， 具有较高的产能。随着开采过程中地层压力 的下降 ， 油层结构产生塑性变形 ， 原有裂缝闭合。又因为缺乏恬跃的边底水 ， 造成近井地带油相渗透率明显下降 ， 产量减少 。要 恢复该类油藏产能， 仅靠检泵 、 酸化等常规工艺不能解 决根本 问题 ， 必须采取压裂技术。 2 ． 可行性分析 高能气体压裂技术 简称 H E G F ， 是 目前国内在油层改造中采用的一项新技术 ， 既 可以在 近井地层压开多条径向裂缝， 又可解除堵塞。具有工艺 简单 、 施工方便 、 成本低、 见效快 、 占井 时间短等优点 。 H F f - ．． F造缝机理表明 ， 地应力产生剪切作用于压裂缝面上使之产生偏轴效应 ， 裂缝 不易目 j 合 ， 而且 由于裂缝偏离 了垂直最小主应力方向， 大大提高了它与天然裂缝沟通的机会。在史深 1 0 0断块 ， HE G F技术人工 可压穿塑性变形带 ， 达到与较深部天然裂缝沟通的 目的。另外 ， 史深 1 O O断块油层上下遮挡层厚度大 ， 完井工艺也充分考 虑了压裂施工 的要求， 固井质量优 盎， 因 而有利于高能气体 压裂的实旋 。 3 ． 工艺设计技术 1 压力上升时闻的璃定合理的压力上升时间可使岩层产生多条 一般 38条 径 向 裂缝 。C u d e r m a n 给 出在不考虑地应力条件下描述 H F f - ．． F压力上升时间的半经验公式“ D． D． 式中 c 瑞雷波速 ， m ／ s ；D． 井简直径 ， m； t 压力上升时间， m。 根据 国内外理论和实践 ， 结合高压低渗透油藏地层特点及技术条件， 压力上升时间控制在 51 0I n s 范围内。 2 压力峰值的设 计设计中要求压力峰值高于地层的破裂压力 ， 低于套管 的承压极 限 清水压井时峰值压力 P 公式为 P～ 1 ． 20． 0 2 8 Hs t 式 中 压裂弹上部液柱 高度 ， m。 套管在井下状态破裂强度 ， 按照 H E G F设计原则 ， 液面在井 口时 P～ P一 二 苎 堕 ‘。‘一 1 0 0 式中 油层埋深 ， m；P 套管抗 内压强度 ， M P a ； r 油层压力系数 ；,o s t 压井液相对密度。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 5卷第 4期 游龙潭等 史深 1 0 0高压 低渗 透油藏开采配套技术 4 5 史深 1 0 0断块油层破裂压力梯度范围 1 ． 8 2 ． 3MP a ／ l O 0 m， 即该区油井下人 1 3 9 ． 7 c a i n ， N S 0 级 ， l O ． 5 4 m 壁厚套管 ， 液面在井 口时仍可进行高能气体压裂。 3 压力持续时间的设计在现场为解决增产效果与套管保护之间的矛盾， 从控制火药 燃烧方式人手 ， 降低燃逮 ， 延长压力 持续 时同。选 用无壳压 裂 弹时， 压力 持续时 间在 2 0 0 4 0 O m 8 之 间 。 4 ． 施工 效果 截止 1 9 9 6年 l 2月， 史深 1 0 0断块共进行油井 H E G F改造 l 4井次 ， 施工一次成功率 1 0 0 ％， 有效率 9 2 ． 9 ％， 气体压裂井太都达到了解堵增产的 目的 ， 有效期最长的 2 2 m o l l 以上， 施工前后 的对比测试表 明， 有效井的近井渗透性得到不 同程度的改善 ， 油井产 量增加 1 ． 58 ． 0倍 ， 累计 增产原油 2 3 7 7 5t 。 5 ． H E G F复合技术 1 酸化与 H E G F结合的注水井改造技 术H E G F动态造缝过程中， 粘土矿物破碎脱 落 ， 注水时被水流带入裂缝前缘重新形成堵塞， 致 使 H E G F在注水井改造 中效果鞍差 ， H E G F改造 后及时进行酸化 ， 酸液将溶蚀粘土矿物碎屑 ， 消除堵塞物源 。同时由于裂缝 壁面的非均质性 ， 被酸液溶蚀为 凹凸不平的沟槽 ， 可使裂缝闭而不严 ， 增加压裂有效期 。以史 3 - 8 - l l 为倒 ， 该 井转注后几乎不吸水 ， 于 1 9 9 5年 9月实施 H E G F ， 酸化改造初 日增 注水 量 加 ， 至今仍有效 果 。 2 与重复射孔结合的 H E G F技术对 于射孔 完善程度低的油层 ， H E G F改造前首先进 行重复射孔作业 ， 要求用 8 9型以上太枪 、 大弹 ， 孔 密 l 6孔， m。这样既有利 于改善近井地层 的 渗透性能 ， 提高地层和油井的渗流能力 ， 又有利于泄压 ， 可有效地保护套 曾和水泥环 。 3 H E G F技术油管传输一次下井完井管拄接弹顺序 弹底导向头 压裂弹 起爆器 打孔筛管 0 6 2m油管 3 6根 4 4m杆式泵外筒 提升校深短接 泵上油管 ； 技术要 求 油管输送 压裂弹， 确保油层上部液柱高度太于 2 0 0 0 m。应用该技术 当压裂井喷时， 可直接 转入 自喷生产 ， 转抽时下入杆式泵 内筒又可抽汲生产 。 酸化解堵技术 1 ． 油井馥化技术 史深 1 0 0断块储层有一定程度的水敏， 且对高浓度盐酸产生酸敏。通过室 内评价， 选取酸 液配方 前置液为 d ％G Z - O I f ％F u g 1 6 ； 处理液为 a ％H C 1 b ％H Fc ％冰醋酸 d％G Z - 0 1 e S P 1 6 9， ％F u 9 1 6 ； 后置液同前置液配方。 由两块岩心酸化实验可知 ， 渗透率提高 5 0 ％左右。该配方用于短期污染及泥浆污染井效 果显著。污染程度深的油井措施 中， 引进了 X D低伤害酸深部酸 化技术。该技术应用 3口井 ， 平均 日增产能 8 ． 5 t 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 特种油气藏 1 9 9 8芷 2 ． 水 井酸 化 技 术 高压低渗透油藏温度 、 压力较高 ， 注水井酸化 中， 由于残酸反排不及时或不彻底造成二次 沉淀污染的情况较普遍 。通过室内和现场评价形成 了新型土酸技 术， 大大提高 了注水井 的酸 化效果 新型土酸是在常规土酸中加入了 X F Z ． 1酸化 添加剂配 制而成的酸液。X F Z ． 1能在 p H值 较高时有效拟制 I r e O H 沉淀的生成， 阻止酸渣与原油 中的某些胶质、 沥青质形成酸渣， 且与 酸液及储层流体的配伍性能好 ， 表面张力低 ， 有助排作用。 根据 新型土酸性 能 ， 史 深 1 0 0断 块 现 场 实 验 了 两 口井 ， 效 果 较 好 表 2 。 史 3 - 4 ． x 9 井 ， 施 工 后 ， 日 裹 2 新 型土酸注水 井增 洼效果 1 9 9 7年 5 月 累积 井号 用量 施工 压降 日注水 泵压 油压 日注承 增洼 有效期 { m ’ sp a 泵 压 l 油压 d M P a l M P a { h I P B f M P a 史 3 一 x9 4 0 2 9 1 1 ． 0 3 2 3 0 6 0 4 5 9 0 1 4 6 史 l O 3 3 5 3 4 ， 3 1 1 0． 5 3 2 3 0 3 0 7 4 5 l ol 注水量 由 1 1 上升到 6 0 ， 目前仍有较好的效果。 1 ． 杆 式 泵 技术 的 改进 杆式泵深抽配套技术 史深 1 0 0断块开发初期 ， 杆式泵应用 1 6井次， 主要暴露 出两方面的问题 a ， 芯泵密封圈质量差 ， 下井过程易遭磨损 ， 造成作业返工率 高， 泵漏严重 。 b ， 常用的 Y 2 2 1 ． 1 1 5总承 内径 6 0 m m， 杆式泵 内筒无法通过 ， 袖管在井下得不到锚定 。 经过调研 ， 选择 了2 5 ． 1 7 5 R H B型定筒式底部固定 整筒 杆式泵 ， 又合作研 制了集泄油、 锚定 于一体的 S C M ． 1 液压锚 。通过技术改进 ， 使杆式泵下井一次成功率由4 6 ％提高到 1 0 0 ％， 同时 克服 了深井油管弹性伸缩带来 的冲程损失。 2 ． 杆 式泵 深抽 技 术配 套 1 长冲程抽 汲方式 通过深抽井优化设计 ， 配备 l 2型长 冲程抽油机 ， 配台 长筒杆式 泵， 使生产制度 由 0 4 4 36调为 0 4 4 4 ． 8 4 。现场 1 8 O O一2 0 0 0m深抽井采用长冲程抽汲 方式后 ， 井下活塞有效 冲程比倒提高 l O ％ 一l 5 ％。 2 油管锚定技术史探 l O O断块抽油井平均泵挂深度 l 7 6 4 ． 5 m， 最 深达 2 0 2 2 ． 0 i 生产中的主要问题是抽油杆断脱和泵效低 。经分析认为 ， 主要 由于泵挂深 ， 泵级间隙小 ， 而且 油管摆动 ， 下冲程发生横向弯曲造成。为此 ， 深抽井普遍使用 了油管锚定技术。其优 点是 减 少抽油机冲程损失 ， 避免油管受 力摆动造成 的抽油杆与油管磨损 ， 同时也减轻了丝扣的漏失。 3 抽油杆扶正技术斜井上采用抽油杆滚轮接箍 ， 结蜡井使用尼龙刮蜡器 ， 既可扶正 又可刮蜡 ， 使用后抽油机总载荷 可降低 5 一l O k N， 有效冲程增加 5 ％。 4 强磁防蜡技 术应用 N C X系列强磁防蜡器 有管式 防蜡器也有杆式防蜡 器 ， 配舍 高压锅炉车热洗技术 ， 来处理结蜡严重的油井。由于泵吸人 口压力变化较大 ， 为防止蜡 晶在泵 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 5 卷第 4期 游龙 潭等 史深 1 0 0高压低渗透油藏 开采配套技术4 7 筒内析出， 要求在泵下1 0 m 处下管式防蜡器 3 ． 杆式泵应用情况 史深 1 0 0断块 ， 有杆泵抽油井 4 5口， 其 中 0 4 4 m m杆式泵生产井 3 8口， 占 8 4 ％。1 9 9 6年 至 1 9 9 7年 3月， 杆式泵井维护作业 2 3井次 ， 除因活塞卡、 管漏 9井次作业时提 出油管外 ， 其余 1 4井次实现了不提油管作业 ， 减轻了工作量 ， 降低了作业成本 。通过完善深抽配套工艺 ， 制订 合理的热洗周期， 同时加强重点井 工况监测 、 分析工作 ， 在史深 1 0 0断块培养 出 1 0 I l 杆式泵长 寿井 ， 平均生产天数已达 6 7 2 ． 5 d 史深 1 0 0断块 1 9 9 4年 投入开发 ， 在全 面实施 油层 保护的前提下 ， 综合运用酸 化 、 高能气体压裂及其复合 技术 和杆式泵 深抽 配套 工 艺 ， 实现了高压低渗透油藏 综合应用效果 表 3 史葫 l 1 0 0沙三中油赡 历年开发 综合数据 油井， 开井 日产{ 馥 日产 油 综音 古木 采 油速度 木井／ 开井 日注水 对问 口 t I ％ ％ 口 9 9 4 4 0m 3 I 2 2 3 O l 3 8 ． 4 9 o 0 4 6， 4 2 3 3 1 ． 8 3 I 7 4 7 5 7 7 1 1 9 9 9 6 4 5 1 4 4 3 0 B 0 3 05 8 3 咒 9 ／ 8 1 7 6 9 9 7 4 1 f 41 3 0 3 I 8 l 0 9 5 7 I 3 ／ 1 1 4 0 2 连续 4年稳产的良好效果 表 3 。 结论及认识 a ， 高压低渗透油藏开采中， 应 以油层保护为前提 ， 不 断优化油层改造工艺 ， 完善深抽配 套技术 ， 从而达到优质高效开发的目的 b ， 高能气体压裂改造具有工艺简单 、 施工方便、 见效快 的特点 。通过合理 的选井 、 选层 ， 进行主要参数的确定 ， 人工裂缝 可穿透塑性变形带与天然裂缝沟通 ， 从 而改善油层渗透性 ， 达 到油井增产的目的。高能气体压裂复合技术的应用， 提高了水井增注效果 ， 保护了套管和水泥 环 ， 防止 了作业压井对油层 的伤害。 c ， X F Z ． 1酸液添加剂 ， 在 p H值较高时能阻止酸液与原油 中的某些胶 质、 沥青质形成酸 渣 ， 与酸液及储层配伍性能好 ， 表面张力低 ， 有助排作用 d ， 杆式泵深抽技术在史深 1 0 0断块应用 中， 免提油管作业， 减少了作业 时问， 降低 了作 业成本 ， 通过技术配套 ， 可延长油井生产周期 ， 提高泵效。 郭洪金 、 刘景三 高级I程师在论文编写中给 予了热0指导， 在此表 示感谢 参考文献 1 胡博 仲 ． 渡场采油北京 石油工业 出版社 ， 1 9 9 6 7 8 2 王鸿勋 ， 张琪 ． 采油工艺原 理 ． 北京 石油工业 出版社 ， 1 9 8 9 2 8 4 收穑 日期 1 9 9 7 一 I 1 - 1 7 改 回 日期 l 9 9 8 - 0 5 4 ／ 编 辑刘 兆芝 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆