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攻克深层高压结胶出砂难题:油藏举升工艺优化实践

时间:2026-11-03 14:12 来源:2026年10月 作者:郑浩 新疆油田


永进油田位于准噶尔盆地中部昌吉凹陷,主力开发层系为侏罗系齐古组,埋深超5500m,属于深层异常高压低渗油藏,整体储量规模超亿吨。区块构造相对平缓,但局部褶皱、断裂发育,储层非均质性强,黏土矿物含量高,具备较强速敏、水敏与碱敏伤害特征。同时原油蜡质、胶质、沥青质等重质组分富集,原油胶体稳定性较差,前期试采效果不理想,单井产能低、投资成本高,油田长期难以实现有效稳产开发。
油井自喷生产过程中,井筒温压持续下降易造成重质组分析出结胶,生产参数波动引发地层压力激动出砂,两者耦合形成砂胶复合堵塞,导致油井生产周期短、解堵作业频繁、开发效益偏低。针对区块开发难点,开发技术人员从压力调控、洗井优化、管柱改造、储层保护多维度开展举升工艺优化,建立适配油藏特征的配套技术体系,有效缓解井筒堵塞问题、稳定油井产能。
油井举升生产主要存在问题

井筒沿程压降造成重质组分析出堵塞。永进油田属于典型深层异常高压油藏,原始地层最高压力可达100MPa以上,原油蜡质、胶质、沥青质等重质组分含量较高,胶体结构稳定性偏弱。油井自喷举升过程中,井筒流体压力、温度沿举升通道持续衰减,原油脱气后胶体平衡被打破,重质组分逐步析出并吸附于油管内壁。当井筒压力降至沥青质稳定临界压力以下,固相物质会大量沉淀聚集,由松散絮状逐步固结为致密结胶层。结胶结构缩小井筒过流断面,加剧局部节流压降,诱发更多重质组分沉积,形成恶性循环,造成井筒持续堵塞、油井产能快速衰减,堵塞位置随井口压力降低不断向井筒深部延伸。
举升参数波动引发地层激动出砂。永进油田深层储层渗透率偏低,高压环境下岩石骨架承受较高有效应力,区块临界生产压差仅为34.9MPa。前期试采生产中,现场压差普遍超出临界值,易破坏近井地层结构引发出砂。储层渗透率低于1.5mD时启动压力显著升高,调参放产、频繁解堵会产生19至30MPa瞬时压差,诱发剧烈地层压力激动,导致疏松细粉砂脱落入井。砂粒可作为蜡质、沥青质结晶核心,加速固相沉积堵塞。砂粒随液流运移,在井筒节流、变径位置聚集沉积,依靠粗糙表面吸附胶质与沥青质,快速形成坚硬致密的砂胶复合堵塞体。地层出砂与井筒析胶相互耦合叠加,持续恶化井下工况,造成油井频繁堵塞躺井。
原有管柱结构不利于井筒维护作业。油田投产初期大量使用带有射孔枪、内置固定式封隔器的生产管柱,管柱本身存在先天结构缺陷。老式管柱内部射孔枪孔眼、精密滤砂管位置内径发生突变,形成多处节流点位,流体流经变径位置流速加快、局部压降升高,重质组分更容易在此处析出沉积。固定式封隔器直接隔绝油套环空,常规反洗井循环通道被完全封死,井筒发生堵塞之后,只能够依靠连续油管实施解堵,单次作业成本达到12-13万元。
同时井下射孔枪长期工作后容易出现变形,产生井下落鱼,常规打捞工具无法完成抓取作业,需要专门研制异形打捞头以及变形落鱼处理工装开展处置(图1)。
 

图1专用处理鱼顶和打捞工具图
但打捞处置属于事后补救手段,不能从根源上抑制砂胶堵塞发生,治标而不治本。
缺少标准化预防性举升管理制度。油田开发早期片面追求瞬时高产,普遍采用敞放生产模式,等待井筒完全堵死后再被动开展解堵施工。堵塞物在地层高压长时间压实作用下固结程度不断提高,清堵难度、施工成本随之大幅上升。部分油井平均生产周期仅有2天,月均连续油管解堵作业十几次,油井不停在解堵、生产之间循环切换,有效生产时率极低。高频次连续油管作业带来高额运维成本,并且作业过程产生的压力激动反复扰动地层,进一步加剧地层出砂问题,形成恶性循环。
精细化分级控压自喷举升工艺优化
建立三级压力分级管控标准。结合室内析胶析蜡试验与现场生产动态数据,明确区块沥青质析出临界压力与地层出砂阈值,建立标准化三级压力分级管控体系,规范自喷举升生产制度。一级为安全稳产区,油压保持28~30MPa以上,原油胶体状态稳定,重质组分基本不析出,生产压差平稳、出砂风险低,为最优稳产工况。二级为预警管控区,油压维持25~28MPa,临近析胶临界值,需加密工况巡检与压力监测,提前部署预防性洗井作业。三级为高危堵塞区,油压低于25MPa,沥青质快速沉积、地层出砂加剧,需及时上调井口回压,严禁敞喷放压,有效防范砂胶复合堵塞,保障油井平稳生产。
现场油井实施稳控回压生产之后,油井进入安全稳产区运行,节流阀、捕集器耗材损耗明显下降,油井日产油量实现提升,压力剧烈波动问题得到有效治理。
推行周期性小幅压差排堵工艺。堵塞发展早期,井筒内部堵塞物保持松散半固态,尚未完成固结,适度泄压可以依靠流体动能把松散堆积物携带至地面。据此形成周期性小幅压差排堵工艺,单次泄压幅度严格控制在3MPa以内,单次短时放喷时长2-4h,规避大幅度压降诱发地层大量出砂。针对缺少常规洗井通道的井,不再采用憋压生产直至堵死后再大规模解堵的模式,依托压力、产液、产气参数预判堵塞发展趋势,在生产周期内开展2-3次小幅压差排堵,在堵塞物固结之前及时排出井筒,有效延长油井生产周期,提升单井日产油水平。
井口沉砂捕集配套改造。井口油嘴选型长期面临矛盾:选用大通径油嘴,会放大生产压差诱发地层垮塌出砂;选用小通径油嘴,井筒固相杂质快速造成堵塞(图2)。
 
图2 胶结物堵塞油嘴
更换压力调节阀之后,阀芯又容易被高压携带砂粒冲蚀、卡死。最终选用强韧性材质调节阀,调节阀前端增设沉砂捕集器,拦截井筒产出细砂,保护下游节流部件和地面流程,设备更换维护周期由2-3天延长至30天。通过规范化控压管理结合定期洗井作业,油井压力运行状态得到显著改善(图3)。
 
图3 永进3-斜2洗井前后油套压变化曲线图
洗井优化之前油压快速下行,套压同步剧烈波动,代表井筒堵塞发展速度快,解堵并不彻底;落实控压加定期洗井之后,套压整体平稳,油压下降速率显著放缓,井筒堵塞发育速度被抑制,油井有效生产周期得到延长。
差异化稀油反洗配套举升保障工艺
洗井工艺分阶段迭代升级。结合区块洗井施工暴露的技术短板,现场持续优化工艺参数,完成洗井技术三阶段迭代升级。初期采用大排量无控压洗井,虽可冲刷井壁有机垢,但极易诱发地层出液、造成储层压力亏空,进一步加剧出砂问题。第二阶段推行大排量出口控压洗井,有效抑制地层出砂,但整体携砂能力受限,大粒径砂粒易在井筒堆积形成砂桥,导致洗井后短期内再次堵塞。最终优化形成差异化稀油反洗工艺,根据单井地层压力、出砂强度动态匹配排量与井口控压参数,高压强出砂井采用小排量控压施工,低压弱出砂井适度提升排量保障携砂效果,有效解决砂桥堆积、储层伤害等问题,洗井质量与生产稳定性大幅提升。
落实预防性常态化洗井制度。依托SCADA在线监测系统实时采集油套压数据,当套压稳定、油压匀速下降,就代表井筒进入结胶堵塞前兆,提前开展预防性反洗作业,避免井筒完全堵塞后动用成本高昂的连续油管。落实“一井一策”管理,明确每一口井工况判别标准、洗井施工参数、异常处置流程,相关技术要求标准化落地。落实预防性洗井制度后,部分油井实现全年不停躺井,多口问题井生产周期成倍延长,高频次连续油管解堵的局面得到扭转。
药剂辅助井筒长效防护。室内开展药剂评价筛选工作,测试生物酶、油溶性清蜡药剂溶解性能,筛选适配本区块砂胶堵塞物的高溶解药剂配方。在井口加装高压柱塞泵,实现套管连续伴注药剂,在整个举升过程当中抑制重质组分在管壁黏附沉积。这套高压柱塞泵同时具备药剂伴注、洗井双重功能,可以替代外部泵车开展洗井作业,降低现场施工成本。
全生命周期井筒管柱优化改造
围绕新井完井、老井改造、封隔器井工具升级,全方位优化井筒管柱,满足自喷生产叠加周期性正反洗井一体化举升需求。
新井完井筛管优化。原有精密滤砂管节流效应突出,极易诱发重质组分沉积,造成筛管堵塞。新井完井替换为螺旋开孔抗挤筛管,扩大井筒过流截面积,降低近井地带节流压降,减少积砂结胶,从源头改善新井举升工况。
在产井投产管柱改造。针对老井射孔枪管柱节流缺陷,实施管柱改造,拆除原有带射孔枪生产管柱,更换成全通径光油管,消除井筒内径突变带来局部压降,抑制重质组分沉积。通畅井筒通径可以直接开展常态化正反洗井,减少连续油管作业依赖,光油管管柱兼顾井筒保压和低成本解堵优势,成为区块管柱改造主流技术方向。
封隔井井下工具升级。部分油井必须下入封隔器开展生产,老式封隔器通径偏小,井下作业受到极大限制。将老式封隔器升级为全通径封隔器,保证井筒通径连续顺畅,配套专用打捞工装,高效处置管柱变形、井下落鱼故障,井筒维护作业效率与油井生产稳定性同步提升。
完井投产流程储层保护。摒弃传统水基压井、清水替喷工艺,落实全周期储层保护,打开油气层之后全程执行压力管控,采用原油替置、原油替喷投产工艺,严格杜绝水体进入井筒和地层内部,规避储层水敏伤害,保护近井地带渗流能力。水平井标准化投产中,完井之后使用原油置换储层段合成基钻井液,井筒全部使用原油替喷,全程不见水,降低储层伤害,维持近井地层渗流条件稳定。
工艺应用综合成效
整合分级压力管控、差异化稀油反洗、全生命周期井筒管柱优化等核心技术,构建适配永进油田深层异常高压油藏的一体化举升工艺体系,现场应用成效突出。工艺优化后,油井砂胶复合堵塞难题得到有效治理,频繁躺井问题显著改善,油井生产周期与有效生产时率明显提升,单井产能稳步释放。区块连续油管高频解堵作业频次降幅超70%,单井年均节约作业成本近百万元,运维经济效益大幅提升。管柱升级完成后,常规反洗井作业覆盖率由不足30%提升至85%以上,井筒日常维护更为便捷高效。整套工艺精准破解深层高压结胶出砂油藏开发瓶颈,技术成熟、实用性强,形成了可推广的技术范式。
 
 
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