多枝导流适度出砂技术是近年来油气田开发领域,特别是疏松砂岩油藏高效开采的一项重要技术创新。它融合了水平井多分支井技术、水力压裂或酸化形成的导流通道技术,以及主动控制地层砂适度产出的理念,旨在突破传统防砂技术对渗透率的伤害,实现储层长期高产、稳产。本文将从技术原理、研究进展、关键工艺及现场应用等方面,对该技术进行系统阐述。
一、 技术原理与研究背景
传统防砂技术(如机械筛管、化学固砂等)的核心思想是“防”,即通过物理或化学手段将地层砂完全阻挡在生产管柱之外。这一过程往往伴随着对近井地带储层渗透率的严重损害,形成“堵”的效果,限制了油井的产能。尤其对于泥质含量高、胶结疏松的砂岩储层,矛盾更为突出。
多枝导流适度出砂技术的核心理念转变为“疏”与“导”。其基本原理在于:
- 建立高效导流通道:利用多分支井眼或水力压裂/酸化技术,在储层中创造出多条高导流能力的流体通道。这些通道就像高速公路,能够显著降低原油流动阻力,引导流体高效汇集。
- 主动控制适度出砂:不再追求完全阻挡地层砂,而是允许粒径细小、无胶结的游离砂随流体适量产出。这一过程能自然疏通近井地带的微孔隙,形成稳定的“蚯蚓洞”网络或扩大渗流半径,从而大幅提高有效渗透率。
- 砂粒运移与管控:通过优化生产压差和流体流速,控制出砂的粒径和总量,使其在井筒和地面流程中能够被有效携带和处理,避免砂埋、砂卡或地面设备冲蚀等问题的发生。
二、 关键技术研究进展
该技术的研究是一个多学科交叉的系统工程,主要进展集中在以下几个层面:
- 储层出砂机理与临界条件研究:通过室内岩心流动实验、数值模拟,深入研究不同应力状态、流体流速下储层砂的启动、运移规律,确定实现“适度出砂”而非“砂害”的临界生产压差和流量窗口。
- 多分支井眼与裂缝优化设计:研究分支井的井眼轨迹、长度、间距以及人工裂缝的方位、长度、导流能力,使其与地层应力场和砂体展布最优匹配,最大化导流效果并控制出砂范围。
- 完井工艺与工具研发:研发适用于该技术的特殊完井管柱,如具备一定挡砂精度但流阻更小的大孔径优质筛管、可膨胀筛管,或配合使用的井下分离与回注装置。核心是在保证井筒稳定性的前提下,最小化对流动的阻碍。
- 出砂监测与生产调控技术:开发基于声波、振动、管线腐蚀监测等技术的实时出砂监测系统,结合生产数据(压力、流量、含砂量)建立智能调控模型,实现生产过程的动态优化与风险预警。
三、 现场应用与成效
该技术已在渤海湾、南海、胜利油田等多个疏松砂岩油田进行了先导性试验和规模化应用,取得了显著成效:
- 大幅提升单井产量:与传统防砂井相比,应用该技术的油井初期产能通常可提高30%-100%,甚至更高,有效挖掘了低效储层的潜力。
- 延长稳产期:由于近井渗流条件得到根本性改善,油井递减速度明显放缓,稳产期得以延长。
- 提高采收率:更强的渗流能力有助于更有效地动用储层储量,预计可提高区块最终采收率。
- 经济性显著:尽管初期投资可能略高,但由于增产效果突出和免于频繁的防砂维护作业,全生命周期成本效益显著提升。
四、 挑战与展望
尽管优势明显,该技术仍面临挑战:对储层物性及非均质性认识要求高;出砂过程的长期稳定性与管控仍需更精准的模型支持;极端疏松储层中如何防止大规模出砂导致的地层坍塌等。
该技术的研究将更加注重与地质工程一体化的深度融合,利用大数据和人工智能优化设计与实时调控,并发展更加智能、柔性的井下控砂工具。多枝导流适度出砂技术代表了疏松砂岩油藏开发从“被动防御”到“主动疏导”的理念变革,其持续完善与推广,将为老油田增产稳产和难动用储量经济有效开发提供强有力的技术支撑。