[发明专利]海洋超浅层油气的长水平井砾石充填方法

说明书

本发明公开了一种海洋超浅层油气的长水平井砾石充填方法，确定一个比当前长水平井的地层破裂压力小给定值的最大充填压力，从而在长水平井砾石充填的β波反向充填阶段具有以下充填步骤：1）在给定排量下进行β波反向充填阶段的充填；2）在当前充填压力达到所述最大充填压力时，减小所述给定排量继续充填；3）α充填平衡堤在新的给定排量下建立新的平衡，β波反向充填在新的给定排量下继续进行；4）在当前充填压力再次接近所述最大充填压力时，重复步骤2）和3）直至β波反向充填阶段结束。依据本发明的充填方法效率比较高，并且不容易产生地层破裂。

技术领域

本发明涉及一种海洋超浅层油气的长水平井砾石充填方法。

背景技术

埋深小于1000m的海洋油气藏被称为超浅层，而水平井长度大于500m则称为长水平，长水平井需要相对较大的充填压力，而超浅层则在较大的充填压力时，极易产生地层破裂。尤其是海洋超浅层油气β波充填段，在该阶段充填压力上升快，极易突破地层破裂压力。

通常，水平井的砾石充填过程可划分为“钻柱泵入”、“ α波正向充填”以及“β波反向充填” 3个阶段，各阶段具体描述如下：

(1) 钻柱泵入阶段：水平井砾石充填开始前，井筒3内充满完井液。携砂液与砾石所形成的混合砂浆从钻柱泵入，因此，钻柱泵入阶段是指携砂液与砾石的混合砂浆由井口泵入钻柱直至到达竖井井底转换工具的过程。在泵入阶段，由于砾石砂浆与井筒3原有流体之间的密度差，随着砂浆的泵入，地面泵压逐渐降低，在到达井底转换工具时泵压达到最小。即：在泵入阶段，泵压存在一个缓慢降低的过程。

(2) α波正向充填阶段：参见说明书附图1，该阶段是指当混合砂浆经转换工具进入水平的井筒3-筛管1环空后，随着混合砂浆推进及砾石重力沉降，α充填平衡堤4逐渐形成并缓慢延伸，直至α充填平衡堤4到达水平的井筒3末端的过程。在α阶段，由于α充填平衡堤4逐渐形成，混合砂浆过流面积减小、流速升高，导致砂浆在井筒3-筛管1环空的流动摩阻增大，所需井口泵压会逐渐上升。即：在α波阶段，井口泵压持续增大直到α波充填结束。

注：图1和图2中向右的箭头表示混合砂浆的流向，即混合砂浆沿井筒3向右推进；向左的箭头表示携砂液的走向，表示经筛管1过滤后混合砂浆中的砾石产生沉降，携砂液透过筛管1进入冲管2返回；向下的箭头表示透过井筒3滤失的携砂液，即进入到地层的携砂液。

(3)β波的反向充填阶段：该阶段是在α波充填结束后，砂浆由水平井筒末端反向沉降充填延伸，直至整个井筒3-筛管1环空充满砾石的过程。在β波阶段，由于携砂液在狭窄的冲管2-筛管3环空中流动距离增加，β波阶段的流动摩阻迅速增大，所需井口泵压也会迅速上升。即：在β波阶段，井口泵压迅速增大直到β波充填结束。水平井砾石充填在β波的反向充填阶段最容易出现问题，因此，解决β波的反向充填阶段地层破裂的问题是砾石充填的主要问题。

20世纪70年代以来，针对水平井砾石充填防砂问题，相关研究人员开展了大量有关水平井砾石充填的数学及数值模型研究工作。通过典型分析模型，Gruesbeck首次提出“平衡堤”的概念，并针对完整充填情况，建立相应的数学模型，进而通过回归试验数据，获得平衡流速和砂床高度两个附加方程，但其模型不具有时变特征，不能模拟砾石充填的动态过程。在Gruesbeck研究的基础上，Peden等人进一步扩展了“平衡堤”理论，并开发了相应的计算软件程序包，但该模型与软件同样不具备时变特性。随着水平井砾石充填理论与实践的不断发展，1996年一种更为完善的α-β波充填理论被提出，取代了之前的“平衡堤”理论，并在随后实验及生产应用中得到了广泛的验证。