淺談深水油氣田防砂完井技術(shù)

程福山　吳科　程善平　許瀟

摘 要：深水油氣田勘探開發(fā)資源潛力巨大，我國深水油氣田開發(fā)還處在起步階段，防砂完井技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀對于我國海洋油氣資源可持續(xù)開發(fā)，提高經(jīng)濟效益具有重要的借鑒意義。在分析了深水油氣田防砂完井難點的基礎(chǔ)上，總結(jié)了主要防砂完井技術(shù)的優(yōu)缺點，介紹了深水防砂完井技術(shù)新進展，最后預(yù)測了深水油氣田防砂技術(shù)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：深水油氣田；防砂完井；壓裂礫石充填；膨脹篩管；陶瓷濾砂管

緒論

深水油氣田勘探開發(fā)資源潛力大，是我國石油資源的重要戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移區(qū)[1]。隨著勘探開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外石油公司在海洋油氣領(lǐng)域有許多重大發(fā)現(xiàn)，尤其是深水、超深水油氣田。HYSY981鉆井平臺的成功研發(fā)和運作加快了我國深水油氣田勘探開發(fā)進程，LS17-2大型氣田的發(fā)現(xiàn)就是成功范例。高風險，高投入，高技術(shù)是深水油氣田開發(fā)的顯著特點，完井是深水油氣井與儲層連通的重要工序，是油氣田開發(fā)的基礎(chǔ)。若油氣井防砂完井工序沒有重視導(dǎo)致出砂，后果會引起生產(chǎn)管線及設(shè)備的沖蝕、磨蝕、堵塞，甚至井壁坍塌以致封井。因此，深水油氣田開發(fā)尤其要重視防砂完井，研究深水完井的難點，防砂完井技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀對于我國海洋油氣資源可持續(xù)開發(fā)，提高經(jīng)濟效益具有重要意義。

1 深水防砂完井難點

深水油氣田因為其特殊的地質(zhì)環(huán)境和海洋環(huán)境，與淺海及陸地油氣田在完井方式上存在區(qū)別，完井施工更復(fù)雜、作業(yè)成本更高，對完井方法的可靠性要求更高[2]。

深水防砂完井的難點及挑戰(zhàn)主要概括為以下幾方面：（1）臺風、巨浪等惡劣的海洋環(huán)境對于深水完井施工的影響大。（2）深水海底的高壓低溫環(huán)境有利于氣水合物的生成和保存，水合物導(dǎo)致管線堵塞、結(jié)蠟、結(jié)垢。（3）防砂方案確定難度大，高額的修井成本，長生產(chǎn)期等對防砂方案要求更苛刻。（4）完井設(shè)備復(fù)雜，工序多，維護代價昂貴，投產(chǎn)后需要水下控制系統(tǒng)配合。（5）深水油氣田上覆巖層壓力低、儲層成巖性差、膠結(jié)性差的特點更是突出，儲層為高孔高滲，更容易出砂。

2 深水主要防砂完井技術(shù)

（1）裸眼礫石充填。裸眼礫石充填完井是儲層段擴眼后在技術(shù)套管上懸掛篩管，在篩管與井眼的環(huán)空間充填礫石，礫石層和篩管對儲層起擋砂作用[3]。該方法是墨西哥灣深水油氣田采用較多的防砂完井方法之一，具有滲透面積大，對儲層產(chǎn)能影響小，作業(yè)成功率高于壓裂充填，完井壽命高等優(yōu)點。（2）壓裂礫石充填。壓裂充填礫石充填是儲層在壓裂后，在篩管的環(huán)空中充填礫石的完井方法，具有增產(chǎn)和防砂的雙重作用，實質(zhì)是采用端部脫砂技術(shù)形成短而寬的高導(dǎo)流能力滲流通道。該方法是深水油氣田常用防砂完井方法，具有作業(yè)成功率高，防砂有效性高，壽命較長等優(yōu)點。該方法運用范圍廣，在西非[4]、墨西哥灣[5]、印度尼西亞、我國南海等地區(qū)均有運用。（3）膨脹篩管完井。膨脹篩管完井是采用膨脹懸掛器將膨脹篩管懸掛在技術(shù)套管上，然后采用膨脹工具擴大篩管直徑使其緊貼在井壁上支撐井壁。該方法在深水油氣田開發(fā)中的運用逐漸增多，具有過流面積大，可提高井壁穩(wěn)定性，安裝施工簡單等優(yōu)點，但存在防砂效果一般、完井壽命短，不適用于大位移井等缺點。

3 深水防砂完井技術(shù)新進展

（1）防砂完井與智能完井結(jié)合。智能完井是一種通過監(jiān)測儲層溫度、壓力等參數(shù)，分析產(chǎn)層產(chǎn)能情況，遠程控制原油生產(chǎn)的系統(tǒng)完井方式。智能完井越來越多的運用于深水油氣田的開發(fā)中，在完井中也不能忽略防砂的重要性，在SZ36-1，WZ11-4，Varginha油田VRG井的完井中均采用了該方法。（2）一次多層防砂技術(shù)。一次多層防砂技術(shù)是下入一趟管柱，利用轉(zhuǎn)換工具對多層儲層進行封隔器封固和進行礫石充填。該方法具有作業(yè)效率高，定位準確，縮短完井周期的特點。2010年墨西哥灣兩口水深約2713m、垂深79.5m井成功實現(xiàn)了世界上最深的一次多層壓裂填充完井[6]。2012年在印度尼西亞深水區(qū)成功實施了對六層段一次充填完井技術(shù)[7]。（3）防砂建模軟件運用于防砂實踐。防砂建模軟件已成功應(yīng)用于墨西哥灣深水多層壓裂充填中[8]，在施工前考慮擴徑、溫度梯度、彎曲變形、活塞效應(yīng)等進行建模計算管柱下入過程中大鉤載荷，在實際操作時則根據(jù)井下測量數(shù)據(jù)實時調(diào)整模型判斷施工對封隔器強度的影響，施工后期用于總結(jié)分析施工的經(jīng)驗教訓(xùn)。（4）支撐劑性能提高。深水油氣田的開發(fā)面臨著儲層壓力高，溫度高，蒸汽驅(qū)措施導(dǎo)致地層溫度升高對管柱密封性及防砂性能產(chǎn)生影響等問題，閉合壓力超過20000Psi（137.9MPa），溫度高達500？塒（260℃），但支撐劑等技術(shù)卻跟不上發(fā)展的步伐，墨西哥灣下第三系儲層20000Psi的閉合壓力下常規(guī)的支撐劑不能產(chǎn)生需要的導(dǎo)流能力。美國的一種提高氧化鋁含量的球形陶?？梢栽诟邞?yīng)力下保持高導(dǎo)流能力，解決了這一難題[9]。（5）陶瓷濾砂管。在玻利維亞的一口深水氣井，初期采用套管礫石充填，由于防砂失敗導(dǎo)致設(shè)備受到嚴重侵蝕，后期修井采用陶瓷濾砂管完井和層間封隔器對壓力衰竭層進行封隔，迄今為止，該井生產(chǎn)速度和再完井費用低于套管礫石充填，該濾砂管操作簡單，安全可靠，是深水油氣田防砂完井的一個方向[10]。

4 深水油氣田防砂發(fā)展趨勢

（1）壓裂充填完井具有防砂和增產(chǎn)的雙重作用，必將應(yīng)用廣泛。提高施工效率是該方法下一步發(fā)展的方向。（2）智能完井能實現(xiàn)對油氣層的高效管理，提高采收率，與防砂完井技術(shù)有效結(jié)合是未來的發(fā)展方向。（3）克服傳統(tǒng)獨立防砂篩管壽命短，易損壞，不耐高溫高壓等缺點，研制抗腐蝕、磨蝕、沖蝕的新材料篩管是另一發(fā)展方向，實現(xiàn)防砂完井技術(shù)操作簡單，防砂完井安全可靠。

參考文獻

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作者簡介：程福山（1988-），男，碩士研究生，湖北省黃岡市人，研究方向：鉆完井技術(shù)研究。

*通訊作者：吳科（1989-），男，鉆井技術(shù)員。