不同防砂完井工藝技術(shù)及其特點研究

劉言理 聶上振 楊延征（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

不同防砂完井工藝技術(shù)及其特點研究

劉言理 聶上振 楊延征（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

油層在開發(fā)過程中都會有出砂現(xiàn)象，油層出砂后會對油井的開發(fā)和管理造成極大的困擾。油井出砂后會造成井壁坍塌、堵塞液流通道、磨損管線和井下工具等危害。治理油井出砂危害的有效方法是適當(dāng)?shù)夭扇》郎按胧Ｈ虼蟛糠值挠吞镌谟途_發(fā)期間都需要防砂。這里主要針對機(jī)械防砂、化學(xué)防砂、組合防砂等幾種防砂完井工藝、配套工具及其特點進(jìn)行研究，為相關(guān)防砂完井工藝的選擇和研究提供了參考。

防砂完井；機(jī)械防砂；化學(xué)防砂；工藝；組合防砂

油井鉆完井過程中油層的巖石應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，同時在油層后期的開發(fā)過程中，油層流體流出降低油層壓力的同時將地層原有的游離砂帶出，造成油井出砂甚至井壁坍塌。地層砂進(jìn)入井筒后被抽油泵舉升到地面，在此過程中油井出砂會對各種管線造成磨損、對設(shè)備造成堵塞等各種有害于油井生產(chǎn)壽命的影響。以上的這些出砂情況將會大大增加油井的管理費用和管理難度。所以，建議對大部分油井在鉆完井后直接進(jìn)行先期防砂完井，這也是防止油井出砂增加油井壽命的最直接有效的方法。目前，各大油田的大部分油井都有必要進(jìn)行先期或者后期的防砂完井，涉及到的防砂方法也是多種多樣。其中，機(jī)械防砂方法使用較早，化學(xué)防砂和組合防砂方法有較多應(yīng)用，本文主要圍繞這幾種防砂方法進(jìn)行相關(guān)問題分析并結(jié)合不同防砂完井方式的現(xiàn)場應(yīng)用情況給油井現(xiàn)場防砂提供參考。

1 機(jī)械防砂完井方法

機(jī)械防砂完井方法出現(xiàn)的時間較早，防砂完井方式多樣，主要分為機(jī)械篩管防砂完井和篩管外礫石充填防砂完井兩種方式。

機(jī)械防砂完井除了常用的割縫篩管、繞絲篩管、精密符合篩管外，近幾年隨著科研技術(shù)的發(fā)展，膨脹式篩管完井越來越受到重視。膨脹式篩管主要由基管、篩網(wǎng)、護(hù)套、特殊接頭等組成。施工過程中可以利用管柱重力對篩管進(jìn)行膨脹，也可通過液壓系統(tǒng)對篩管進(jìn)行膨脹。該工藝可以使篩管緊緊貼在油層套管內(nèi)壁上或者裸眼井壁上，不僅能起到防砂的作用，還能起到穩(wěn)定加固裸眼井壁的作用。該工藝施工后完井表皮系數(shù)低，流體流動通暢。膨脹式篩管完井技術(shù)施工過程中地表設(shè)備少，施工程序簡單，對于水平井和大斜度井也可應(yīng)用。

機(jī)械防砂完井中的另一個較大分支是篩管外礫石充填防砂完井工藝，該工藝中較為重要的參數(shù)是礫石尺寸的選擇、篩管防砂精度的確定以及礫石充填的結(jié)實度。傳統(tǒng)的礫石充填方案一般為獲得較大的滲透率采用粒徑較大的礫石，這樣同時也會產(chǎn)生負(fù)面影響，如礫石充填層失去了對地層出砂的阻擋作用，在礫石充填層很難形成砂橋，地層砂堆積在大的礫石中間，反而對地層流體的流動造成了很大的阻礙，所以在進(jìn)行礫石充填防砂完井之前，要求對地層出砂進(jìn)行粒徑分析，設(shè)計出合適尺寸的充填礫石。對于套管射孔后下入篩管，在篩管外進(jìn)行礫石充填的防砂完井工藝要求射孔過程中不可避免井筒液體進(jìn)入油層對其產(chǎn)生污染，所以現(xiàn)場施工過程中對井筒液體要嚴(yán)格控制質(zhì)量。

2 化學(xué)防砂完井方法

化學(xué)防砂完井方法主要針對套管完井后需要防砂的井，裸眼完井的油井不能進(jìn)行化學(xué)防砂?；瘜W(xué)防砂完井可以直接向底層內(nèi)打入膠結(jié)劑，利用地層原有的地層砂形成防砂屏障，也可以將膠結(jié)砂用攜砂液打入地層，將地層填實，一定時間后膠結(jié)砂固結(jié)形成防砂屏障，從而實現(xiàn)化學(xué)防砂的目的。使用膠結(jié)砂化學(xué)防砂完井要求油井固井質(zhì)量好且射孔炮眼無堵塞，砂漿通過暢通。從某些程度上講，化學(xué)防砂相比礫石充填降低了擋砂層的滲透率，對于稀油而言影響不是很大，若油層原有粘度較大，則大大增加了原油的采出難度。所以一般使用膠結(jié)砂化學(xué)防砂完井后用六棱鉆頭進(jìn)行鉆塞，增加井筒與膠結(jié)砂塞的接觸面積。化學(xué)防砂完井可以在不影響地層滲透率的同時對套管附近的坍塌地層進(jìn)行修復(fù)加固，降低地層進(jìn)一步坍塌的概率。

3 組合防砂完井方法

組合防砂完井方法是將機(jī)械篩管防砂完井、礫石充填防砂完井和化學(xué)防砂完井等方法有機(jī)結(jié)合在一起而形成的一項綜合技術(shù)。一般對于出砂較為嚴(yán)重的老井，套管射孔附近地層出砂虧空且原有油層出砂嚴(yán)重，推薦采用組合防砂方法。使用該工藝時，先向底層內(nèi)擠入一定量的膠結(jié)砂，膠結(jié)砂的量不但要填滿套管射孔附近虧空地層，還要在射孔套管內(nèi)形成數(shù)米長的實心膠結(jié)砂柱，侯凝一定時間，下入六棱鉆頭進(jìn)行鉆塞，在套管內(nèi)壁形成一個膠結(jié)砂環(huán)。鉆塞結(jié)束后下入礫石充填工具、篩管等防砂完井工具，在篩管與膠結(jié)砂環(huán)之間填充入陶粒砂，保證滲透率的同時防止膠結(jié)砂坍塌。這樣形成了地層膠結(jié)砂層、套管內(nèi)膠結(jié)砂環(huán)、陶粒砂環(huán)和篩管四道擋砂屏障。

4 常用防砂完井工藝現(xiàn)場應(yīng)用效果

以上所提及的幾種防砂完井方法，現(xiàn)場均有應(yīng)用，但機(jī)械防砂完井方法應(yīng)用最多，組合防砂完井方法也有應(yīng)用。主要根據(jù)油井不同的工況而定，下面就機(jī)械防砂完井方法和組合防砂完井方法的現(xiàn)場應(yīng)用情況、防砂效果、油井生產(chǎn)效果等進(jìn)行分析。

某油田對于新鉆的油井采用機(jī)械防砂完井方法，油井完鉆井深2367m，最大井斜75度，油層含有飽和度35%，滲透率235mD，油層為沙河街組，通過對油層地層砂進(jìn)行砂樣分析確定機(jī)械防砂篩管采用防砂精度0.25mm，充填礫石粒徑0.425-0.85mm，采用套管完井后射孔，在油層套管內(nèi)進(jìn)行礫石充填防砂完井，施工后油井日產(chǎn)液25方，日產(chǎn)油21噸，采出液含水率低，同時油井生產(chǎn)5個月沒有出砂，防砂成功率100%。

［1］劉言理，聶上振，楊延征.水平井完井方法研究和優(yōu)選［J］.價值工程，2015，10，34（378）：94-95.

［2］劉言理.水平井充填一體化化學(xué)防砂完井技術(shù)在海上油田的應(yīng)用［J］.化工管理，2015，07：149-150.