陳志剛

【摘 要】壓裂填充防砂工藝是壓裂和礫石填充兩種技術(shù)結(jié)合的特殊防砂改造工藝。主要針對(duì)中、高滲透率疏松砂巖油藏，利用非常規(guī)壓裂技術(shù)，通過壓裂建立高導(dǎo)流性裂縫，提高了地層的滲流能力，也能夠減少對(duì)地層的污染，與機(jī)械防砂相結(jié)合，在減緩地層出砂率的同時(shí)，也進(jìn)一步提高了防砂效果。

【關(guān)鍵詞】壓裂填充防砂；防砂工藝；壓裂防砂應(yīng)用

疏松砂巖油藏在勝利油區(qū)分布較廣，產(chǎn)量儲(chǔ)量占比例較大，主要分布于濁積巖、灘壩砂和砂礫巖3類儲(chǔ)層中。目前主要采用套管固井射孔管內(nèi)懸掛濾砂管方式完井，但這種完井方式不能完全滿足疏松砂巖油藏要求，表現(xiàn)出了油層完善程度低、完井投資大，油井產(chǎn)能低等缺點(diǎn)。出砂嚴(yán)重時(shí)還可能造成油層部位虧空、井壁坍塌、套變加劇乃至使油井報(bào)廢。因此做好防砂工作非常重要[1]。壓裂防砂工藝是針對(duì)中、高滲透率疏松砂巖油藏，利用非常規(guī)壓裂技術(shù)，結(jié)合機(jī)械防砂工藝，達(dá)到提高油井產(chǎn)量及穩(wěn)定地層砂的特殊改造工藝。在本工藝實(shí)施過程中，通過壓裂能建立高導(dǎo)流裂縫，提高地層滲透能力，從而解除地層污染，達(dá)到增產(chǎn)的目的。同時(shí)，壓裂也具有一定的緩解地層出砂的作用。在實(shí)施壓裂技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合機(jī)械防砂技術(shù)，從而進(jìn)一步提高防砂效果。壓裂填充防砂工藝技術(shù)已被認(rèn)為是一種適合中、高滲透率疏松砂巖油藏的優(yōu)選防砂完井和增產(chǎn)新技術(shù)。

一、壓裂防砂技術(shù)簡介

壓裂工藝作為一項(xiàng)增產(chǎn)措施已在低滲油氣藏得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)十分成熟。隨著壓裂技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)不同壓裂儲(chǔ)集層條件認(rèn)識(shí)的深化，壓裂施工已從初期的全井大井段合壓發(fā)展到多種壓裂方法，壓裂對(duì)象也從低滲、特低滲拓展到中高滲透儲(chǔ)集層?，F(xiàn)階段的壓裂實(shí)踐使我們發(fā)現(xiàn)：對(duì)已經(jīng)造成近井地帶嚴(yán)重傷害的油層，實(shí)施壓裂改造，效果很好。近井堵塞被解除，良好的滲流條件被恢復(fù)，油井重新獲得高產(chǎn)。但一般僅限于解堵型壓裂，以恢復(fù)產(chǎn)能。針對(duì)出砂問題卻沒有得到改善。進(jìn)入上世紀(jì)80年代以后，一種創(chuàng)新的防砂設(shè)想即把壓裂和礫石充填相結(jié)合的技術(shù)——端部脫砂壓裂技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。90年代初期，對(duì)端部脫砂壓裂的研究日益深入，現(xiàn)場施工井?dāng)?shù)不斷增加，技術(shù)日漸成熟。到90年代中期以后，已廣泛地在高滲透疏松砂巖中開展壓裂充填防砂施工，以后迅速延伸到出砂的氣藏，形成了一定行業(yè)規(guī)模，并且發(fā)展迅猛。就勝利油區(qū)而言，施工井?dāng)?shù)已占各類防砂井總數(shù)的50%，可見在防砂領(lǐng)域中地位舉足輕重，顯示出廣闊的發(fā)展前景。為疏松砂巖油氣藏防砂開辟了新的途徑，為提高出砂油層的經(jīng)濟(jì)效益提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

二、壓裂防砂的工藝原理

（一）壓裂填充防砂基本原理

在徑向流狀態(tài)時(shí)，原油以輻射狀自遠(yuǎn)處滲流到井底，從而使近井地帶壓力變化較大，井壁周圍壓降變化形成一個(gè)很陡峭的漏斗狀，即越靠近井壁，壓力梯度越大[2]。壓力分布的這一特性使得供給邊緣和井底之間的壓差絕大部分消耗在井底附近區(qū)域，而該區(qū)域由于鉆井過程的應(yīng)力集中，開采過程中最容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞而出砂。

地層壓裂造縫后提高了滲濾面積，使近井地帶的液流由徑向流變?yōu)榫€性流，井底周圍壓降變化曲線趨于平緩，導(dǎo)致壓裂井比未改造井的壓力梯度降低許多，因此作用在地層砂上的力也小許多。進(jìn)行壓裂防砂達(dá)到端部脫砂時(shí)，縫內(nèi)靜壓力開始增長，裂縫寬度變大，促使高濃度砂漿失水，壓實(shí)，形成穩(wěn)固的六面體結(jié)構(gòu)，從而有效地?fù)踝〉貙蛹?xì)砂流入井眼，而且充填的石英砂等礫石有效地穩(wěn)固了地層。同時(shí)完成管內(nèi)環(huán)空的擠壓充填，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓裂砂的阻擋，裂縫支撐帶實(shí)現(xiàn)對(duì)地層微粒的橋堵，形成一個(gè)具有多級(jí)分選過濾的人工井壁，起到有效的擋砂、濾砂作用。

（二）壓裂防砂與傳統(tǒng)防砂工藝的區(qū)別

壓裂防砂工藝與傳統(tǒng)防砂工藝，從防砂機(jī)理、施工工藝、適用范圍和地層滲流模式等方面都有區(qū)分。從機(jī)理而言，傳統(tǒng)防砂通過濾砂裝置或固結(jié)地層等方式來阻止出砂，壓裂防砂則通過改變對(duì)地層的有效應(yīng)力，減輕流體的攜砂作用，來達(dá)到減緩出砂；從施工工藝而言，傳統(tǒng)防砂工藝只能處理近井地帶的出砂，而壓裂防砂工藝通過建立高導(dǎo)流能力的壓裂裂縫，能有效的減少出砂，并起到解堵增產(chǎn)的效果；就滲流模式聞言，壓裂防砂形成的雙線性流動(dòng)模式是阻力最小的流動(dòng)模式，提升產(chǎn)能比傳統(tǒng)防砂工藝高2-3倍。

（三）壓裂填充防砂與傳統(tǒng)壓裂施工工藝的區(qū)別

由于壓裂填充防砂是針對(duì)高滲透松軟地層的壓裂，故在施工工藝方面與傳統(tǒng)的低滲層壓裂有顯著的區(qū)別。

常規(guī)壓裂程序是：

前置液（造縫及延伸）→加砂（裂縫繼續(xù)延伸、擴(kuò)展和縫內(nèi)鋪砂）→頂替（縫內(nèi)繼續(xù)鋪砂至脫砂）→停泵（裂縫閉合在支撐劑上）

壓裂填充防砂程序是：

前置液（造縫及裂縫延伸）→加砂（直至端部脫砂）→加砂（裂縫膨脹增寬）→頂替（繼續(xù)鋪砂）→停泵（裂縫閉合在支撐劑上）

對(duì)比可見：后者在施工中存在一個(gè)端部脫砂點(diǎn)，即砂漿在某一時(shí)刻全部到達(dá)裂縫端部，使泵壓迅速上升，此時(shí)還要繼續(xù)加砂使裂縫膨脹增寬，然后繼續(xù)頂替，提高縫內(nèi)鋪砂濃度直至停泵。而常規(guī)壓裂是在施工的頂替階段才完全脫砂，沒有裂縫增寬的階段[3]。

三、壓裂防砂工藝在LPP2-X912井的應(yīng)用

該井為盤2-26沙三下單元整體調(diào)整區(qū)塊一口新油井，于2014年5月30日完鉆，經(jīng)研究決定防砂后投產(chǎn)，射孔井段固井質(zhì)量良好，預(yù)計(jì)地層壓力16.5MPa。根據(jù)該井射孔層物性資料、聲波時(shí)差及同區(qū)塊鄰井生產(chǎn)情況，該井開發(fā)生產(chǎn)過程中易出砂，需防砂后生產(chǎn)?？紤]到該井下步所投產(chǎn)層有水井對(duì)應(yīng)注水，地層能量較好；但防砂層較多（7層）、跨度大（47.8m），且存在一定層間差異，因此為達(dá)到改造地層、防止地層出砂和滿足后期提液生產(chǎn)的目的，決定采取兩步法壓裂充填防砂。即先下光油管大排量高砂比對(duì)目的層進(jìn)行壓裂充填石英砂，以期壓開裂縫獲得高產(chǎn)油流，再下循環(huán)充填工具底帶濾砂管，利用充填工具對(duì)七個(gè)層籠統(tǒng)充填陶粒砂。

參考文獻(xiàn)：

[1]何生厚，油氣井防砂理論及其應(yīng)用.中國石化出版社.

[2]信曉棟，渤海地區(qū)疏松砂巖適度出砂控制技術(shù)研究TE358.中國石油大學(xué)碩士學(xué)位論文.

[3]鄧金根、李萍、王利華、何保生、趙文龍，渤海灣地區(qū)適度防砂技術(shù)防砂方式優(yōu)選TE257.中國石油大學(xué) 北京.endprint