劉言理(大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280)

當(dāng)前針對(duì)水平井防砂完井有很多種類，水平井在水平段由于各個(gè)方向壓力不同，所以極易出砂，如果開采前進(jìn)行防砂，此工藝實(shí)際為防砂完井。目前水平井防砂完井主要用純篩管完井和礫石充填防砂完井等[1]。 隨著井下情況越來(lái)越復(fù)雜以及水平井完井工藝技術(shù)水平的提高，水平井?dāng)D壓充填一體化完井技術(shù)越來(lái)越被重視，水平井?dāng)D壓充填一體化化學(xué)防砂完井技術(shù)將套管外擠壓充填工藝和套管內(nèi)循環(huán)充填技術(shù)結(jié)合在一起，有效防砂且最大程度降低了表皮系數(shù)。某海上油田開發(fā)井基本都是水平井，水平位移長(zhǎng)，水垂比高，生產(chǎn)層位多為明化、館陶、沙河街油組，受建井成本、周期以及施工風(fēng)險(xiǎn)等因素的制約，一些水平井完井采用套管固井，管內(nèi)懸掛篩管的防砂完井方式，而在易出砂地層采用獨(dú)立篩管防砂完井，防砂精度單一，篩管易堵塞，防砂效果差，開發(fā)效果不理想[2]。所以對(duì)水平井?dāng)D壓充填一體化化學(xué)防砂完井技術(shù)的研究很有意義。

1 技術(shù)思路及技術(shù)要點(diǎn)

(1)技術(shù)思路 水平井?dāng)D壓充填一體化防砂完井技術(shù)是將管內(nèi)循環(huán)充填、管外擠壓充填和獨(dú)立篩管技術(shù)結(jié)合在一起，施工前先連接工具管柱，下到位后坐封橋塞，丟手后起出管柱，下入充填裝置內(nèi)管，對(duì)接成功，對(duì)充填管柱進(jìn)行反加壓，進(jìn)行擠壓充填作業(yè)，作業(yè)結(jié)束后提出管柱，關(guān)閉充填裝置的充填孔，化學(xué)膠結(jié)砂，在72h之內(nèi)會(huì)膠結(jié)在一起，并且保持需要的滲透率。

(2)技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn) ①在設(shè)計(jì)水平井工具時(shí)，其尺寸和結(jié)構(gòu)要考慮井眼尺寸，確保管柱能順利下入。②充填過(guò)程中不能停泵，要實(shí)現(xiàn)連續(xù)充填，優(yōu)化泵注程序，避免提前堵塞，是該工藝的關(guān)鍵之處。③施工過(guò)程中要對(duì)管柱及工具反向施加壓力，要求橋塞和充填裝置能承受井口反向的壓力。

2 充填防砂管柱設(shè)計(jì)

(1)管柱組合設(shè)計(jì) 絲堵+油管短節(jié)+一體化擠壓充填裝置油管變扣+組合縫篩管串+油管+油管變扣+水平井空心橋塞+油管變扣+外加厚油管串+至口。

(2)篩管尺寸設(shè)計(jì) 篩管尺寸的設(shè)計(jì)對(duì)于油井成功防砂至關(guān)重要，篩管縫寬要求能擋住絕大部分砂粒。對(duì)某油井，射孔油層厚度56m，油層套管外徑139.7mm，所以選擇篩管長(zhǎng)度為59，在油層的上下各覆蓋1.5m，篩管類型為組合縫割縫篩管，用激光技術(shù)切割成縫，擋砂精度0.2mm，基管外徑89mm，鋼級(jí)N80，壁厚6.5mm，縫寬0.2mm，縫密度為220條縫/m，縫形為組合縫，縫分布為平行分布，單條縫長(zhǎng)80mm，縫間的軸向距離20mm，過(guò)流面積3520mm2/m。

(3)沖篩比設(shè)計(jì) 相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，沖管內(nèi)徑尺寸與篩管內(nèi)徑尺寸之比(簡(jiǎn)稱沖篩比)，低于0.6會(huì)大大降低充填效果和充填效率，當(dāng)沖篩比達(dá)到0.8時(shí)，充填效率可達(dá)90%以上，可以保證充填效果和充填成功率[3]。這是由于擠壓充填過(guò)程中，沖篩比提高，沖管與篩管之間的環(huán)空過(guò)流面積變小，環(huán)空內(nèi)液流的流動(dòng)阻力增大，迫使攜砂液大部分都擠入地層中，在循環(huán)充填期間，攜砂液在篩管與套管的環(huán)空內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而不斷沖刷“砂丘”，完成充填。此處，沖管選擇外徑Φ60mm，沖篩比為0.8，理論充填效率高達(dá)90%，滿足充填防砂要求。

3 礫石尺寸選擇和攜砂液設(shè)計(jì)

礫石尺寸的設(shè)計(jì)在整個(gè)防砂完井過(guò)程中也非常重要，礫石尺寸過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致油井流動(dòng)阻力增大，減少油井產(chǎn)量。礫石尺寸過(guò)大，滲透率過(guò)大會(huì)導(dǎo)致出砂嚴(yán)重，最終防砂失敗。經(jīng)分析研究發(fā)現(xiàn)，采用密度較小的礫石，顆粒重力影響減弱，可以使其在較低排量下仍可以有效在大斜度段推進(jìn)，并且較低的排量可以有效降低摩阻，降低井底施工壓力，避免因井底施工壓力過(guò)高導(dǎo)致地層破裂引起局部砂堵導(dǎo)致充填失敗。最終，選取化學(xué)膠結(jié)砂的粒徑0.8mm～1.2mm。攜砂液粘度為50MPa·s，滿足攜砂和充填要求。

4 泵注程序設(shè)計(jì)

表1 防砂施工泵注程序設(shè)計(jì)

防砂施工泵注程序設(shè)計(jì)如表1所示，設(shè)計(jì)攜砂液100m3，配液160m3，設(shè)計(jì)砂量6m3，備10m3。施工油壓限壓34MPa,套壓限壓18MPa(需監(jiān)測(cè)套壓值，安裝記錄儀器)，如果施工泵壓過(guò)高可提前結(jié)束擠壓充填轉(zhuǎn)循環(huán)充填。排量、砂比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整，砂比20%作為施工時(shí)調(diào)整方案。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

水平井?dāng)D壓充填一體化防砂完井技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在作業(yè)的過(guò)程中，能保證整個(gè)作業(yè)安全順利，作業(yè)質(zhì)量可以收到預(yù)期效果。下面以海上油田的油井為例進(jìn)行說(shuō)明。

(1)某油井概況 油井于2013.12.13完鉆，完鉆井深4078m，生產(chǎn)層位沙一段，最大井斜82．79°，完井油層套管外徑139．7mm，內(nèi)徑124．26mm。本次依據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)進(jìn)行射孔作業(yè)，射開Es1s的6#層，井3772～3778m,3814～3828m，厚度56m，孔隙度29.65%，滲透率584mD，含油飽和度22.32%，泥質(zhì)含量11.35%。某油井的生產(chǎn)層位屬于中孔中高滲，泥質(zhì)含量較高的儲(chǔ)層，同時(shí)井深、水垂比大、井斜大以及完井套管尺寸較小，這些都加大了管柱下入以及防砂施工難度。

(2)施工步驟 ①下入底帶Φ116mm×1500mm橄欖型通井規(guī)通井至3500m并充分洗井干凈；②5 1/2”套管刮削器+2 7/8"油管串至井口；③在橋塞座封位置3425-3435m反復(fù)刮削5次。刮削至3500m處，要求無(wú)遇阻，負(fù)荷正常。④大排量反循環(huán)洗井，直至進(jìn)出口液體一致，洗井后對(duì)油管試壓25MPa，穩(wěn)壓15分鐘，壓降小于0.5MPa為合格。⑤起出刮削管柱，甩刮削器。起刮削管柱邊起邊灌水。⑥射孔：根據(jù)地質(zhì)要求進(jìn)行射孔作業(yè)，操作按《射孔設(shè)計(jì)》進(jìn)行。⑦下入充填裝置、篩管、橋塞等防砂管柱串。⑧管柱下到預(yù)定位置后，先反洗井兩周，投球，正打壓，憋壓后壓力依次為4MP、8MP各穩(wěn)壓5分鐘，上提管柱0.5m，繼續(xù)打壓至壓力突降為零，起出丟手管柱。⑨下充填防砂服務(wù)管柱: 自下而上為，PDFW-60.3充填服務(wù)器+Φ60.3mm等徑?jīng)_管120m+沖管變扣(23/8TBG(公)-27/8TBG(母))+Φ73mm油管串+Φ89mm油管串至井口?？斓轿粫r(shí)邊循環(huán)邊下放，記錄負(fù)荷、泵壓。(需要的Φ89mm油管調(diào)整短節(jié)由作業(yè)隊(duì)準(zhǔn)備。)⑩按照設(shè)計(jì)進(jìn)行充填防砂。

(3)施工效果分析 某油井整個(gè)完井防砂施工過(guò)程順利，從圖1的防砂曲線可以看出油壓最高32MP，沒(méi)有超壓，此次施工共計(jì)加砂6.9m3，最大砂比10%，加液共計(jì)171m3。截止目前，該油井防砂效果很好，沒(méi)有出砂，生產(chǎn)穩(wěn)定。

圖1 某油井一體化防砂完井施工曲線

6 結(jié)語(yǔ)

(1)該一體化防砂完井工藝較以前的完井水平井防砂完井工藝有了很大的改進(jìn)，該工藝將獨(dú)立篩管完井技術(shù)、礫石充填技術(shù)有效地結(jié)合在一起，建立了多級(jí)防砂屏障，保證了防砂完井質(zhì)量。

(2)水平井?dāng)D壓充填一體化防砂完井技術(shù)對(duì)多口海上油井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，防砂效果都比較好，特別是對(duì)于大斜度井和水平井防砂效果尤為顯著，為以后在其它油田的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

[1]董長(zhǎng)銀.水平井防砂完井力量與技術(shù)[M].中國(guó)石化出版社，2013.1．

[2]麻惠杰.管內(nèi)擠壓礫石充填防砂技術(shù)在水平井中的應(yīng)用[J].油氣井測(cè)試,2014,23(4)40-42．

[3]蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜情況[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006：229-244.