水平井砾石充填完井技术研究

刘言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

水平井砾石充填完井技术研究

刘言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

目前的完井施工作业中，很大一部分水平井采用裸眼完井，这样大大提高了油层的渗透率，同时节省了油层套管，降低了施工成本。在进行裸眼水平井完井过程中，砾石充填被广泛应用，不仅能形成挡砂屏障，同时防止裸眼井壁坍塌。本文对裸眼水平井砾石充填完井技术进行了分析，对当前常用砾石充填技术进行了对比研究总结，对裸眼水平井砾石充填完井技术的现场应用有指导意义。

裸眼；水平井；完井；研究

当今许多油田的地质情况复杂，特别是岩石胶结疏松的油层在生产一段时间后非常容易出砂［1］。油层被钻开之后，地层中的粉尘砂、细砂就会在流体压力的作用下随流体一起进入井筒。如果进行大泵强采作业，同时保持较大流体流量的情况下进行砾石充填完井作业难度很大，作业成本很高，可能高达百万元，如果施工效果不好或者施工失败的话还要采取一些后期处理方案，作业成本更是高不可估，所以油田公司每次砾石充填完井作业都必须精密规划，选择可靠的完井方式和作业队伍。对于岩石胶结疏松的裸眼水平井应更加重视。

1 现有技术分析研究

不同地层的出砂程度与岩石的胶结强度、地层流体的性质、地质应力以及不合理的油田开发开采方式有关。油层出砂对井下工具和地面设备会产生一系列的重大危害，如油层出砂随流体被泵送到地面，在此过程中，砂子对井下工具和地面设备造成了极大的磨损伤害。特别是一些叶轮导轮等流体泵送设备损伤更为严重。油层出砂还会造成管柱偏磨，最终使管柱报废。对应出砂严重的油井，如果采取补救的施工成本大于油井本身的经济效益，则只能放弃出砂油井。

多年来，油田公司一直在研究各种防砂完井工艺和井下工具，减少油层出砂对油井造成的伤害。目前常用的油井防砂完井方法主要是开采出砂层位下部的油藏，对疏松部分进行砾石充填加固，对于要射孔的层段进行不同时期不同部位射孔。同时将挤压充填和循环充填相结合。挤压充填是在地面用压裂车泵入携砂液和砾石，当压力逐渐升高达到地层的破裂压力时，利用高压将地层压开，地层中就会形成很多条网状的纵横交错的裂缝。被压开的地层裂缝一般沿着岩石最容易被压开的方向延伸。此时携砂液进入裂缝中，当地面泄压时，携砂液中的砾石将裂缝支撑起来，实现较大的地层渗透率，增加油井产量。现场施工中用到的砾石一般是具有遇水反应的胶结砂或者高强度的陶粒，砾石尺度的选择依据筛管缝尺寸和地层出砂情况而定。在砾石挤压充填作业中，裂缝的最远处先被充填满，随着泵入携砂液和砾石的增加，裂缝的长度不再改变，裂缝宽度开始变大。砾石从裂缝的远端向井眼附近逐渐填充，最终在井眼附近产生了多条长而宽的裂缝，大大提高油层渗透率。

目前油田公司常用的裸眼水平井完井方式有独立筛管完井、管内砾石循环充填完井、管外砾石挤压充填完井等方式。很多公司降低井底流体流量以此降低出砂量的做法严重影响了油井的产量。现在的大部分油井钻井作业施工成本居高不下，降低产量的做法直接降低了经济效益。通过定向射孔技术射开特定油层的做法和不同时期射开不同油层的做法能有目的地对油层出砂情况进行控制，减少地层出砂。

2 砾石充填完井技术分析

在常用的防砂完井方法中，砾石充填的防砂效果较为明显。这种防砂完井方式将筛管下入裸眼油层段，充填采用的砾石尺寸通过对地层砂进行筛选和选用的筛管尺寸而定。砾石随携砂液从充填工具的充填孔喷出，一部分进入地层，一部分进入裸眼或套管与筛管之间的环空内，最终砾石由于筛管的阻挡留在环空内，携砂液从筛管的缝隙中流出，最终返排到地面。通过定向或选择不同时间对需要射孔的地层进行射孔避免了地层的大量出砂。先对套管进行注水泥固井作业再射孔的防砂能对很大一部分疏松地层进行隔离。在套管内下入筛管，对套管和筛管的环空进行砾石充填完井方式是对疏松薄油藏、岩层胶结差产层的有效方法。如果对套管外的油层采取挤压充填砾石则会大大增加油层的渗透率，起到增加油井产量的作用。同时挤压到套管外的砾石层又形成了一道挡砂屏障，有效减少地层砂进入井筒。套管外挤压充填完井工艺对于那些地层砂分选性差以及渗透率较低的油层防砂和增产效果尤为明显。

对于地层出砂分选性好的裸眼水平井，可直接采用独立筛管完井方式。对于那些地层砂分选性差同时油层渗透率导流能力差的油层，非常有必要采挤压砾石充填的方法进行防砂完井，这样可以大大增加油井的产量和油井的开采时间，增加油田公司的经济效益。

通过以上分析可以知道，砾石充填防砂完井工艺施工成本远远大于独立筛管完井，所以在有些油田区块地质情况允许使用独立筛管完井时尽量采取该工艺。砾石充填完井中的砾石起到了加固的作用，相比独立筛管完井，二者初期产量差别不大，随着油井的开采，独立筛管最终会被砂子堵塞降低油井产量，而砾石充填防砂完井的生产效果相对稳定。

目前越来越多的油田采用砾石充填防砂完井工艺，在防止出砂的同时还起到了加固地层防止筛管变形堵塞的效果。充填砾石的粒径和圆度对稳固地层、防止出砂至关重要。在钻井和注水泥固井结束后在地层和套管或者井眼中会残留一些钻井液或其它残渣，这些都对油层的渗透率产生一定影响。砾石充填完井初期，携砂液的影响会使地层的产量不高，生产一段时间后则会体现其优势。

3 结语

砾石充填完井技术经过多年的发展，在工艺和工具、携砂液、砾石等各个方面的研究都取得了较大的成果，这些都使得砾石充填完井技术的防砂和增产效果更为明显。施工形式主要以管内砾石循环充填和管外砾石挤压充填为主。建议每次新井（文章题目：水平井砾石充填完井技术研究）施工前都要参考附近老井的施工记录和施工效果，采取可靠的砾石充填完井方式，尽量避免或降低以后的修井作业。随着深海油田的开发，在未来研究更多适合深海油井的完井方式也势在必行。同时，为保证砾石充填的施工顺利和施工效果，对油层地质情况、砾石充填工具的深入研究也是非常有必要的。

［1］杨力.华港104平1疏松砂岩水平井钻完井技术［J］.石油钻采工艺，2010，32（6）：28-30.