压裂防砂工艺在LPP2—X912井的应用

陈志刚

【摘 要】压裂填充防砂工艺是压裂和砾石填充两种技术结合的特殊防砂改造工艺。主要针对中、高渗透率疏松砂岩油藏，利用非常规压裂技术，通过压裂建立高导流性裂缝，提高了地层的渗流能力，也能够减少对地层的污染，与机械防砂相结合，在减缓地层出砂率的同时，也进一步提高了防砂效果。

【关键词】压裂填充防砂；防砂工艺；压裂防砂应用

疏松砂岩油藏在胜利油区分布较广，产量储量占比例较大，主要分布于浊积岩、滩坝砂和砂砾岩3类储层中。目前主要采用套管固井射孔管内悬挂滤砂管方式完井，但这种完井方式不能完全满足疏松砂岩油藏要求，表现出了油层完善程度低、完井投资大，油井产能低等缺点。出砂严重时还可能造成油层部位亏空、井壁坍塌、套变加剧乃至使油井报废。因此做好防砂工作非常重要[1]。压裂防砂工艺是针对中、高渗透率疏松砂岩油藏，利用非常规压裂技术，结合机械防砂工艺，达到提高油井产量及稳定地层砂的特殊改造工艺。在本工艺实施过程中，通过压裂能建立高导流裂缝，提高地层渗透能力，从而解除地层污染，达到增产的目的。同时，压裂也具有一定的缓解地层出砂的作用。在实施压裂技术的同时，结合机械防砂技术，从而进一步提高防砂效果。压裂填充防砂工艺技术已被认为是一种适合中、高渗透率疏松砂岩油藏的优选防砂完井和增产新技术。

一、压裂防砂技术简介

压裂工艺作为一项增产措施已在低渗油气藏得到广泛应用，技术十分成熟。随着压裂技术的进步和对不同压裂储集层条件认识的深化，压裂施工已从初期的全井大井段合压发展到多种压裂方法，压裂对象也从低渗、特低渗拓展到中高渗透储集层。现阶段的压裂实践使我们发现：对已经造成近井地带严重伤害的油层，实施压裂改造，效果很好。近井堵塞被解除，良好的渗流条件被恢复，油井重新获得高产。但一般仅限于解堵型压裂，以恢复产能。针对出砂问题却没有得到改善。进入上世纪80年代以后，一种创新的防砂设想即把压裂和砾石充填相结合的技术——端部脱砂压裂技术应运而生。90年代初期，对端部脱砂压裂的研究日益深入，现场施工井数不断增加，技术日渐成熟。到90年代中期以后，已广泛地在高渗透疏松砂岩中开展压裂充填防砂施工，以后迅速延伸到出砂的气藏，形成了一定行业规模，并且发展迅猛。就胜利油区而言，施工井数已占各类防砂井总数的50%，可见在防砂领域中地位举足轻重，显示出广阔的发展前景。为疏松砂岩油气藏防砂开辟了新的途径，为提高出砂油层的经济效益提供了先进的技术手段。

二、压裂防砂的工艺原理

（一）压裂填充防砂基本原理

在径向流状态时，原油以辐射状自远处渗流到井底，从而使近井地带压力变化较大，井壁周围压降变化形成一个很陡峭的漏斗状，即越靠近井壁，压力梯度越大[2]。压力分布的这一特性使得供给边缘和井底之间的压差绝大部分消耗在井底附近区域，而该区域由于钻井过程的应力集中，开采过程中最容易导致结构破坏而出砂。

地层压裂造缝后提高了渗滤面积，使近井地带的液流由径向流变为线性流，井底周围压降变化曲线趋于平缓，导致压裂井比未改造井的压力梯度降低许多，因此作用在地层砂上的力也小许多。进行压裂防砂达到端部脱砂时，缝内静压力开始增长，裂缝宽度变大，促使高浓度砂浆失水，压实，形成稳固的六面体结构，从而有效地挡住地层细砂流入井眼，而且充填的石英砂等砾石有效地稳固了地层。同时完成管内环空的挤压充填，实现对压裂砂的阻挡，裂缝支撑带实现对地层微粒的桥堵，形成一个具有多级分选过滤的人工井壁，起到有效的挡砂、滤砂作用。

（二）压裂防砂与传统防砂工艺的区别

压裂防砂工艺与传统防砂工艺，从防砂机理、施工工艺、适用范围和地层渗流模式等方面都有区分。从机理而言，传统防砂通过滤砂装置或固结地层等方式来阻止出砂，压裂防砂则通过改变对地层的有效应力，减轻流体的携砂作用，来达到减缓出砂；从施工工艺而言，传统防砂工艺只能处理近井地带的出砂，而压裂防砂工艺通过建立高导流能力的压裂裂缝，能有效的减少出砂，并起到解堵增产的效果；就渗流模式闻言，压裂防砂形成的双线性流动模式是阻力最小的流动模式，提升产能比传统防砂工艺高2-3倍。

（三）压裂填充防砂与传统压裂施工工艺的区别

由于压裂填充防砂是针对高渗透松软地层的压裂，故在施工工艺方面与传统的低渗层压裂有显著的区别。

常规压裂程序是：

前置液（造缝及延伸）→加砂（裂缝继续延伸、扩展和缝内铺砂）→顶替（缝内继续铺砂至脱砂）→停泵（裂缝闭合在支撑剂上）

压裂填充防砂程序是：

前置液（造缝及裂缝延伸）→加砂（直至端部脱砂）→加砂（裂缝膨胀增宽）→顶替（继续铺砂）→停泵（裂缝闭合在支撑剂上）

对比可见：后者在施工中存在一个端部脱砂点，即砂浆在某一时刻全部到达裂缝端部，使泵压迅速上升，此时还要继续加砂使裂缝膨胀增宽，然后继续顶替，提高缝内铺砂浓度直至停泵。而常规压裂是在施工的顶替阶段才完全脱砂，没有裂缝增宽的阶段[3]。

三、压裂防砂工艺在LPP2-X912井的应用

该井为盘2-26沙三下单元整体调整区块一口新油井，于2014年5月30日完钻，经研究决定防砂后投产，射孔井段固井质量良好，预计地层压力16.5MPa。根据该井射孔层物性资料、声波时差及同区块邻井生产情况，该井开发生产过程中易出砂，需防砂后生产。考虑到该井下步所投产层有水井对应注水，地层能量较好；但防砂层较多（7层）、跨度大（47.8m），且存在一定层间差异，因此为达到改造地层、防止地层出砂和满足后期提液生产的目的，决定采取两步法压裂充填防砂。即先下光油管大排量高砂比对目的层进行压裂充填石英砂，以期压开裂缝获得高产油流，再下循环充填工具底带滤砂管，利用充填工具对七个层笼统充填陶粒砂。

参考文献：

[1]何生厚，油气井防砂理论及其应用.中国石化出版社.

[2]信晓栋，渤海地区疏松砂岩适度出砂控制技术研究TE358.中国石油大学硕士学位论文.

[3]邓金根、李萍、王利华、何保生、赵文龙，渤海湾地区适度防砂技术防砂方式优选TE257.中国石油大学 北京.endprint