特殊井防砂完井工艺分析研究

2016-03-13刘言理大港油田公司石油工程研究院天津300280

化工管理 2016年4期

刘言理（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

特殊井防砂完井工艺分析研究

刘言理
（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

随着钻井技术的不断提高，现在特殊井如斜井和水平井越来越多，以前的直井防砂完井技术已不能满足其现场需求。同时在行业内，水平井和斜井砾石充填防砂完井技术也普遍不被看好，相关研究者认为，砾石本身所具有的重力会影响砾石在筛管与套管或裸眼井壁环空之间的充填效果。通过深入研究砾石充填机理，新的防砂完井技术不断出现，如改变砾石充填位置、改变携砂液脱砂方向等。这些新技术大大增加了特殊井防砂完井的成功率。本文对各种防砂完井方法进行了分析研究，总结了特殊井防砂完井的特点，给出了较为合理的防砂完井建议，对于特殊井防砂完井的进一步发展和提高具有重要意义。

特殊井；防砂；完井；研究

自20世纪末期开始，世界各大油田和油服机构逐渐加大对特殊井的开发力度，如水平井、大斜度井等。这些特殊井的开发在减少地表土地占用面积的同时大大增加了井眼与油层的接触面积，为油井高产奠定基础［1］。下套管固井，然后射孔完井的防砂较为传统，但是这两个过程都会对油层产生或多或少的污染，影响油田的后期开发。裸眼完井技术在钻开油层前先注水泥固井，然后钻开油层，这样可以最大程度地降低固井和完井过程中对油层的伤害污染，同时使油层完全裸露出来，提高油井产量。使用裸眼完井的方式在油藏开发前期产量较高，随着地层流体的流出，地层岩石逐渐松动垮塌，最终造成地层出砂，堵塞井眼。所以对于易出砂油层的完井方式，是否在油井开发初期进行了有效防砂最终决定了油井的寿命。

1 目前的防砂完井方式介绍

筛管与砾石充填相结合的方式是目前最为常用的防砂完井方式。筛管分为割缝筛管、冲缝筛管和精密复合筛管等。砾石充填方式分挤压充填和循环充填等。循环充填是将裸眼井壁或者套管与筛管之间的环空充填满砾石。挤压充填是在环空充填满砾石的同时，将地层压裂，把砾石向地层内挤压。砾石一般用颗粒均匀、圆度好的石英砂或者烧制陶粒。这样形成了砾石充填层和筛管多级防砂屏障。

防砂完井施工过程中，将砾石用携砂液从油管打入井筒中，一起进入筛管与套管或者裸眼之间的环空，携砂液接着从筛管缝隙中流入到油套环空中，砾石则被筛管挡住并逐渐积累，最终将环空填实。这种方法开始在直井中被大量应用，现在在水平井和大斜度井中的应用也越来越多。

以往的裸眼水平井防砂一般采用在油层段悬挂筛管的完井方法。近几年，膨胀筛管的方式也有应用。目前，采用独立筛管完井的裸眼水平井，筛管非常容易早早就损坏掉，主要原因是油层中的原油携带细砂，在流经筛管进入井筒的过程中，一直冲蚀筛管缝，时间长了，筛管就会被冲出孔洞，导致地层砂大量进入井筒，防砂失效，产油量下降，情况严重时直接油井报废。膨胀筛管完井时，筛管入井前外径小于裸眼井壁，到达预定层位后，将筛管膨胀外径变大，挤压在裸眼井壁上，防止井壁坍塌，阻止了油层出砂。但是膨胀筛管完井必须保证筛管膨胀后紧贴裸眼井壁，否则其防砂完井效果与独立筛管是一样的。

所以，筛管外井下砾石充填完井不失为一种好的防砂完井方式。相比其它防砂完井方式，该方式能获得更高的油井产量和更长的油井寿命，防砂效果较好。对于易出砂油层不做好防砂措施会导致许多严重后果，如对地面和井下设备的磨损，对环境的污染等，甚至会产生潜在的井控问题。出砂量比较大的话会导致抽油泵堵塞，耽误生产，如果处理不当可能造成油井报废。

2 筛管防砂完井方案分析与优选

油井的出砂程度很大程度上取决于油层流体流出的流量大小，所以很多油田将油井的产油量控制在油层出砂的临界值之下，在一些低产量的油井，该方法确实有效地延长了油井的防砂有效期，降低了油井的表皮系数。但是对于开发成本较高的油井如海上油田或者人工岛，该开发方案显然是不合适的。

目前，有的油田采用化学胶结砂打入地层进行防砂［2］，理论上该方法可以最大程度地保证砾石充填带的稳定，达到较好的防砂效果，但是实际上，该方法导致油层渗透率大大降低，油井表皮系数急剧增大，油井不出液，最终油井废弃。现在的防砂技术包括化学防砂、砾石充填防砂、膨胀筛管或者独立筛管防砂、压裂防砂等。这些技术在以前都有过成功应用的案例，在大斜度井和水平井中一般采用独立筛管完井或者裸眼砾石充填防砂完井的方式，砾石充填又有循环充填和挤压充填之分。以前，套管内循环充填在直井防砂完井中应用较为广泛，但是该方法施工后油井的表皮系数较高。目前多数水平井和斜井采用先对固井套管射孔，射孔时避开油层岩石最大主应力位置和方向，然后进行挤压充填砾石的方式将砾石打入油层裂缝中的防砂完井方式，最终阻止地层出砂。

压裂防砂和挤压充填防砂方法类似，都是将砾石充填防砂与压裂技术结合起来，将地层压出裂缝后，用砾石将裂缝支撑或者填实，在防砂的同时也起到增产作用。

当采用独立筛管完井时，在油井开发初期，油井产油量较高，但是随着对油井的不断开发，这种完井方式缺点就会慢慢暴露出来，出现防砂失效的情形。一些油井采用独立筛管完井，没有进行砾石充填，在生产一段时间后筛管会出现被死油堵塞或者被砂子冲蚀损坏的情况，此时必须降低油井产量或者进行重新防砂。砾石充填防砂完井能很好地保证井眼的稳定，并且使油层充实，避免了油层砂的随意流动。因此该工艺能更好地保证油井产量并起到良好的防砂效果。