疏松砂岩水平井完井工艺及相关工具设计研究

2016-09-12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）

刘言理
（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

疏松砂岩油藏在全球各大油田均有分布，有着极其广阔的开发前景。但是疏松砂岩本身的特性和油藏形成特点使对其的大力开发造成了一定的阻碍。我国疏松砂岩油藏在华北地区、环渤海湾地区、西北地区、南方油田等储量极其丰富。为了实现对该种油藏的长期有效开发，非常有必要对涉及到的防砂完井工具进行深入研究。防砂完井的效果直接决定了油井的产量和寿命。本文通过疏松砂岩的油藏特性及出砂特点，详细介绍了有效的相关防砂完井工艺方案极其对应的防砂完井工具的设计原理、设计参数等，为疏松砂岩油藏的长久精细开发提供参考。

水平井；完井；工具；研究

疏松砂岩油藏在我国分布极为广泛，地质储量也非常可观，如能有效开采可产生巨大的经济价值。但是疏松砂岩油藏本身的特点决定了该种油藏长期稳产的难度。疏松砂岩油藏岩石胶结疏松，油井开采一定时间后，油层会大量出砂，水平井出砂更为严重，这给油井的进一步开发带来一系列难题。而对应于防砂工艺背后的防砂完井工具的防砂有效期在很大程度上决定了油井的产量和寿命。所以，对相关防砂完井工具的深入剖析研究和优化设计迫在眉睫。

1 水平井防砂完井工艺简介

目前，应用较为广泛同时防砂效果较好的防砂完井方式为砾石充填防砂完井，这里主要介绍管内挤压充填防砂完井方式和管外循环充填防砂完井方式。

管内挤压充填防砂完井主要工艺流程是在油层采用套管完井，然后射孔连通油层。接着依次下入砾石充填装置、防砂筛管、水平井空心桥塞等工具，将空心桥塞坐封悬挂的油层套管上，同时封隔油套环空上下空间。下一步用油管连接砾石充填装置对接器与砾石充填装置对接在一起。从油管内部打入携砂液，砾石最终挤压进入油层和筛套环空中，充填结束后起出对接器，充填装置上的充填口关闭，反洗井出口无砂，管内挤压充填防砂完井结束。该工艺的优点是能对油层进行压裂，为后期高产奠定基础。

管外循环充填防砂完井方式与管内挤压充填有很大不同，该完井工艺采用筛管完井，油层采用裸眼方式完全裸露，下入的工具依次是砾石充填装置、筛管、裸眼封隔器、盲板和分级箍。筛管上部用裸眼封隔器封隔裸眼环空上下空间，然后打开分级箍注水泥固井，水泥凝固后钻穿盲板，然后下入砾石充填装置对接器，将砾石充填进筛管和裸眼井壁之间。砂子最终堆积留下了，液体从油套环空返排到地面。起出管柱，施工结束。该工艺的优点是能节省油层套管，同时油层完全裸露，增加了渗流面积，对油井产量有重要影响。

2 水平井防砂完井关键工具设计研究

管内挤压充填防砂完井工艺对新井和老井同样适用，其施工步骤一般由以下几步构成：井口设备准备，通径，刮削，射孔，下入防砂筛管和防砂工具管柱，打压桥塞坐封，泄压上提管柱验封，打压丢手，下入对接器管柱，砾石挤压充填，起出对接管柱，反洗井至无砂。其主要工具是砾石充填装置和水平井空心桥塞。

（1）水平井空心桥塞水平井空心桥塞是砾石充填过程中封隔油套环空上下空间的有效工具。如图1所示，该桥塞用油管下入到预定位置后，从油管内打压，压力分别为4MPa、 8MPa、12MPa，各稳压5分钟，实现封隔器坐封。泄压上提管柱3～5吨验封，然后泵车再次打压到20MPa，压力突降为零，丢手成功。针对5寸半油层套管，设计桥塞的外径为115mm，丢手后内通径64mm，具体设计尺寸数据如表1所示。橡胶的性能关乎防砂完井的成败，因此橡胶选用耐高温、高强度的热采型橡胶。这种桥塞结构简单、操作方便、耐顿撞能力强，大大提高了工具入井过程中的安全性能。

表1 空心桥塞参数

图1 水平井空心桥塞

（2）砾石充填装置砾石充填装置和对接器也是防砂完井中的重要工具，其主要组成如图2所示。针对5寸半的油层套管，外径一般设计为115mm，内通径为60mm，能顺利通过空心桥塞。砾石充填装置和对接器装配在一起的过程中，利用对接器本体上设计的滑槽，实现二者的对接，最终二者的充填孔重合在一起。在工具设计过程中，上下接头、对接器等重要受力件均采取调质处理，全面增强工具的综合机械性能。工具内的复位弹簧采用65Mn材料设计，并淬火加硬处理，充分保证砾石充填结束后充填孔的顺利可靠关闭。