迪那2气田生产筛管失效分析及治理措施

匡韶华，曾 努，魏军会

1.中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院 （新疆 库尔勒841000）

2.中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院 （辽宁 盘锦124010）

迪那2气田是塔里木盆地中地质储量超千亿立方米的大气田，位于库车坳陷东秋里塔格构造带东部[1-2]。自2009年6月投产以来，一直保持高产稳产态势，为西气东输做出了重要的贡献。随着开采时间和开发程度的增加，多数气井的生产筛管出现了失效现象，造成了严重的井筒堵塞问题，使得该区块的稳产难度越来越大。因此，急需分析出生产筛管堵塞原因，并且制定解决措施，解除井筒堵塞，保障气井稳定生产。经过分析研究，提出了生产筛管穿孔+挤注解堵液的治理方案，现场实施效果良好。

1 完井工艺及管柱结构

迪那2气田属于高压高温超深井，主要采用两种完井工艺[3-4]。

1）先射孔，后改造、完井两次完成工艺。先下射孔管柱，对储层进行射孔，起出射孔管柱后，再下入改造完井管柱，改造、试油投产。试油后的完井管柱主要由油管、井下安全阀、永久式封隔器和球座组成，称为全通径管柱，如图1（a）所示。试油后的完井管柱保持全通径，油气经油管鞋进入油管后直接采出。

图1 迪那2气田完井管柱结构

2）射孔、改造、完井联作一次完成工艺。一趟施工下入射孔、改造、完井管柱，射孔后，直接进行改造、试油投产。试油后的完井管柱主要由油管、井下安全阀、永久式封隔器、球座、生产筛管和射孔枪组成，称为非全通径管柱，如图1（b）所示。投产后，油气经生产筛管进入油管采出。

2 油压异常及井筒堵塞情况

迪那2气田采用全通径管柱共有11口，油压异常井3口，油压异常井比例27%；采用带生产筛管的非全通径管柱15口，油压异常井11口，油压异常井比例73%。油压异常是指油压异常波动，并出现明显下降。气井油压异常的原因主要有3个方面：油嘴堵塞、井筒堵塞（油管和生产筛管堵塞）以及地层堵塞[5]。对油压异常井检修油嘴后，油压异常现象仍然存在，因此排出油嘴堵塞的可能性。根据地面取得砂样以及井筒结垢情况，判断油压异常的主要原因是井筒堵塞[6]，而且非全通径管柱出现井筒堵塞的比例要远大于全通径管柱。

对非全通径管柱的油压异常井进行通井作业发现，没有发现明显的油管堵塞现象，判断主要是生产筛管发生了堵塞。对3口井的生产筛管进行了穿孔作业，穿孔孔密每米10孔，孔径6 mm，补孔段长度4～6 m。生产筛管穿孔后，油压产量大幅上升，但在短时间内又出现了油压异常波动下降。分析认为，生产筛管外堆积了较多的堵塞物，补孔后，大量堵塞物对新补孔眼重新造成堵塞，或者进入油管后导致油管堵塞。

3 生产筛管失效分析

迪那2气田生产筛管采用打孔油管，尺寸88.9 mm（312″），材质S13CR，孔径3 mm，66孔/m，长度20～30 m。生产筛管主要为非全通径完井管柱提供油气流动通道，并起到一定的防砂作用。在完井和生产过程中，生产筛管发生失效，导致气井产量降低,或者地层砂进入井筒中。从以下4个方面分析筛管失效机理，失效方式和失效原因。

3.1 筛管堵塞失效

造成筛管堵塞的原因可以分为内在原因和外在原因。内在原因主要是由于筛管的类型选择不当、孔径及缝宽与地层砂粒径不匹配、以及过流面积过小导致[7]。一般来说，对于容易发生堵塞的地层，宜选用孔眼或缝隙结构简单的筛管，如割缝筛管、梯缝筛管、金属环切筛管和打孔筛管，其中梯形缝隙结构的筛管（梯缝筛管和金属环切筛管）具有“自洁”功能，抗堵塞性能更好。孔径及缝宽与地层砂粒径不匹配，地层砂容易进入筛管孔眼或缝隙中造成堵塞。筛管过流面积越小，堵塞的风险越大。迪那2气田采用的生产筛管孔径只有3 mm，且为内外尺寸一致的矩形孔，砂粒进入孔眼后容易堵塞，而且生产筛管的孔眼和孔密偏小，导致筛管的整体过流面积偏低，加剧了筛管堵塞的风险。经计算，迪那2气田所采用的生产筛管过流面积只有0.16%，而割缝筛管过流面积能够达到1%～2%，梯缝筛管过流面积可达5%，金属环切筛管过流面积可达15%。外在原因主要是指地层细砂、泥浆返排物以及其他杂质随流体通过筛管时，侵入到筛管过滤层内部或附着在筛管表面造成堵塞[8-9]；此外，筛管结垢也是造成堵塞的重要外在原因。对非全通径的油压异常井进行大修作业，起出原管柱，发现生产筛管孔眼被泥砂和结垢堵塞（图2）。

图2 迪那2气田生产筛管堵塞图片

3.2 筛管冲蚀破坏失效

筛管冲蚀破坏分为2种方式：喷射冲蚀和过流冲蚀[10-12]。喷射冲蚀是指高速含砂流体从炮眼中直接喷射在筛管表面上，造成冲蚀破坏；过流冲蚀是指含砂流体通过筛管过滤层时，对过滤缝隙或孔眼的内壁造成冲蚀磨损，导致其逐渐变大[13]。迪那2气田生产筛管没有下入到射孔段，不会发生喷射冲蚀。修井作业发现，该气田生产筛管存在严重的冲蚀现象（图3）。冲蚀原因主要是筛管发生了严重堵塞，导致过流面积减小，通过筛管的流速增大，形成过流冲蚀破坏，冲蚀过程如图4所示。迪那2气田储层岩石属于高强度固结砂岩，不具备大量出砂及持续出砂的条件，在不造成严重油管冲蚀的情况下，可以不采取防砂措施[14-15]。因此，生产筛管冲蚀破坏后，将更有利于地层砂及其他堵塞物随气体排出，减缓井筒堵塞，有利于油气生产。

图3 生产筛管冲蚀破坏形态

图4 筛管过流冲蚀过程

3.3 筛管挤压破坏失效

筛管发生严重堵塞时，作用在筛管上的压差会增大。当压差超过筛管抗挤压强度时就会导致筛管发生挤压破坏。迪那2气田生产筛管采用88.9 mm（312″）的S13Cr110油管加工而成，该油管的抗外挤强度145 MPa。油管打孔后，强度会降低，下降幅度在10%～20%[16]。由此推算生产筛管的最小抗压强度为116 MPa。迪那2气田原始地层压力106 MPa，即使在生产筛管完全堵死的情况下，也不会发生挤压破坏。

3.4 筛管腐蚀破坏失效

筛管的腐蚀产物容易造成堵塞，并且腐蚀与冲蚀交互作用会导致过滤孔眼/缝隙变大[17-18]。迪那2气田属于高温高压气藏，存在严重的CO2腐蚀条件。但是，该气田的生产筛管采用了耐CO2腐蚀性能良好的S13Cr材质[19-20]，并且修井起原管柱并未发现生产筛管出现较严重的腐蚀现象。因此，排出筛管腐蚀破坏失效的可能性。

综合上述分析，生产筛管失效的主要方式是筛管堵塞，以及由于堵塞而引起的冲蚀破坏；生产筛管孔眼、孔密和过流面积偏小是造成筛管堵塞的重要原因。钻井泥浆漏失、射孔和酸压后产生的残渣以及地层出砂在生产过程中被筛管阻挡，不能顺利排出，造成了堵塞。同时，井筒结垢进一步加剧了筛管堵塞。

4 治理方案

对于已投产井，井筒堵塞后一般采用连续油管冲砂来解除堵塞，但是不能有效解除生产筛管堵塞。前期生产筛管补孔作业证明，通过补孔的方式能够在一定程度上缓解筛管堵塞，但是由于筛管外侧积累的堵塞物较多，容易造成补孔孔眼和油管重新堵塞。通过井筒堵塞物化验分析，确定堵塞物类型：地层砂、垢及少量铁屑。针对该问题，提出生产筛管穿孔及挤注解堵液的治理方案，并且研制出高效安全的井筒解堵剂CA-5体系。治理方案的基本思路是：首先，采用电缆传输射孔对生产筛管进行穿孔作业，解除筛管堵塞；其次，从油管中挤注解堵液体系，关井一段时间，解堵液充分溶解井筒堵塞物；最后，放喷排液、排残渣，实现井筒解堵。

5 现场实施情况

DNXX井采用非全通径管柱完井，完井管柱带生产筛管。该井于2009年6月投产，日产气54×104m3，油压79.81 MPa。投产一段时间后，因井筒堵塞造成油压产量大幅下降。2016年对生产筛管进行了穿孔作业，油压产量上升后即快速下降。2017年11月从油管中挤注解堵液CA-5体系，对井筒堵塞物进行了充分溶解，然后放喷，油压43.68 MPa、日产油32 t、日产气38.4×104m3，解堵作业前后生产数据对比见表1。油压、日产油及日产气解堵后分别是解堵前的3.3倍、2.5倍和2.5倍。解堵放喷后7天，生产平稳，说明生产筛管穿孔+挤注解堵液的治理方案是解决迪那2区块井筒堵塞问题的有效手段。

表1 DNXX井解堵作业前后生产数据对比

6 结论与认识

1）迪那2气田非全通径管柱生产筛管失效的主要方式是筛管堵塞，以及由堵塞而引起的冲蚀破坏。

2）射孔、改造及完井联作管柱上的生产筛管孔眼、孔密和过流面积偏小，阻挡了地层脏物及地层砂等固体物质的排出，造成了筛管堵塞失效，并且在结垢的作用下，进一步加剧了堵塞。

3）针对生产筛管失效特点及堵塞物的类型，提出了生产筛管穿孔及挤注解堵液的治理方案，实践证明，该方案是解决迪那2区块井筒堵塞问题的有效手段。