大港油田水平井分段防砂采油工艺技术研究

张冬

摘 要：出砂是困扰水平井开发砂岩油气藏最大的问题之一。对于水平井防砂，全井段笼统的防砂方式难以达到针对性、有效性防砂效果。因此，搞清楚出砂沿水平段井身轨迹的分布规律，进行合理分段并实施分段防砂，才能达到良好的防砂目的。本文在系统分析水平井出砂机理及出砂原因的基础上结合大港油田水平井开发现状形成了针对性的水平井分段防砂采油工艺技术，并取得了良好的增油效果。该工艺的成功应用，消除了长井段水平井动用不均匀的技术瓶颈，极大地提高了水平井井段有效充填率，使油层整体得到充分改造，实现了油气开发的降本增效，也为其他同类油藏的开发提供了启示。

关键词：水平井;分段防砂采油;大港油田

水平井其优势就是可以增大泄油面积，减小渗流阻力，大幅度提高单井产量，目前已经在大港油田得到了比较广泛的应用，对油田的高产稳产起到了很大作用。然而在水平井开采过程中，往往遇到由于地质储层分布的非均质性而引起水平段间渗透率、孔隙度等油层物性发生较大变化：或者水平井为双台阶式分布的两层结构使水平井呈现开采的不协调：或者由于油井生产一段时间后，受底水或边底水的影响，油井含水上升，常规技术无法有效控水，影响了水平井的开发效果;或者对于一个较长的水平井段，为了使它能够更经济地开采，均需要对水平井段进行分段开采，来保证水平井开采的效率。特别是疏松砂岩油藏胶结疏松，易出砂，油井要正常生产，必须进行防砂作业。然而水平井却存在着长井段水平井钻遇非均质油层、泥岩及高含水等夹层，采用笼统滤砂管防砂或砾石充填作业难以有针对性地对局部地层进行精细防砂的行业难题。迫切需要通过现场不断探索，形成针对性的出砂油藏水平井防砂采油工艺技术。

1 水平井防砂工艺技术

根据大港油田油藏实际情况和目前水平井防砂技术现状，主要采用精密微孔滤砂管、复合绕丝滤砂管、金属毡滤砂管为三种挡砂方式的砾石充填防砂工艺。

1.1 精密微孔滤砂管结构

精密微孔滤砂管主要由中心管、不锈钢筛网和导流网等组成，多层不锈钢筛 网按照不同排列规律被压制成圆管状，内表面覆以钢丝布，填入中心管和外管之间，形成挡砂屏障，达到防止油井出砂的目的。

1.2 复合绕丝滤砂管结构

镶嵌式金属纤维滤砂管由基管和过滤片组成，过滤片采用不锈钢纤维、钢丝布和保护罩压制而成，通过焊接方式镶嵌在基管的台阶形圆孔内，具有内通径大、强度高、渗透性好的特点。

1.3 金属毡滤砂管结构

金属毡滤砂管主要由中心管、钢丝布、外管和金属毡等组成，金属毡被压制成圆管状 ，内表面覆以钢丝布，填入中心管和外管之间，形成挡砂屏障，达到防止油井出砂的目的 。

2 水平井金属毡滤砂管防砂采油工艺

2.1 管柱结构

水平井分段防砂开采工艺管柱主要由顶部封隔器、滤砂系统、中间封隔器、套管、控制开关和导向丝堵等部分组成（图1）。

（1）分段封隔器：该分段封隔器由顶部封隔器和中间封隔器两部分组成。顶部封隔器主要实现工艺管柱的悬挂和密封作用;中间封隔器实现段间的封隔密封作用。

⑵双层结构滤砂管：双层结构滤砂管由内、外两层组成。外层可分成不锈钢金属毡、绕丝

和带孔基管三部分，金属毡由不同尺寸、不同比例的金属丝按一定要求加工而成，通过绕丝把它缠绕在带孔基管上，金属毡外部再套上钢管，其作用防止地层砂的逸出;内层是一外径 73mm 的油管，位于中心位置，与隔壁环及外层形成采油内腔。金属毡的挡砂精度可以根据地层砂的粒度中值和防砂的要求来设计配置，以适应各种出砂地层。

（3）井下控制开关：井下控制开关主要由控制开关主体、密封体、流道和上接头四部分组成。由上接头和双层滤砂管内管对接，密封体和滤砂管外管内壁密封接合。流体从滤砂管内腔经控制开关流道进入控制开关主体。控制开关主体内部设置有电磁灵敏元件，控制开关的闭合。电磁灵敏元件可以从地面发射信号遥控操纵。该控制开关工作温度 120℃，工作压力 40MPa，地下液流环境下可使用 1000 余次，连续工作时间 2 年。

2.2 工作原理

把分段管柱下到设计位置，从油管内打压使两级或多级封隔器座封，待多级封隔器座封完毕，再继续憋压直至顶部封隔器丢手，从而实现油井防砂完井程序。开采过程中，可以通过地面控制器把下段控制开关打开，下段储层流体经滤砂管充分过滤后流入滤砂管夹壁腔，并由此通道进入控制开关实现下段油层试油。待下段试油结束，关掉下段控制开关，再打开上段控制开关，储层流体经滤砂管充分过滤后流入滤砂管夹壁腔，并由此通道进入控制开关实现上段油层试油，待上段试油结束后，亦关掉上段油层，依此方式实现多段油层的试油。分析试油结果，决定开采方案，开采哪段打开哪段开关，从而实现水平井的智能化开采。

3 技术应用注意事项

3.1 水平井优选

在应用水平井分段防砂采油技术时，选择适用范围和选井条件该技术对以下条件的油水井作用效果较好：

（1）地層渗透率较高，具有一定产能，确属近井带污染或者生产过程中由于出粉细砂而造成防砂管堵塞引起产量下降或停产的油水井。

（2）地层污染堵塞又具有酸敏、水敏特性，不易实施酸化等其他措施的井。

3.2 防砂管柱组合

根据各油井储层岩石的地质特征、岩石力学性质、原油性质以及钻井、工程技术要求等诸多因素，进行地层出砂、井壁稳定性、井筒温度场等分析，利用水平井防砂完井优化设计软件，对不同模式下的完井方式进行优选。针对大港油田水平井开发现状，主要筛选出两种防砂方式：按产量和达到预期采收率的最短时间优选最佳完井方式为管内井下砾石充填完井，该防砂管柱主要水平井砾石充填工具、封隔器、分流装置、冲管等主体工具及扶正工具、锚瓦工具、丢手工具、安全接头等系列工具及清洁携砂液等组成。这类组合具有挡砂精度高、对地层伤害小、油井采液强度高、防砂有效期长等优点，完全可以满足砂岩油藏水平井防砂后正常生产的要求。

4 结束语

水平井在大港油田稠油、水驱以及提高采收率措施中也正在发挥越来越重要的作用 。但是随着生产周期的增加，逐步暴露出稠油出砂油藏、防砂难度高，有效期短，后期处理难度大，投产后含水上升快的问题，未能真正体现水平井的经济价值。因此必须进行了适用于稠油出砂油藏水平井开采配套技术的集成与研究，以提高水平井措施成功率，实现水平井的高产。而水平井分段封隔分段砾石充填防砂采油是针对水平井长井段充填改造不均匀，物性差异大，油气水关系复杂等问题进行攻关研究的，一举将以往笼统性的防砂更新升级为选择性分段精细防砂的采油工艺技术，其可以有效提高出砂油藏水平井开发效果。

参考文献：

[1]张娜.稠油出砂油藏水平井开采配套技术研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2016，13（4）：106-107.