砾石充填防砂技术在辽东湾海域SZ36-X井的应用

李玉泉，邓君宇，宋宇飞，陈泽鹏，刘小攀

(1. 中国石油集团工程技术研究有限公司 天津300451；2. 中国石油集团海洋工程重点实验室 天津300451)

0 引 言

砾石充填具有保持油井高产、井壁稳定等优点，对于疏松易出砂油藏是首选的防砂方式。砾石充填工艺的优化和实施与油藏开发、钻井及完井过程密切相关，可以提高裸眼长井段砾石充填密实效果，减缓或避免生产过程中防砂筛管堵塞的问题，有助于提高油井产量，增强粉细砂岩、高泥质含量油藏的防砂效果，对油田开发具有重要作用[1]。

1 SZ36-X井基本数据

SZ36-1油田位于渤海辽东湾海域辽西低凸起中段，属低压稠油油田，目的层位为东营组下段，储层岩石胶结疏松，孔渗性极大。根据现场观察法、经验法及力学计算法等防砂判据综合判断，油井出砂成为该油田开发生产过程的主要问题，防砂成为开发生产及油层保护的核心[1]。

SZ36-X井是一口生产井，相关数据如表 1、2所示。2018年3月对SZ36-X井进行复杂情况处理，进行连续油管探砂面取砂样作业，连续油管冲洗至1638m，返出大量原油及砂，并含有大量气体，返出砂量 1m3左右。砂样返回陆地化验确定为先期防砂失效，需要进行砾石充填防砂作业。

表1 SZ36-X基础数据Tab.1 Data of SZ36-X well

表2 SZ36-X井储层数据Tab.2 Reservoir information SZ36-X well

2 砾石充填影响因素

2.1 砾石直径优选

正确选择砾石尺寸是充填成功的基础，必须对油藏资料进行分析，筛析合适的砾石，以提高充填层的渗透能力，解决地层砂堵塞充填层的状况。砾石尺寸的选择通常都要根据地层砂样进行仔细分析，一般按地层砂样 d50的 5～6倍来确定砾石尺寸，且大于规定尺寸以及小于规定尺寸的砾石质量均不超过总质量的 2%。如果砾石直径设计不合理，可能造成砾石孔隙及浅层内部严重堵塞而影响产能[2]。

2.2 冲筛比

砾石充填作业要求冲管外径与筛管内径最佳比值为 0.7～0.8，这时井筒内液体的环空速率分布比较均匀，不易形成砂桥，有利于液体的返出，提高充填成功率[2]。冲管外径大，环空流通面积小，将有利于携砂液在井筒中流动，降低井筒环空发生堵塞的风险，但由于管柱尺寸的限制，冲管外径过大则无法进入筛管，其外径过小则携砂液流速不足，容易出现砂堵。

2.3 油层破裂压力的控制

裸眼井砾石充填的整个过程必须在不压裂地层的前提条件下进行。如果在防砂施工时，泵压超过地层破裂压力，会导致地层严重漏失，过早出现桥堵，或出现“无底洞”，导致充填失败[3]。

2.4 模拟软件应用

根据循环测试的参数，利用砾石充填模拟软件，可以对整个充填过程进行可视化模拟，判断是否有堵塞及堵塞位置，对施工参数进行优化，决定充填参数的具体范围。

2.5 防砂地面设备性能

砾石充填的施工时间比较长，泵压、泵速可控性必须保证，对地面防砂设备的性能要求较高，同时需要实时数据采集系统，实时监测泵压、环空压力、泵排量、环空返出排量、砂流量、漏失量等参数，并通过一系列计算对这些参数进行处理。

3 SZ36-X井砾石充填设计

该井射孔段 1895.2～1896.4m、1875.8～1891.1m，设计为上中下 3层充填，砾石充填基础数据见表 3，完井管柱基础数据见表 4，根据要求进行砾石充填砂量设计，计算结果见表5。

表3 砾石基本参数Tab.3 Parameters of gravel

表4 SZ36-X井完井管柱尺寸Tab.4 Completion string size of SZ36-X well

表5 下层砂量计算结果Tab.5 Gravel volume calculation

4 砾石充填工艺

本井采用多层砾石充填防砂工艺对目标层段实施砾石充填，通过控制返出排量，选择性地进行高速水充填，在筛套环空和近井地带形成挡砂屏障，达到长效防砂的目的[4-5]。施工工艺如下：

4.1 验原井沉砂封隔器密封

管柱组合：LSA152-C插入定位密封+提升短节(5-1/2"LTC P×3-1/2"EU B)+3-1/2"EU 短节+刮管器+3-1/2"反扣钻杆至井口。

下放管柱到位，测定上提下放悬重，上提 38.3t、下放28.7t。插入LSA152-C型定位密封，下压5t，试插入并重复一次确认到位，上提至中和点。井口配置好长度，确保插入密封到位，接循环头正打压验证桥塞密封性。

4.2 下部防砂管柱

4.2.1 下放管柱

防砂管柱组合：开口引鞋+弹性套+LSA152-C型插入定位密封+5-1/2"LTC精密筛管 2根，最后 1根筛管座于井口，安装下冲管井口工具。

服务管柱：3-1/2"NU开口引鞋+3-1/2"NU冲管2根+3-1/2"NU冲管短节1根。

防砂管柱到位前上提下放管柱，上提 25.5t，下放 20t，插入 LSA152-C 型插入定位密封，下压 5t，试插入并重复一次确认到位，上提至中和点。

4.2.2 座封

投φ38mm钢球等待 30min，在此期间连接防砂管线，管线试压，用防砂泵座封隔器正打压。

4.2.3 验封

脱手，标记充填位置及反循环位置，剪切球座，上提管柱至反洗位置打压至 24.98MPa，压力突降至0，判断剪切球座成功。

之后，反循环测试；验充填滑套上部密封；正循环测试；砾石充填；充填过程，下放至充填位置，管柱加压 10t，泵入排量 0.82m3/min，以 6%砂比连续加砂，充填泵压 3.56～5.21MPa，脱砂压力 20.83MPa，充填曲线如图1所示。

图1 砾石充填曲线Fig.1 Gravel packing curve

4.2.4 反洗井，验充填

下放管柱至充填位置并验充填，计算盲管埋高为4.22m。验滑套，起出服务管柱。

5 砾石充填施工效果及结论

SZ36-X井上中下层防砂效果见表 6，每个井段砾石充填量均超过设计量，实现了砾石充填一次成功，达到了预期的目的。

表6 SZ36-1-X井砾石充填结果Tab.6 Gravel packing effect of SZ36-X well

SZ36-X井的防砂作业应用表明，砾石充填在岩石胶结疏松、孔渗性大的储层可以有效控砂，是一种高效的防砂方式。

针对目的层特点分段实施砾石充填防砂作业，可以减少作业风险，提高作业成功率和防砂效果。