渤海油田小筛管二次防砂井堵塞的动态分析及措施建议

刘召 刘国振 崔宇 丁鹏飞 康鹏

1. 中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300450

2. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300450

渤海油田开发以浅部疏松砂岩油藏为主，油藏埋深较浅、孔隙发育、渗透性好、储层岩石胶结强度弱，在油井生产过程中，极易出现因井周岩石遭到破坏造成的油井出砂。目前广泛应用的机械防砂方式主要包括防砂筛管防砂及砾石充填防砂，但两种防砂方式均存在因筛管冲蚀破损造成油井出砂的井例，导致防砂失效，此类井在渤海油田低产低效井中占比26.7%[1]。在对出砂井的改造中，渤海油田形成了多种防砂治理技术体系，包括：小筛管二次完井防砂、人工井壁化学防砂、筛管漏点卡封、大修后再完井等。其中小筛管二次防砂的机理为在原防砂管内部下入一层小筛管，形成新的挡砂屏障。该技术施工工序简单、工期短、费用低，因此被广泛应用于因筛管破损导致的出砂井的治理中。

筛管冲蚀破损一般是由于筛管堵塞形成的局部“热点”造成，因此二次完井后依然存在堵塞风险[2]；另外新下入的筛管使得入井流体的流动空间变小，也增加了油井堵塞的风险；在二次完井作业过程中的储层污染问题、关停井造成的近井储层速度敏感、应力敏感也在不同程度的影响油井产能。因此小筛管二次完井后油井的堵塞问题依然较为普遍。

当前对油井堵塞的研究多基于初次完井，对二次完井后堵塞的研究较少。为对渤海油田小筛管二次防砂井的生产进行指导，亟需对二次防砂完井堵塞进行研究。

1 小筛管二次完井堵塞机理认识

目前防砂井筒堵塞主要包括非充填带分选桥架、砾石充填层桥架和筛管挡砂层内部桥架三种机制[3]。地层流体裹挟大量的固相颗粒进入挡砂介质内，若部分固相颗粒侵入挡砂介质却不能顺利通过，则会滞留在挡砂层内，缩减挡砂介质过流能力，形成堵塞。

储层内产出的固相颗粒主要包括地层细粉砂、黏土泥质、钻完井过程中的固相污染物、原油中的胶质沥青质以及生产过程中形成的有机垢和无机垢。其中的泥质颗粒具有黏附性，在未进行充填防砂的油井中在防砂筛管外表面胶结地层砂颗粒，在筛管表面形成泥饼，直接堵塞筛管外表面的过流通道；在充填防砂的井中，泥质颗粒进入挡砂介质内部遇水膨胀，使得砂桥更为牢固，堵塞更严重，因此砂泥岩地层的油井堵塞问题更加严重。

对于颗粒运移导致的小筛管二次防砂井堵塞可分为两类：原发性堵塞，即原完井状态下无堵塞现象，二次完井后出现的堵塞；继发性堵塞，即原完井状态下就存在堵塞，二次完井后仍然存在堵塞。另外在小筛管二次完井过程中也会存在因储层污染造成的堵塞，这种堵塞主要与储层的敏感性相关。

原发性颗粒运移堵塞主要与小筛管下入导致的渗流瓶颈相关。在原完井条件下，较防砂介质过滤精度大的颗粒被防砂介质过滤在井筒外，而较防砂介质过滤精度小的颗粒则可随储层流体顺利入井，未在防砂介质内外形成堆积堵塞。但在原防砂系统失效后，仍存在一定的过滤作用，二次完井后的新老防砂系统的过滤作用叠加，导致入井过流阻力较原完井条件下大幅升高。在未进行颗粒充填的小筛管二次防砂系统中，原始完井条件下，在小筛管下放层不存在渗流瓶颈，而下入小筛管后，其过流面积仅为管体表面积的1.1%-2.7%[4]，过流面积大幅降低。而在进行颗粒充填的小筛管二次防砂系统中，除新防砂筛管造成的过流面积降低外，原筛管的过流孔处的过流面积也受充填影响大幅度降低，二次完井充填后在原井过流孔处的过流面积仅为原完井条件下的21.5%。二次完井后入井过流阻力大幅度的升高必然造成各渗流瓶颈堵塞的风险增加。

继发性颗粒运移堵塞分为两种情况，区别在于原筛管外环空是否充填完全。如外环空未进行充填或充填不完全，则生产段井壁未得到有效的支撑，泥岩段井壁或储层内产出的泥质颗粒仍存在运移通道，其核心问题为对泥质物源无控制，始终存在运移堵塞通道。

在原筛管外环空进行有效充填的井中，其原完井状态下存在堵塞，如原完井为简易防砂筛管完井，则堵塞颗粒聚集在筛管表面；原完井为砾石充填防砂的井堵塞无则聚集在砾石充填层内部。二次完井作业过程中要经历冲砂、洗井、压井等多道工序，这些工序对整个完井系统产生较大压力，且此压力是由内向外传播的与生产状态下的压力传递方向完全相反，而同时这些作业也会带来一定的措施液的漏失。这些反向压力及漏失对筛管或砾石层的堵塞具有“冲散”作用[5]，使堵塞物向远离筛管方向运移、分散，但恢复生产后这些堵塞物又再次聚集至筛管过流通道或砾石充填形成的喉道内，形成堵塞。

二次完井前的准备阶段需进行冲砂，在渤海疏松砂岩油藏出砂井冲砂过程中往往存在较大漏失，甚至需要注入稠塞进行堵漏。在漏失洗井液、稠塞及难降解的添加剂较多的井中，近井地带储层存在污染风险。这些难降解的添加剂滞留在储层孔隙中，降低进井储层的渗透性；而漏失的措施液在与储层配伍不好的情况下也会造成储层的酸敏、水敏的问题，造成近井储层的渗流能力变差。

2 小筛管二次完井堵塞动态特征

小筛管二次完井堵塞的动态特征与常规堵塞动态相同，都存在着流体入井阻力增大所造成的产液量下降、流压下降、生产压差增大、采液指数下降等现象，同时分析中也要规避对应注水井、地层能量亏空等因素对油井动态的影响。综合对比10几口小筛管二次完井后堵塞的油井，对其堵塞特征进行分析。筛选典型井6口（A、B、C、D、E、F），原发性颗粒运移堵塞井、继发性颗粒运移堵塞井、储层污染堵塞井各2口。

筛管破损后的采液指数不能够反映防砂系统工作正常条件下的油井产液能力，因此对比分析过程中选取筛管破损前采液指数及二次防砂完井后措施初期的采液指数。A、B两井为原发性颗粒运移堵塞，措施前后采液指数相近。C、D两井为继发性颗粒运移堵塞井，措施后采液指数明显高于措施前（筛管破损前）采液指数，筛管破损前防砂系统存在较为严重的堵塞问题，造成其采液指数较低，而二次完井过程中经过冲砂、压井等作业对堵塞颗粒具有一定的冲开作用，因此措施后初期的采液指数高于筛管破损前采液指数。而储层污染造成堵塞的E、F两口井，其措施后的采液指数远高于措施前，主要原因在于储层污染堵塞井在二次完井的过程中漏失严重，造成井周储层存在一定的憋压。

二次防砂完井投产后采液指数的趋势3种堵塞方式也存在区别。储层污染造成的堵塞在投产初期堵塞速度最快，采液指数日递减达到40m3/d/MPa，主要原因是措施过程中漏失液造成的憋压快速释放、另外大量的液体回流造成井周储层的敏感性反应，同时也存在颗粒汇集等作用。而原发性堵塞采液指数递减速度较为平稳，其初始采液指数也水平较高，主要原因为其原完井状态下不存在堵塞，因此二次完井初期的采液指数代表了其真实的产能。而继发性堵塞的井采液指数变化也是比较平稳，但是水平较低，因为原始完井状态下的堵塞仍然大部分存在，此时的采液指数不能代表油井实际的产能。

对于由漏失造成储层污染引发堵塞的井还存在自解堵的现象。以F井为例，因二次完井过程中漏失冲砂液5000方，稠塞25方，造成其二次完井后堵塞现象明显，采液指数从23 m3/d/MPa逐渐下降至5 m3/d/MPa，但连续生产半年后采液指数存在恢复现象，采液指数从5 m3/d/MPa逐渐上升至25 m3/d/MPa。

漏失引发的堵塞还存在对油水的选择性堵塞，F井二次防砂完井措施后日产油量不降反增，日产液量大幅度下降，见表1。从指数上看，措施后采水指数、采油指数均存在下降，但采油指数下降幅度较小，而采水指数断崖式下降。F井目标油藏为明化镇2油组，边水稠油油藏，F井位于构造高部，依靠边水注水补充能量驱动，其位水平井生产段内存在非均质性，水驱油水前缘率先通过高渗透段进入井筒，因此高渗透段对应的是产水段。在二次完井作业过程中，漏失的措施液及稠塞主要进入高渗透段（产水段）地层，因此会形成出油段受污染程度低，而出水段受污染程度高的现象。

表1 F井二次防砂完井前后采水指数、采油指数对比

对于原发性颗粒运移堵塞井，需要对其防砂设计进行优化，可采用二次完井防砂精度低于初次完井防砂精度的方式，使得通过原防砂系统的运移颗粒都可以顺利通过二次完井防砂系统。对于继发性颗粒运移堵塞井，首先要保证原筛管外环空的充填率，尽量饱满的支撑裸眼井壁，避免出现泥岩段泥质颗粒运移通道；对于原筛管外环空充填完全的井，可以在二次完井过程中进行酸化作业，消除附着在原防砂系统内的堵塞物，恢复油井初始产能。

其中C井在二次完井过程中完成了对外环空100%的充填，二次完井投产后存在堵塞，采液指数降低至7.7m3/d/MPa，后进行酸化作业，酸化作业后油井产能得到释放，酸化后采液指数与投产初期相近。且酸化后，老筛管外泥饼消除，堵塞速度放缓，仅为措施前堵塞速度的30%，见图1。

图1 C井各阶段采液指数变化

针对储层污染堵塞井，要加强二次完井施工工艺，对措施液的配伍性及暂堵工艺进行加强；随时间推移添加剂逐步降解，污染逐步解除、因此这类井在生产过程中存在产能恢复的特征，在生产过程中勿轻易措施，等待产能恢复。

3 结束语

二次防砂完井后堵塞分为三类，即：原发性颗粒运移堵塞、继发性颗粒运移堵塞、储层污染堵塞。原发性颗粒运移堵塞主要由二次完井后的防砂系统导致，其造成流体入井过流面积缩小、过流阻力增大导致；继发性颗粒运移堵塞主要由于堵塞源或泥质颗粒运移通道的存在造成；而储层污染造成的堵塞是由二次完井过程中漏失的措施液及添加剂造成。对于动态上难以分辨的井还需通过试井分析、测井解释等材料佐证。

原发性颗粒运移堵塞井，二次完井措施前后采液指数相近，采液指数整体递减较为平稳，递减率高于继发性颗粒运移堵塞；继发性颗粒运移堵塞井二次完井措施后采液指数较措施前高，存在短暂的“冲击解堵”效果，随后采液指数下降至措施前堵塞状态水平。储层污染导致的堵塞在二次完井初期采液指数下降幅度最大，日递减可达40m3/d/MPa，但随着后续生产储层污染不断解除，堵塞井存在“自解堵”现象，对部分井还存在选择性堵塞的现象。

原发性颗粒运移堵塞可以尝试降低二次防砂系统的防砂精度来避免，是小筛管二次防砂预防堵塞研究的一个方向。继发性颗粒运移堵塞可以通过提高原筛管外环空颗粒充填实现支撑泥岩段井壁、消灭泥质颗粒运移通道；可以通过在二次完井过程中加入酸化作业，消除原防砂系统内滞留的堵塞物，进一步消灭堵塞物物源，案例井通过酸化作业堵塞速度降低至二次完井措施前的30%。储层污染造成堵塞井可以通过提高油田化学研究、加强防污染管理避免，同时生产过程中可等待产能恢复。

文章对小筛管二次防砂完井后油井堵塞问题进行了分析，对堵塞机理进行了分类，为不同类型堵塞的避免及治理提出了思路，用以指导小筛管二次防砂完井动态分析及生产管理。