澀北氣田割縫篩管壓裂充填防砂工藝

吳學安 張永斌 羅鐘鳴 王海峰

1.中國石油青海油田公司天然氣開發公司 2.中國石油川慶鉆探工程公司地質勘探開發研究院

澀北氣田割縫篩管壓裂充填防砂工藝

吳學安1張永斌1羅鐘鳴2王海峰2

1.中國石油青海油田公司天然氣開發公司 2.中國石油川慶鉆探工程公司地質勘探開發研究院

柴達木盆地澀北氣田地層膠結疏松、成巖性差、欠壓實、易出砂，嚴重影響到氣井的正常生產，多次試驗結果表明單一的防砂工藝技術已不適用于該氣田。為此，重點研究了割縫篩管壓裂充填防砂工藝在該區的適用性，通過對割縫篩管壓裂充填防砂工藝參數、支撐劑、工作液的優選以及施工方法和工藝管柱的改進，使其防砂有效率得到極大提升，工藝有效率在澀北一號、澀北二號和臺南氣田分別達到70%、100%、100%。生產實踐結果表明，澀北氣田隨著單井產水量的上升，氣井出水、出砂日趨嚴重，建議開展防砂堵水一體化、防砂攜液一體化工藝的研究。

柴達木盆地 澀北氣田 疏松砂巖 割縫篩管壓裂充填 防砂 工藝 試驗

柴達木盆地澀北氣田儲層為第四系疏松砂泥巖，氣藏埋深淺，氣層多而薄且分布井段長，氣水關系復雜。儲層泥質含量高、成巖性差、膠結疏松，平均孔隙度為26.6%～32.3%，平均滲透率介于30～50 mD。氣田生產過程中儲層易出砂，地層砂粒度平均中值為0.04～0.07 mm，泥質含量為40%，黏土含量為28%，防砂技術難度較大。針對出砂的問題，澀北氣田先后試驗了機械防砂、化學固砂、高壓一次充填防砂、割縫篩管壓裂充填防砂以及復合纖維壓裂等工藝，從試驗效果來看，割縫篩管壓裂充填防砂效果最好，試驗15口井，工藝成功率達100%，措施有效率為87%，成為澀北氣田主導防砂工藝之一［1－3］。

1 割縫篩管壓裂充填工藝及其改進技術

割縫篩管壓裂充填防砂工藝技術是在井筒內對準目的井段下入內外通徑的割縫管防砂管柱，然后對目的地層進行大砂量、高砂比壓裂填砂，并采用端部脫砂技術在地層深部、近井帶、射孔孔道、篩套環空形成均勻、密實、穩定的高滲透濾砂屏障，改善近井帶導流能力，從而達到既防砂又增產的目的，其工藝流程見圖1。

隨著澀北氣田的進一步開發，要求各種防砂工藝具有更高的適應性，因此，筆者在分析了2005年前工藝實施情況后，在2006年對端部脫砂工藝作了部分改進。

圖1 端部脫砂工藝流程圖

1.1 施工參數的優選

2006年平均加砂量為2.08 m3／m，2009年平均加砂量為2.85 m3／m；平均砂比在26%以上，平均排量為2.26 m3／min，最高排量為3.5 m3／min；總平均加砂量為2.87 m3／m。施工規模較試驗初期有了較大規模的提高，取得了好的防砂效果［4－5］。

1.2 支撐劑粒徑組合重新進行了優選

如表1所示，2006年后支撐劑粒徑選擇為：0.45～0.9 mm，0.9～1.25 mm組合。較2006年前的粒徑組合導流能力增加了50%。

表1 支撐劑的導流能力及擋砂能力的測定表

1.3 防砂工作液性能改進

如表2所示，2006年后針對澀北氣田儲層的特點，重新優化了工作液配方，降低了地層傷害，更低的黏度使得返排容易［6］。

表2 兩種防砂工作液主要性能對比表

1.4 施工過程調整

為保證防砂效果，施工后期如泵壓未起高壓，停泵一段時間后，再打壓，實行強行封口，環空壓實，這保證了防砂效果。

1.5 施工管柱改善

2009年改善了防砂管串結構，去掉了塑扶鋼體，采用了可溶性塑扶塊，直接把塑扶塊套在割縫管接口處，減少了后期打撈難度［7－10］。

2 現場應用情況及效果

割縫篩管壓裂充填工藝自2000—2011年底，共實施19井次。其中：①一號氣田應用10井次，總體有效率70%，最長有效期4年以上。在二層系應用6井次，有效率67%；在三層系應用2井次，有效率50%；在四層系應用2井次，有效率100%。②二號氣田應用7井次，總體有效率100%。在二層系應用1井次，有效率100%；在三層系應用6井次，有效率100%。③臺南氣田應用2井次，總體有效率100%。在二層系應用1井次，有效率100%；在四層系應用1井次，有效率100%（圖2、3）。

圖2 各層系施工井次統計圖

圖3 各層系防砂效果統計圖

割縫篩管壓裂充填工藝井防砂后，可以通過調整工作制度提高生產壓差生產，防砂后生產壓差增幅達40%，平均單井日增氣量達1.41×104m3，說明端部脫砂工藝較大幅度地改造了地層的滲流條件。為確保防砂井的效果和有效期，建議防砂后生產壓差初期控制在2.0 MPa內為宜，以后再根據其具體井況適當調整［11］。

3 結論及建議

1）針對澀北氣田氣層埋藏淺、深度差異大、儲層泥質含量高、氣水關系復雜、多層、氣、水層間互的特點，防砂工藝的選擇尤其重要，應針對防砂井的地質條件、管柱情況、防砂工藝的特點以及適應性，科學地選擇適應的防砂工藝，以減少失誤，提高防砂成功率。

2）加強澀北氣田各層系的出砂規律的認識和氣井的出砂監測，以便準確把握氣井的出砂量，以利于防砂施工井的充填砂量更為科學、更有針對性，提高防砂的有效率和有效期。

3）優化施工參數，針對各層系的地質特征及出砂特點，適當加大后期防砂井的施工規模。大砂量、高砂比的礫石充填，不但可將地層細粉砂推至地層深處，而且可將近井充填帶充填密實，形成高滲透區域，提高防砂有效率，延長有效期。

4）加強防砂施工過程控制，在前置液階段，進行壓裂測試，摸準地層的應力和閉合壓力，以便根據實際情況控制縫高，調整施工參數提供可靠依據。

5）澀北氣田隨著生產時間的延長，平均單井產水量呈上升趨勢，出水的同時伴隨著出砂的加劇，造成許多井不能正常生產，單一的防砂或堵水工藝都難以達到控水、控砂目的，因此有必要開展防砂堵水一體化、防砂攜液一體化工藝的研究［12－13］。

［1］張琪.采油工程原理與設計［M］.東營：石油大學出版社，2000：218－223.

［2］董長銀.油氣井防砂理論與技術［M］.北京：中國石化出版社，2012：125－130，

［3］李賓元，王成武.青海臺南—澀北氣田出砂機理及防砂技術研究［J］.西南石油學院學報，2000，22（1）：40－43.

［4］周建宇.高壓礫石充填防砂工藝參數優化設計方法研究［J］.西安石油大學學報：自然科學版，2005，20（3）：78－82.

［5］馬代鑫.高壓礫石充填防砂工藝參數優化設計［J］.石油鉆采工藝，2007，29（3）：52－55.

［6］李憲文，凌云，馬旭，等.長慶氣區低滲透砂巖氣藏壓裂工藝技術新進展——以蘇里格氣田為例［J］.天然氣工業，2011，31（2）：20－24.

［7］田喜軍，劉鵬，李耀，等.氣井防砂工具在水平井的應用［J］.石油化工應用，2012，31（4）：45－47.

［8］蔣寶云，鄧雄，梁政，等.鹽家氣田淺層氣井防砂技術研究［J］.石油礦場機械，2010，39（5）：39－42.

［9］李蓮明，劉占良，喬亞斌，等.榆林上古壓裂氣井防砂工藝技術研究及應用［J］.石油化工應用，2006，25（2）：6－10.

［10］張波.一種超分子體系堵水—防砂性能評價及應用［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2011，33（1）：147－150.

［11］熊鈺，任世林，汪天游，等.澀北一號氣田防砂選井選層優選方法研究［J］.重慶科技學院學報：自然科學版，2012，14（1）：12－15.

［12］陳飛，蘆玉花.國內外防砂試驗研究現狀及其發展方向［J］.中國石油和化工標準與質量，2012，32（2）：231－240.

［13］吳建平.疏松砂巖油藏高含水期控水防砂技術［J］.石油鉆采工藝，2011，33（1）：88－90.

Slotted liners or screens for sand control in well completion in Sebei gas fields，Qaidam Basin

Wu Xue＇an1，Zhang Yongbin1，Luo Zhongming2，Wang Haifeng2
（1.Gas Development Division of Qinghai Oilfield Company，PetroChina，Golmud，Qinghai 816000，China；2.Geological Exploration and Development Research Institute of Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610012，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 8，pp.71－73，8／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The normal production of the gas well in Sebei gas fields，Ordos Basin，is badly influenced by the loose and unconsolidated formation with a poor diagenetic grade.Many pilot tests show that a single sand－controlling technology is not applicable to this study area.Therefore，this study focuses on the applicability of the slotted liners or screens for sand control in well completion in this area.In its actual application，the parameters，propping agents，and the working fluids were optimized，the operation methods and the sand control string were innovated，as a result，the efficiency of sand control is significantly enhanced，being 70%，100%，100%respectively at Sebei 1，Sebei 2，and Tainan gas fields.On the other hand，with the increasing amount of the water yield in the gas well at Sebei fields，the problem of water and sand effluent was becoming more and more serious.So we suggest that further studies should be turned to the integrated technology of sand control and water shutoff and／or fluid carrying.

Qaidam Basin，Sebei Gas field，unconsolidated sandstone，slotted screen liner fracturing packing，sand－control，technology，experiment

吳學安等.澀北氣田割縫篩管壓裂充填防砂工藝.天然氣工業，2012，32（8）：71－73.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.015

吳學安，1965年生，工程師；主要從事采氣工藝技術的研究、試驗、推廣應用及管理工作。地址：（816000）青海省格爾木市青海油田天然氣開發公司。電話：（0937）8917291。E－mail：wuxaqh＠petrochina.com.cn

2012－05－10 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.015

Wu Xue＇an，engineer，born in 1965，is mainly engaged in the research，experiment，application and management of technologies for gas production.

Add：Golmud，Qinghai 816000，P.R.China

E－mail：wuxaqh＠petrochina.com.cn