大斜度井擠壓充填膠結砂完井技術的現場應用分析

劉言理(大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280)

目前針對大斜度井常用的完井技術有裸眼完井和射孔完井兩大類，對于易出砂的油氣藏，大斜度井完井工藝還要考慮出砂問題。對于易出砂油氣藏，如果采用先期防砂，那么防砂工藝實質轉變為完井工藝，即防砂完井。在水平井裸眼完井和射孔完井的基礎上衍生出了很多大斜度井的防砂完井工藝。但是由于大斜度井特殊的井深結構，目前適用于大斜度井的防砂完井工藝主要包括機械濾砂管防砂、礫石充填防砂等[1]。 早期由于工藝水平限制，大斜度井防砂主要以機械篩管防砂為主，隨著工藝進步，礫石充填得到重視。斜度超過80度的油井極易出砂，造成出油通道堵塞，在套管外先擠壓充填礫石，在下篩管防砂不失為一種好的完井方法[2]。為此，開展了大斜度井擠壓充填膠結砂完井技術的現場應用研究。

1 技術思路及技術要點

(1)技術思路 大斜度井擠壓充填防砂完井技術將套管外擠壓充填完井、套管內循環充填完井和獨立篩管完井結合在一起，是對以上幾種完井技術的綜合。該技術主要是先在油層段下入割縫襯管，篩管上部用空心橋塞懸掛在油層套管上，同時橋塞密封油套環形空間。下入帶充填服務器的沖管與充填裝置對接，對接成功后進行礫石充填，攜砂液將礫石帶入射孔眼及地層內進行擠壓充填，最后開套管閘門，在套管和篩管中間實現循環充填，這樣建立起了管外地層壓實帶、井筒環空及射孔炮眼充填帶、機械濾砂管三級擋砂屏障，滿足大斜度井疏松油藏出砂油井的有效開發。

(2)技術要點及難點 ①完井管柱必須計算準確，在充填工具和服務器對接過程中準確找到二者重合的出砂孔，并且要壓力負荷適當。②對工具、管柱要求高，特別是空心橋塞要求坐封后橡膠密封性能好且卡瓦能經受住加砂過程中的高壓作用力。

2 充填防砂管柱設計

(1)管柱組合設計Φ89mm絲 堵(0.15m)+Φ89mm油管短節2m + PDCZ-115充填裝置(1.25m)+油管變扣(Φ78.6mm公×Φ89mm平式母)+Φ89mm組合縫篩管串(38m)+Φ89mm油 管4m+油管變扣(Φ89mm平 式 公×Φ78.6mm母+PY445RS-115/64水平井空心橋塞+油管變扣(Φ73mm平式公×Φ73mm外加厚母)+Φ73mm外加厚油管串+Φ89mm油管串至口。

(2)篩管尺寸設計 縫隙尺寸是防砂管柱最重要的設計尺寸，原則上應能滿足擋住最小充填礫石的要求[3]。對現場施工的油井，射孔油層厚度30m，油層套管為5 1/2″，所以選擇篩管長度為38，在油層的上下各覆蓋4m，篩管類型為組合縫割縫篩管，縫寬0.2mm，篩管外徑89mm，均勻分布，過流面積達3500mm2/m，完全符合洗井和擠壓充填礫石作業要求。

3 礫石尺寸選擇和攜砂液設計

擠壓充填防砂施工中，選擇合理的礫石尺寸是防砂成功的關鍵之一。較大的礫石尺寸有利于獲得較高的產能，但會導致地層砂侵入礫石層；較小的礫石尺寸擋砂效果好，但對油井產能的影響較大。因此需要從砂侵和產能兩個方面綜合考慮，優選出既能避免嚴重砂侵，又能獲得較高產能的最佳礫石尺寸。經綜合分析，選取膠結砂的粒徑0.6mm～1.5mm。攜砂液粘度為30～40MPa·s。

4 施工要求

防砂施工泵注程序設計對成功施工起關鍵作用。施工油壓限壓34MPa,套壓限壓18MPa(需監測套壓值，安裝記錄儀器)，如果施工泵壓過高可提前結束擠壓充填轉循環充填。排量、砂比根據現場情況調整，砂比20%作為施工時調整方案。

5 橋塞(PY445-115/64R封隔器)

橋塞是實現篩管懸掛坐封和建立油套密封空間的重要工具，橋塞中間為中心管，可以供沖管通過，為洗井和礫石充填建立通道。

①結構。PY445-115/64R封隔器主要由丟手部分、封隔部分和錨定部分組成。②工作原理。橋塞下到預定位置后反洗井，洗出球座處的臟物，同時使套管內部充滿液體，為下部打壓平衡掉油管內液柱壓力，防止橋塞提前坐封，反洗井完畢后投入鋼球，鋼球到位后，泵注加壓，壓力控制為4MP、8MP、12MP，各穩壓3min，實現封隔器脹封和卡瓦錨定，繼續加壓至16～25MPa，剪斷銷釘，實現丟手。③技術性能指標。總長度1300mm，最大外徑115mm，坐封壓力12MPa，丟手壓力16～25MPa。

6 現場應用

大斜度井擠壓充填防砂完井技術已經日趨成熟，無論從施工工藝過程，還是從施工管柱上看，都體現了它的優越性。該技術在某油田進行了現場應用， 取得了預期的效果，下面以現場施工的油井為例加以說明。

(1)現場施工油井概況 油井于2014.10.28完鉆，完鉆井深3512m，生產層位沙一段，最大井斜87.7°，完井油層套管外徑139.7mm，內徑124.26mm。本次依據地質設計進行射孔作業，射開Es1s3的3#層，井段3424～3426,3453～3464米，厚度23m，孔隙度27.95%，滲透率574mD，含油飽和度20.22%，泥質含量10.26%。油井的生產層位屬于中孔中高滲，泥質含量較高的儲層，同時井深、水垂比大、井斜較大接近水平井以及完井套管尺寸較小，這些都加大了管柱下入以及防砂施工難度。

(2)施工步驟 ①下充填防砂管柱。②座封PY445H-

115 /64水平井空心橋塞:用小排量正打壓座封:4.0MPa、8.0MPa、12.0MPa、各穩壓3.0min完成座封，泄壓上提管柱比原負荷多2-3t驗封，合格后繼續打壓至突降為零，完成丟手并起出管柱。③下充填防砂服務管柱，快到位時邊循環邊下放，記錄負荷、泵壓。④按防砂施工泵注程序加砂。

(3)效果分析 現場整個完井防砂施工過程順利，油壓一直穩定在34MP以下，沒有超壓，此次施工共計加砂8.5m3，最大砂比10%，加液共計156m3。到目前為止該井沒有出砂，取得了良好的防砂效果。

7 結語

①當地層沒有漏失時，在排量為2.5m3/min條件下，可以降低攜砂液粘度，用正循環的方式進行礫石充填，最終形成管外擠壓充填層，管內循環充填層，施工效果更好。②大斜度井擠壓充填膠結砂完井技術適用于疏松易出砂地層,與常規防砂技術相比具有防砂效果好、工作壽命長等優點，可以在油田推廣使用。

[1]董長銀編著.水平井防砂完井力量與技術[M].中國石化出版社，2013，1.

[2]麻惠杰.管內擠壓礫石充填防砂技術在大斜度井中的應用[J].油氣井測試,2014,23(4)40-42.

[3]劉正仁.海洋鉆井手冊[M].北京:石油工業出版社，1998:409-436.