水平井礫石充填完井技術研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

水平井礫石充填完井技術研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

目前的完井施工作業中，很大一部分水平井采用裸眼完井，這樣大大提高了油層的滲透率，同時節省了油層套管，降低了施工成本。在進行裸眼水平井完井過程中，礫石充填被廣泛應用，不僅能形成擋砂屏障，同時防止裸眼井壁坍塌。本文對裸眼水平井礫石充填完井技術進行了分析，對當前常用礫石充填技術進行了對比研究總結，對裸眼水平井礫石充填完井技術的現場應用有指導意義。

裸眼；水平井；完井；研究

當今許多油田的地質情況復雜，特別是巖石膠結疏松的油層在生產一段時間后非常容易出砂［1］。油層被鉆開之后，地層中的粉塵砂、細砂就會在流體壓力的作用下隨流體一起進入井筒。如果進行大泵強采作業，同時保持較大流體流量的情況下進行礫石充填完井作業難度很大，作業成本很高，可能高達百萬元，如果施工效果不好或者施工失敗的話還要采取一些后期處理方案，作業成本更是高不可估，所以油田公司每次礫石充填完井作業都必須精密規劃，選擇可靠的完井方式和作業隊伍。對于巖石膠結疏松的裸眼水平井應更加重視。

1 現有技術分析研究

不同地層的出砂程度與巖石的膠結強度、地層流體的性質、地質應力以及不合理的油田開發開采方式有關。油層出砂對井下工具和地面設備會產生一系列的重大危害，如油層出砂隨流體被泵送到地面，在此過程中，砂子對井下工具和地面設備造成了極大的磨損傷害。特別是一些葉輪導輪等流體泵送設備損傷更為嚴重。油層出砂還會造成管柱偏磨，最終使管柱報廢。對應出砂嚴重的油井，如果采取補救的施工成本大于油井本身的經濟效益，則只能放棄出砂油井。

多年來，油田公司一直在研究各種防砂完井工藝和井下工具，減少油層出砂對油井造成的傷害。目前常用的油井防砂完井方法主要是開采出砂層位下部的油藏，對疏松部分進行礫石充填加固，對于要射孔的層段進行不同時期不同部位射孔。同時將擠壓充填和循環充填相結合。擠壓充填是在地面用壓裂車泵入攜砂液和礫石，當壓力逐漸升高達到地層的破裂壓力時，利用高壓將地層壓開，地層中就會形成很多條網狀的縱橫交錯的裂縫。被壓開的地層裂縫一般沿著巖石最容易被壓開的方向延伸。此時攜砂液進入裂縫中，當地面泄壓時，攜砂液中的礫石將裂縫支撐起來，實現較大的地層滲透率，增加油井產量。現場施工中用到的礫石一般是具有遇水反應的膠結砂或者高強度的陶粒，礫石尺度的選擇依據篩管縫尺寸和地層出砂情況而定。在礫石擠壓充填作業中，裂縫的最遠處先被充填滿，隨著泵入攜砂液和礫石的增加，裂縫的長度不再改變，裂縫寬度開始變大。礫石從裂縫的遠端向井眼附近逐漸填充，最終在井眼附近產生了多條長而寬的裂縫，大大提高油層滲透率。

目前油田公司常用的裸眼水平井完井方式有獨立篩管完井、管內礫石循環充填完井、管外礫石擠壓充填完井等方式。很多公司降低井底流體流量以此降低出砂量的做法嚴重影響了油井的產量。現在的大部分油井鉆井作業施工成本居高不下，降低產量的做法直接降低了經濟效益。通過定向射孔技術射開特定油層的做法和不同時期射開不同油層的做法能有目的地對油層出砂情況進行控制，減少地層出砂。

2 礫石充填完井技術分析

在常用的防砂完井方法中，礫石充填的防砂效果較為明顯。這種防砂完井方式將篩管下入裸眼油層段，充填采用的礫石尺寸通過對地層砂進行篩選和選用的篩管尺寸而定。礫石隨攜砂液從充填工具的充填孔噴出，一部分進入地層，一部分進入裸眼或套管與篩管之間的環空內，最終礫石由于篩管的阻擋留在環空內，攜砂液從篩管的縫隙中流出，最終返排到地面。通過定向或選擇不同時間對需要射孔的地層進行射孔避免了地層的大量出砂。先對套管進行注水泥固井作業再射孔的防砂能對很大一部分疏松地層進行隔離。在套管內下入篩管，對套管和篩管的環空進行礫石充填完井方式是對疏松薄油藏、巖層膠結差產層的有效方法。如果對套管外的油層采取擠壓充填礫石則會大大增加油層的滲透率，起到增加油井產量的作用。同時擠壓到套管外的礫石層又形成了一道擋砂屏障，有效減少地層砂進入井筒。套管外擠壓充填完井工藝對于那些地層砂分選性差以及滲透率較低的油層防砂和增產效果尤為明顯。

對于地層出砂分選性好的裸眼水平井，可直接采用獨立篩管完井方式。對于那些地層砂分選性差同時油層滲透率導流能力差的油層，非常有必要采擠壓礫石充填的方法進行防砂完井，這樣可以大大增加油井的產量和油井的開采時間，增加油田公司的經濟效益。

通過以上分析可以知道，礫石充填防砂完井工藝施工成本遠遠大于獨立篩管完井，所以在有些油田區塊地質情況允許使用獨立篩管完井時盡量采取該工藝。礫石充填完井中的礫石起到了加固的作用，相比獨立篩管完井，二者初期產量差別不大，隨著油井的開采，獨立篩管最終會被砂子堵塞降低油井產量，而礫石充填防砂完井的生產效果相對穩定。

目前越來越多的油田采用礫石充填防砂完井工藝，在防止出砂的同時還起到了加固地層防止篩管變形堵塞的效果。充填礫石的粒徑和圓度對穩固地層、防止出砂至關重要。在鉆井和注水泥固井結束后在地層和套管或者井眼中會殘留一些鉆井液或其它殘渣，這些都對油層的滲透率產生一定影響。礫石充填完井初期，攜砂液的影響會使地層的產量不高，生產一段時間后則會體現其優勢。

3 結語

礫石充填完井技術經過多年的發展，在工藝和工具、攜砂液、礫石等各個方面的研究都取得了較大的成果，這些都使得礫石充填完井技術的防砂和增產效果更為明顯。施工形式主要以管內礫石循環充填和管外礫石擠壓充填為主。建議每次新井（文章題目：水平井礫石充填完井技術研究）施工前都要參考附近老井的施工記錄和施工效果，采取可靠的礫石充填完井方式，盡量避免或降低以后的修井作業。隨著深海油田的開發，在未來研究更多適合深海油井的完井方式也勢在必行。同時，為保證礫石充填的施工順利和施工效果，對油層地質情況、礫石充填工具的深入研究也是非常有必要的。

［1］楊力.華港104平1疏松砂巖水平井鉆完井技術［J］.石油鉆采工藝，2010，32（6）：28-30.