不同防砂完井工藝技術及其特點研究

劉言理 聶上振 楊延征（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

不同防砂完井工藝技術及其特點研究

劉言理 聶上振 楊延征（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

油層在開發過程中都會有出砂現象，油層出砂后會對油井的開發和管理造成極大的困擾。油井出砂后會造成井壁坍塌、堵塞液流通道、磨損管線和井下工具等危害。治理油井出砂危害的有效方法是適當地采取防砂措施。全球大部分的油田在油井開發期間都需要防砂。這里主要針對機械防砂、化學防砂、組合防砂等幾種防砂完井工藝、配套工具及其特點進行研究，為相關防砂完井工藝的選擇和研究提供了參考。

防砂完井；機械防砂；化學防砂；工藝；組合防砂

油井鉆完井過程中油層的巖石應力結構發生變化，同時在油層后期的開發過程中，油層流體流出降低油層壓力的同時將地層原有的游離砂帶出，造成油井出砂甚至井壁坍塌。地層砂進入井筒后被抽油泵舉升到地面，在此過程中油井出砂會對各種管線造成磨損、對設備造成堵塞等各種有害于油井生產壽命的影響。以上的這些出砂情況將會大大增加油井的管理費用和管理難度。所以，建議對大部分油井在鉆完井后直接進行先期防砂完井，這也是防止油井出砂增加油井壽命的最直接有效的方法。目前，各大油田的大部分油井都有必要進行先期或者后期的防砂完井，涉及到的防砂方法也是多種多樣。其中，機械防砂方法使用較早，化學防砂和組合防砂方法有較多應用，本文主要圍繞這幾種防砂方法進行相關問題分析并結合不同防砂完井方式的現場應用情況給油井現場防砂提供參考。

1 機械防砂完井方法

機械防砂完井方法出現的時間較早，防砂完井方式多樣，主要分為機械篩管防砂完井和篩管外礫石充填防砂完井兩種方式。

機械防砂完井除了常用的割縫篩管、繞絲篩管、精密符合篩管外，近幾年隨著科研技術的發展，膨脹式篩管完井越來越受到重視。膨脹式篩管主要由基管、篩網、護套、特殊接頭等組成。施工過程中可以利用管柱重力對篩管進行膨脹，也可通過液壓系統對篩管進行膨脹。該工藝可以使篩管緊緊貼在油層套管內壁上或者裸眼井壁上，不僅能起到防砂的作用，還能起到穩定加固裸眼井壁的作用。該工藝施工后完井表皮系數低，流體流動通暢。膨脹式篩管完井技術施工過程中地表設備少，施工程序簡單，對于水平井和大斜度井也可應用。

機械防砂完井中的另一個較大分支是篩管外礫石充填防砂完井工藝，該工藝中較為重要的參數是礫石尺寸的選擇、篩管防砂精度的確定以及礫石充填的結實度。傳統的礫石充填方案一般為獲得較大的滲透率采用粒徑較大的礫石，這樣同時也會產生負面影響，如礫石充填層失去了對地層出砂的阻擋作用，在礫石充填層很難形成砂橋，地層砂堆積在大的礫石中間，反而對地層流體的流動造成了很大的阻礙，所以在進行礫石充填防砂完井之前，要求對地層出砂進行粒徑分析，設計出合適尺寸的充填礫石。對于套管射孔后下入篩管，在篩管外進行礫石充填的防砂完井工藝要求射孔過程中不可避免井筒液體進入油層對其產生污染，所以現場施工過程中對井筒液體要嚴格控制質量。

2 化學防砂完井方法

化學防砂完井方法主要針對套管完井后需要防砂的井，裸眼完井的油井不能進行化學防砂。化學防砂完井可以直接向底層內打入膠結劑，利用地層原有的地層砂形成防砂屏障，也可以將膠結砂用攜砂液打入地層，將地層填實，一定時間后膠結砂固結形成防砂屏障，從而實現化學防砂的目的。使用膠結砂化學防砂完井要求油井固井質量好且射孔炮眼無堵塞，砂漿通過暢通。從某些程度上講，化學防砂相比礫石充填降低了擋砂層的滲透率，對于稀油而言影響不是很大，若油層原有粘度較大，則大大增加了原油的采出難度。所以一般使用膠結砂化學防砂完井后用六棱鉆頭進行鉆塞，增加井筒與膠結砂塞的接觸面積。化學防砂完井可以在不影響地層滲透率的同時對套管附近的坍塌地層進行修復加固，降低地層進一步坍塌的概率。

3 組合防砂完井方法

組合防砂完井方法是將機械篩管防砂完井、礫石充填防砂完井和化學防砂完井等方法有機結合在一起而形成的一項綜合技術。一般對于出砂較為嚴重的老井，套管射孔附近地層出砂虧空且原有油層出砂嚴重，推薦采用組合防砂方法。使用該工藝時，先向底層內擠入一定量的膠結砂，膠結砂的量不但要填滿套管射孔附近虧空地層，還要在射孔套管內形成數米長的實心膠結砂柱，侯凝一定時間，下入六棱鉆頭進行鉆塞，在套管內壁形成一個膠結砂環。鉆塞結束后下入礫石充填工具、篩管等防砂完井工具，在篩管與膠結砂環之間填充入陶粒砂，保證滲透率的同時防止膠結砂坍塌。這樣形成了地層膠結砂層、套管內膠結砂環、陶粒砂環和篩管四道擋砂屏障。

4 常用防砂完井工藝現場應用效果

以上所提及的幾種防砂完井方法，現場均有應用，但機械防砂完井方法應用最多，組合防砂完井方法也有應用。主要根據油井不同的工況而定，下面就機械防砂完井方法和組合防砂完井方法的現場應用情況、防砂效果、油井生產效果等進行分析。

某油田對于新鉆的油井采用機械防砂完井方法，油井完鉆井深2367m，最大井斜75度，油層含有飽和度35%，滲透率235mD，油層為沙河街組，通過對油層地層砂進行砂樣分析確定機械防砂篩管采用防砂精度0.25mm，充填礫石粒徑0.425-0.85mm，采用套管完井后射孔，在油層套管內進行礫石充填防砂完井，施工后油井日產液25方，日產油21噸，采出液含水率低，同時油井生產5個月沒有出砂，防砂成功率100%。

［1］劉言理，聶上振，楊延征.水平井完井方法研究和優選［J］.價值工程，2015，10，34（378）：94-95.

［2］劉言理.水平井充填一體化化學防砂完井技術在海上油田的應用［J］.化工管理，2015，07：149-150.