射孔防砂技術在遼河油田稠油油藏的研究與應用

韓宗正

摘要：遼河油田稠油區塊的開采方式有：蒸汽吞吐、蒸汽驅、SGAD等，地層巖石受蒸汽的影響，出砂較為嚴重。針對稠油區塊的出砂特點，以及油井機械防砂在井筒內留有殘余物、施工程序復雜，化學防砂有效期短等問題，研制開發出將射孔和防砂兩個工藝過程一次施工完成的一項先期防砂技術，經過現場應用，表明對該技術對遼河油田稠油區塊是一種非常有效的防砂方法。

關鍵詞：遼河油田；射孔防砂；防砂材料；施工安全；現場應用

引言

遼河油田大部分出砂區塊為稠油區塊，主要有：杜813塊、杜84塊、錦45塊、洼38塊等。稠油區塊地層巖石受注入蒸汽的影響非常大，出砂較為嚴重。首先蒸汽擁有很強的沖刷作用，會對巖石顆粒產生巨大的、持續的拉伸破壞。而且蒸汽對巖石顆粒產生溶蝕作用，降低巖石的膠結強度。根據防砂原理及工藝特點，目前防砂方法主要有機械防砂、化學防砂兩大類。機械防砂技術一般是僅下入機械防砂管柱或機械防砂管柱礫石充填。這種方法完井后井筒內都留有管柱、而且礫石充填工藝復雜，防砂管柱容易被砂埋，后期管柱失效后不易打撈?；瘜W防砂主要分為化學固砂和人工井壁兩種?；瘜W防砂施工后井筒內不留有管柱、便于后期處理。但是成本高，而且容易老化、有效期短。

針對以上防砂技術特點，研制開發出復合射孔防砂技術，它將射孔和防砂兩個工藝過程一次施工完成，極大地簡化施工程序，與其它防砂方法相比具有施工簡單、節約資金的技術優勢。

1 復合射孔防砂技術原理

復合射孔防砂技術是利用復合射孔彈在對套管射孔的過程中，將射孔與防砂作業同時完成。復合射孔彈內裝有防砂材料，當聚能射孔彈起爆后，形成的高溫、高壓射流穿透套管在油層中射孔，形成射孔技術要求的孔眼形狀。聚能射孔彈起爆瞬間，點燃射孔彈中主裝藥，其爆炸產物迅速膨脹，使射孔槍內部壓力急劇升高，將防砂材料從槍管的射孔孔眼中推出，以不規則狀交織壓實并固定于打出的地層孔道中，形成一個防砂的遮擋層，完成防砂過程，射孔防砂工藝原理及防砂材料充填見圖1。

2 防砂材料定位技術研究

復合射孔防砂技術的關鍵在于將送入孔道的防砂材料牢固地鑲嵌于地層中，封堵住射孔孔道。通過防砂材料的選擇、防砂材料的組成及制作工藝等優化試驗研究來確保防砂材料在油層中的定位和固定，提高最終的防砂成功率。同時不應對油層套管造成新的破壞。根據各井地層的具體情況，防砂材料的大小和密度應該是可調的。

2.1 防砂材料的選擇

防砂材料在井下既要承受一定的地層壓力，還要耐地層流體的腐蝕等。因此篩選不銹鋼絲作為防砂材料，主要對金屬絲的形狀、性質進行選擇，以滿足充填定位的需要。首先加工不同硬度和形狀的四棱不銹鋼絲，然后將其用模具成型，加工出不同大小和密度的顆粒。因為金屬絲球具有多棱的特點，同時金屬顆粒大小、密度不一樣，鋼絲硬度、形狀也不同，從槍內噴出的速度也就不一樣，因此相互補充，相互勾聯性能更好。

2.2 支撐劑優選及裝填方式優化設計

為了保證防砂材料定位后有足夠的滲透率使油流通過，而且提高防砂效果。從支撐劑的材質和形狀上選擇多棱白鋼塊，由于多棱白鋼顆粒有多個棱角，在火藥的推動下高速運動，很容易與鋼絲球穿插勾聯在一起，因此形成的防砂塞強度較大，不易被推出。在支撐劑選用具有很高的耐蝕性，優良的塑性，易加工硬化的不銹鋼?？梢酝ㄟ^調節支撐劑的裝填量，來形成不同數值的擋砂粒徑，支撐劑的裝填量可經過試驗確定，。

3現場施工安全技術

目前，在現場施工應用中，判斷射孔槍是否起爆，采取地面監測的判斷辦法，其缺點是如果射孔過程中起爆器、傳爆管、導爆索等出現半爆、殘爆現象時，無法判斷射孔槍是否完成100%起爆，現場施工起槍中存在安全隱患。

為此在復合射孔防砂槍管柱底部設計連接一長延期尾聲彈，它可以輸出二靶聲音信號。當現場監測到它的信號時，可以為判定射孔槍全部射孔，實現了復合射孔防砂技術安全實施。

5 現場應用

復合射孔防砂技術應用范圍廣泛，目前已形成150、140、127、102、89、73六種槍型，高、中、低、超低壓四種參數的防砂配套產品。已在遼河油田稠油區塊應用超過500井次，取得了良好的防砂生產效果。典型應用效果如下所示：

通過復合射孔防砂技術措施施工井與其臨井對比可以明顯看出：復合射孔防砂技術具有良好的防砂生產效果，而鄰井均有不同程度的出砂現象，進行了檢泵作業。

6 結論

1）復合射孔防砂技術是一種先期防砂技術，一次作業實現射孔與防砂兩種工藝技術，有效降低了措施成本，而且井筒內無管柱，便于后期作業。

2）通過復合射孔防砂技術在遼河油田的典型應用效果可以得知：復合射孔防砂技術在稠油油藏具有良好的防砂生產效果，出砂檢泵次數少。

3）通過設計長延期尾聲彈，極大地提高了現場施工安全，實現了復合射孔防砂技術安全實施。

參考文獻

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（作者單位：中國石油遼河油田鉆采工藝研究院）