大港油田水平井分段防砂采油工藝技術研究

張冬

摘 要：出砂是困擾水平井開發砂巖油氣藏最大的問題之一。對于水平井防砂，全井段籠統的防砂方式難以達到針對性、有效性防砂效果。因此，搞清楚出砂沿水平段井身軌跡的分布規律，進行合理分段并實施分段防砂，才能達到良好的防砂目的。本文在系統分析水平井出砂機理及出砂原因的基礎上結合大港油田水平井開發現狀形成了針對性的水平井分段防砂采油工藝技術，并取得了良好的增油效果。該工藝的成功應用，消除了長井段水平井動用不均勻的技術瓶頸，極大地提高了水平井井段有效充填率，使油層整體得到充分改造，實現了油氣開發的降本增效，也為其他同類油藏的開發提供了啟示。

關鍵詞：水平井;分段防砂采油;大港油田

水平井其優勢就是可以增大泄油面積，減小滲流阻力，大幅度提高單井產量，目前已經在大港油田得到了比較廣泛的應用，對油田的高產穩產起到了很大作用。然而在水平井開采過程中，往往遇到由于地質儲層分布的非均質性而引起水平段間滲透率、孔隙度等油層物性發生較大變化：或者水平井為雙臺階式分布的兩層結構使水平井呈現開采的不協調：或者由于油井生產一段時間后，受底水或邊底水的影響，油井含水上升，常規技術無法有效控水，影響了水平井的開發效果;或者對于一個較長的水平井段，為了使它能夠更經濟地開采，均需要對水平井段進行分段開采，來保證水平井開采的效率。特別是疏松砂巖油藏膠結疏松，易出砂，油井要正常生產，必須進行防砂作業。然而水平井卻存在著長井段水平井鉆遇非均質油層、泥巖及高含水等夾層，采用籠統濾砂管防砂或礫石充填作業難以有針對性地對局部地層進行精細防砂的行業難題。迫切需要通過現場不斷探索，形成針對性的出砂油藏水平井防砂采油工藝技術。

1 水平井防砂工藝技術

根據大港油田油藏實際情況和目前水平井防砂技術現狀，主要采用精密微孔濾砂管、復合繞絲濾砂管、金屬氈濾砂管為三種擋砂方式的礫石充填防砂工藝。

1.1 精密微孔濾砂管結構

精密微孔濾砂管主要由中心管、不銹鋼篩網和導流網等組成，多層不銹鋼篩 網按照不同排列規律被壓制成圓管狀，內表面覆以鋼絲布，填入中心管和外管之間，形成擋砂屏障，達到防止油井出砂的目的。

1.2 復合繞絲濾砂管結構

鑲嵌式金屬纖維濾砂管由基管和過濾片組成，過濾片采用不銹鋼纖維、鋼絲布和保護罩壓制而成，通過焊接方式鑲嵌在基管的臺階形圓孔內，具有內通徑大、強度高、滲透性好的特點。

1.3 金屬氈濾砂管結構

金屬氈濾砂管主要由中心管、鋼絲布、外管和金屬氈等組成，金屬氈被壓制成圓管狀 ，內表面覆以鋼絲布，填入中心管和外管之間，形成擋砂屏障，達到防止油井出砂的目的 。

2 水平井金屬氈濾砂管防砂采油工藝

2.1 管柱結構

水平井分段防砂開采工藝管柱主要由頂部封隔器、濾砂系統、中間封隔器、套管、控制開關和導向絲堵等部分組成（圖1）。

（1）分段封隔器：該分段封隔器由頂部封隔器和中間封隔器兩部分組成。頂部封隔器主要實現工藝管柱的懸掛和密封作用;中間封隔器實現段間的封隔密封作用。

⑵雙層結構濾砂管：雙層結構濾砂管由內、外兩層組成。外層可分成不銹鋼金屬氈、繞絲

和帶孔基管三部分，金屬氈由不同尺寸、不同比例的金屬絲按一定要求加工而成，通過繞絲把它纏繞在帶孔基管上，金屬氈外部再套上鋼管，其作用防止地層砂的逸出;內層是一外徑 73mm 的油管，位于中心位置，與隔壁環及外層形成采油內腔。金屬氈的擋砂精度可以根據地層砂的粒度中值和防砂的要求來設計配置，以適應各種出砂地層。

（3）井下控制開關：井下控制開關主要由控制開關主體、密封體、流道和上接頭四部分組成。由上接頭和雙層濾砂管內管對接，密封體和濾砂管外管內壁密封接合。流體從濾砂管內腔經控制開關流道進入控制開關主體。控制開關主體內部設置有電磁靈敏元件，控制開關的閉合。電磁靈敏元件可以從地面發射信號遙控操縱。該控制開關工作溫度 120℃，工作壓力 40MPa，地下液流環境下可使用 1000 余次，連續工作時間 2 年。

2.2 工作原理

把分段管柱下到設計位置，從油管內打壓使兩級或多級封隔器座封，待多級封隔器座封完畢，再繼續憋壓直至頂部封隔器丟手，從而實現油井防砂完井程序。開采過程中，可以通過地面控制器把下段控制開關打開，下段儲層流體經濾砂管充分過濾后流入濾砂管夾壁腔，并由此通道進入控制開關實現下段油層試油。待下段試油結束，關掉下段控制開關，再打開上段控制開關，儲層流體經濾砂管充分過濾后流入濾砂管夾壁腔，并由此通道進入控制開關實現上段油層試油，待上段試油結束后，亦關掉上段油層，依此方式實現多段油層的試油。分析試油結果，決定開采方案，開采哪段打開哪段開關，從而實現水平井的智能化開采。

3 技術應用注意事項

3.1 水平井優選

在應用水平井分段防砂采油技術時，選擇適用范圍和選井條件該技術對以下條件的油水井作用效果較好：

（1）地層滲透率較高，具有一定產能，確屬近井帶污染或者生產過程中由于出粉細砂而造成防砂管堵塞引起產量下降或停產的油水井。

（2）地層污染堵塞又具有酸敏、水敏特性，不易實施酸化等其他措施的井。

3.2 防砂管柱組合

根據各油井儲層巖石的地質特征、巖石力學性質、原油性質以及鉆井、工程技術要求等諸多因素，進行地層出砂、井壁穩定性、井筒溫度場等分析，利用水平井防砂完井優化設計軟件，對不同模式下的完井方式進行優選。針對大港油田水平井開發現狀，主要篩選出兩種防砂方式：按產量和達到預期采收率的最短時間優選最佳完井方式為管內井下礫石充填完井，該防砂管柱主要水平井礫石充填工具、封隔器、分流裝置、沖管等主體工具及扶正工具、錨瓦工具、丟手工具、安全接頭等系列工具及清潔攜砂液等組成。這類組合具有擋砂精度高、對地層傷害小、油井采液強度高、防砂有效期長等優點，完全可以滿足砂巖油藏水平井防砂后正常生產的要求。

4 結束語

水平井在大港油田稠油、水驅以及提高采收率措施中也正在發揮越來越重要的作用 。但是隨著生產周期的增加，逐步暴露出稠油出砂油藏、防砂難度高，有效期短，后期處理難度大，投產后含水上升快的問題，未能真正體現水平井的經濟價值。因此必須進行了適用于稠油出砂油藏水平井開采配套技術的集成與研究，以提高水平井措施成功率，實現水平井的高產。而水平井分段封隔分段礫石充填防砂采油是針對水平井長井段充填改造不均勻，物性差異大，油氣水關系復雜等問題進行攻關研究的，一舉將以往籠統性的防砂更新升級為選擇性分段精細防砂的采油工藝技術，其可以有效提高出砂油藏水平井開發效果。

參考文獻：

[1]張娜.稠油出砂油藏水平井開采配套技術研究與應用[J].中國石油和化工標準與質量，2016，13（4）：106-107.