海上疏松砂巖水力噴砂壓裂后防砂完井研究

張明，王靜，王嘯，張啟龍，張?jiān)迄i(.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 30045；.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 30045)

關(guān)鍵字：疏松砂巖；水力壓裂；防砂完井

0 引言

如何提高采收率是石油行業(yè)的一大難點(diǎn)，面對(duì)海上油氣田常規(guī)作業(yè)和微壓裂充填無(wú)法達(dá)到預(yù)期采收率的技術(shù)瓶頸，水力噴砂壓裂是增產(chǎn)增注的重要解決措施之一[1]，但是疏松砂巖儲(chǔ)層在生產(chǎn)過(guò)程極易出砂[2-3]，常規(guī)完井過(guò)程均需要后續(xù)下入篩管或進(jìn)行礫石充填進(jìn)行防砂，才能提供井下油氣的安全生產(chǎn)通道。因此，針對(duì)海上老井篩管內(nèi)單層、老井篩管內(nèi)多層和新井多層壓裂這三種常見(jiàn)的工況環(huán)境，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇各自最佳的后續(xù)防砂完井方案，才能保障水力壓裂改造地層以提高采收率的增產(chǎn)增注效果。

1 疏松砂巖油藏防砂完井方式調(diào)研

海上以疏松砂巖為主的油藏一般采用的防砂完井方式有獨(dú)立篩管防砂、裸眼充填防砂、套管充填防砂和覆膜砂防砂，如圖1所示。其中獨(dú)立篩管防砂主要用于分選好、產(chǎn)能高和泥質(zhì)少地層，其中裸眼充填防砂主要用于分選差、儲(chǔ)量大、產(chǎn)能高、無(wú)活性泥巖和泥質(zhì)含量高地層，其中套管充填防砂主要用于一趟多層完井、分選差、隔層薄和油水系統(tǒng)較為復(fù)雜的地層，而覆膜砂防砂是主要的化學(xué)防砂技術(shù)之一。

圖1 主要防砂完井方式

目前在海上油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，疏松砂巖油藏、出砂低產(chǎn)能油藏等中高滲油藏愈加突出，在采取通常使用的防砂措施時(shí)，油井產(chǎn)量必然隨著出砂減少而降低，并且防砂施工設(shè)備較為復(fù)雜，增加了開(kāi)采成本，不利于油井后期的其他作業(yè)。采用壓裂充填防砂的增產(chǎn)措施會(huì)在防砂的同時(shí)達(dá)到較好的增產(chǎn)效果。壓裂充填防砂技術(shù)即是針對(duì)疏松砂巖這類中高滲油藏提出的，它將端部脫砂與礫石充填兩大完井技術(shù)合理的結(jié)合在一起，具有增產(chǎn)與防砂雙重效果。此技術(shù)是在壓裂過(guò)程中控制壓裂液的用量和施工排量使之在裂縫的端部脫砂，阻止裂縫在縫長(zhǎng)方向上的延伸，裂縫由于端部被支撐劑堵住而膨脹并被充填。在壓裂的過(guò)程中形成短而寬的具有高導(dǎo)流能力的滲流裂縫。壓裂充填將壓前的徑向流變?yōu)殡p線性流，擴(kuò)大了原油的滲流面積，降低滲流速度，避免了由于沖刷地層將地層砂帶入油井內(nèi)，同時(shí)解除近井帶的污染。最后通過(guò)結(jié)合礫石充填技術(shù)，達(dá)到增產(chǎn)和防砂的雙重效果。

隨著海上普遍嘗試壓裂充填防砂技術(shù)，基本達(dá)到了解除近井地帶污染和適度改造儲(chǔ)層的目的，但是對(duì)標(biāo)海上增儲(chǔ)上產(chǎn)和七年行動(dòng)計(jì)劃，海上現(xiàn)有壓裂防砂一趟鉆聯(lián)作技術(shù)的管柱通徑小，壓裂施工規(guī)模受限，存在注水井常見(jiàn)腐蝕、結(jié)垢、出砂和大修切割等問(wèn)題，后續(xù)處理難度大，無(wú)法滿足薄油層精細(xì)分層的需要。同時(shí)相比陸地油田傳統(tǒng)水力壓裂而言，其壓裂改造規(guī)模較小，增產(chǎn)增注效果有限，平均增產(chǎn)增注效果提高不到30%。

綜上所述，結(jié)合海上水力噴砂射孔、壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化儲(chǔ)層改造，并對(duì)老井、新井水力壓裂后再完井防砂方式進(jìn)行系統(tǒng)的綜合考慮。

2 老井篩管內(nèi)單層水力壓裂后完井方式

針對(duì)老井4-1/2”和5-1/2”篩管內(nèi)進(jìn)行不動(dòng)管柱單層水力壓裂后的防砂完井。

考慮普遍籠統(tǒng)注采的需要，保留原井筒的結(jié)構(gòu)和通徑，并結(jié)合水力噴砂工藝管柱。優(yōu)選水力噴砂射孔后上提管柱，投球打開(kāi)滑套通過(guò)油管進(jìn)行壓裂施工，尾追樹(shù)脂覆磨砂的防砂完井方式，如圖2所示，可實(shí)現(xiàn)壓裂后一體化聯(lián)作防砂完井，同時(shí)后期可視井筒具體情況針對(duì)性、選擇性下入小尺寸篩管進(jìn)行二次防砂完井，實(shí)現(xiàn)低成本條件下也可有效提高油氣井的防砂壽命。

圖2 樹(shù)脂覆磨砂防砂方式

3 老井篩管內(nèi)多層水力壓裂后完井方式

針對(duì)老井4-1/2”～7”篩管內(nèi)進(jìn)行不動(dòng)管柱多層水力壓裂后的防砂完井。

考慮分層注采的需要，優(yōu)選一趟多層不動(dòng)管柱水力噴射壓裂，壓后起出壓裂管柱，下入2-7/8”～3-1/2”小篩管和分層封隔器或隔離密封，封堵被破壞的原篩管防止出砂，從而起到壓裂和防砂的目的，如圖3所示，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)壓裂后一趟多層分段防砂，滿足后期分層注采的作業(yè)需要。

圖3 壓裂后下入小篩管防砂完井

4 新井套管內(nèi)多層水力壓裂后完井方式

針對(duì)新井7”～9-5/8”套管內(nèi)進(jìn)行一趟多層水力壓裂后的防砂完井。

考慮分層注采的需要，優(yōu)選不動(dòng)管柱或油管拖動(dòng)水力噴射壓裂工藝，壓裂后起出壓裂管柱，下入一趟多層大通徑獨(dú)立篩管防砂，實(shí)現(xiàn)9-5/8”套管滿足1趟8層的通徑尺寸不小于152.4 mm，7-5/8”套管滿足1趟6層的通徑尺寸不小于107.95 mm，7”套管滿足1趟6層的通徑尺寸不小于101.6 mm，如圖4所示，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)壓裂后進(jìn)行一趟多層大通徑分段防砂，能夠滿足后期大排量分層注采的作業(yè)需要。

圖4 大通徑一趟多層防砂完井管柱

5 結(jié)語(yǔ)

疏松砂巖采用水力噴砂射孔壓裂可達(dá)到增產(chǎn)增注的效果，文章通過(guò)對(duì)老井篩管內(nèi)單層水力壓裂、老井篩管內(nèi)多層水力壓裂和新井套管內(nèi)多層水力壓裂三種不同工況水力壓裂后防砂完井的針對(duì)性分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)了適應(yīng)各自特點(diǎn)的防砂完井方式，既達(dá)到壓裂改造增產(chǎn)增注的目的，同時(shí)又搭建一條防止油氣井出砂的安全生產(chǎn)通道，為整體提高油氣采收率夯實(shí)了基礎(chǔ)。