油田完井方式工藝技術研究

孟海洋

［中海石油（中國）有限公司天津分公司蓬勃作業公司，天津 300459］

完井方式指油氣井井筒與生產目的層特定的連通方式，以及為了實現某種連通方式采用的井身結構、井口裝置和技術措施[1]。針對不同的地層條件，選擇不同的完井方式，使油田生產最佳的經濟效益。某油田油層埋藏淺、疏松、生產過程容易出砂，某段地層砂很細，顆粒尺寸較小和分選較差，某段層地層砂較細和顆粒尺寸較大[2]。為了防砂需要，某油田開發將采用有效的完井方式以減少出砂量。根據油田一期的經驗，二期采用多種完井防砂方法，即裸眼優質篩管、裸眼礫石充填、管內礫石充填、射孔完井和壓裂充填/高速水充填等防砂完井方式[3]。

1 不同完井方式

1.1 裸眼優質篩管

裸眼優質篩管是指生產套管僅下到儲層頂部，儲層段下優質篩管，篩管頂部用懸掛封隔器懸掛在生產套管內，底部一直下到井底，地層流體由地層進入生產套管必須經過優質篩管[4]。

某油田有44口生產井采用此種完井方式，對于裸眼優質篩管防砂油井，計劃將L50-L100分4～6層。裸眼井眼尺寸有4-3/4″、6-5/8″、7″、8-1/2″、9-5/8″，篩管尺寸有5-1/2″、6-5/8″、7″、9-5/8″，以及多種擋砂精度110、175、225、250、300、400、600μm，小尺寸（3.5″/4″/4.5″）的篩管可以用來作為補救措施或者備用。

優質篩管需要設計合理的擋砂精度，要做到“留大放小”，從而避免篩管阻塞，不同擋砂精度的篩管適用條件也不相同，如200～250μm的篩管可以在高含水的情況下提供有效的擋砂。而裸眼優質篩管通常選擇400μm及400μm以上擋砂精度更高的篩管，裸眼優質篩管防砂的優點在于油層完全裸露，暴露面積大，有最大滲流面積，產能較高，地面設備要求不高，但是缺點在于見水前穩定，見水后易發生堵塞造成產能下降，無法解決層間干擾，無法選擇性酸化或壓裂。

1.2 裸眼/管內礫石充填

礫石充填：通常先將篩管下入目的層位置，接著注入充填液（攜帶礫石），從而利用礫石在篩管和套管之間的環形空間內形成一個礫石充填層，以防地層砂流入井筒。

礫石充填防砂能有效防止地層砂運移形成的近井低滲透帶，充填層對地層砂的阻擋可以減緩砂對篩管的沖擊，延長篩管壽命。因此開發易出砂油藏礫石充填完井是首選[5]。管內井下礫石充填井的使油藏流體向井流動時的滲流阻力增加，使產能降低，但由于礫石充填是阻止地層砂進入生產管柱，無法從根本上解決油氣層出砂問題。

礫石充填是根據設計需要，在襯管和井壁之間注入礫石形成隔層，從而達到防砂和保護生產層的設計。充填礫石的方法分為直接充填和預制充填兩種方式。直接充填是先將繞絲篩管或襯管下入井內設計井深，然后用充填液將在地面上預先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環形空間內，形成礫石充填層，避免油層砂流入井筒，實現保護井壁、防砂入井的目的。預制充填礫石繞絲篩管是在地面將匹配的礫石充填在內外雙層繞絲篩管之間，用油管下至油層位置，座封封隔器，達到防砂目的[3]。

考慮到不同油層特性的差異，裸眼完井和射孔完井都可以充填礫石。裸眼礫石充填防砂能使油井獲得更大的井筒半徑與滲透面積，減少生產壓差。管內礫石充填防砂可以通過增加射孔密度、孔徑、孔深等射孔參數和清潔孔眼等措施來提高產能比。此種防砂工藝可選擇性地分段射孔，分段充填。因此，井內可以分段防砂，分段采取措施。這種防砂工藝具有技術可靠，成功率高，壽命長等特點。

1.3 套管射孔

套管射孔完井是指鉆穿油層直至目的層，然后下生產套管至目的層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管、水泥環并穿透油層至某一深度，建立起油流的通道。

套管射孔是一種油田工藝，鉆井完成時，需下套管注水泥將井壁固定住，然后下入射孔槍，將套管、水泥環直至油層射開。套管完井能有效地封隔和支撐疏松易坍塌的生產層，分隔不同壓力和不同特性的油氣層，可以分層開采、分層增產措施等，除裸眼完井外比其他各種完井方式都經濟。但缺點在于鉆井固井過程中產層受鉆井液和水泥漿浸泡時間長，油層易污染及對固井質量要求高。由于套管完井方式的特點，套管射孔完井主要應用于注水井，利用這種完井形式可以實現分層注水的目的。

某油田生產井有25口射孔完井，采用油管輸送式射孔（TCP），管徑5、7英寸，射孔密度6、12、18、24孔/英尺等，35/39/45gRDX射孔彈，射孔孔徑0.38～0.83英寸等，射孔深度16.45～33.7英寸。油田水井基本上都采用射孔完井。

表層套管下深大約在垂直深度236m，生產套管將下至完鉆井深。油田一期開發生產表明：裸眼井比套管射孔井初期產量高，成本低。裸眼優質篩管這種方式在見水前的生產穩定，但是大部分井在見水后由于篩管出現堵塞或者損壞導致產能下降或者防砂失敗的情況，若油田的地層是多套砂泥巖互層，裸眼篩管沒有將砂層與泥巖分開，油井見水后，將泥巖帶至近井地帶堵塞篩管，而且6-5/8“篩管與8-1/2”井眼之間在后期生產的時候填充的是地層砂，防砂效果不好。

1.4 壓裂充填/高速水充填

壓裂充填是利用水力壓裂的設備與工藝，將符合要求的支撐劑兼作防砂礫石，以高于地層破裂壓力方式沖破地層形成裂縫，進而通過裂縫將井筒和未受傷害地層連接起來。

壓裂礫石充填是將水力壓裂和礫石充填兩者有機結合起來的一種充填方式，具有防砂效果好、防砂有效期長、對井產能無影響等特點，能從根本上杜絕地層出砂的防砂完井方式。該充填方式采用支撐劑充填，形成裂縫有效地貫通井眼與目的層，避免了近井傷害，同時減緩了流體向井流動時的滲流阻力，實現了增加油氣井產能的設計。防砂管柱下到目的層，可以實現水力壓裂施工和礫石充填施工同步作業，進而實現了油層改造和油井防砂的目的。

高速水充填以鹽水或低黏度液體為介質，通過高速泵作用頂入地層，從而實現地層砂進入地層射孔道或微小裂縫的目的，但是由于充填壓力小于地層破裂壓力，因此地層砂集中在射孔孔道內。

高速水充填分為2種：①高速水充填適用于充填壓力小于地層破裂壓力；②高速微壓裂水充填適用于充填壓力略高于地層破裂壓力，與高速水充填相比，該充填方式充填不僅是充填射孔孔道，也能制造和充填一些小的裂縫。

這兩種完井方式的優點是裂縫導流能力強，油井完善程度高，生產管柱簡單，生產效果好。缺點是作業規模大，有一定操作難度和風險。壓裂充填防砂油井，根據油藏要求分2～8層，采用16/30目陶粒，300μm的5-1/2″的優質篩管，進行單趟多層防砂。

目前全油田生產井有187口壓裂充填完井，24口高速水充填完井（圖1、圖2）。

圖1 A06ST04壓裂充填和高速水充填完井

圖2 C52ST01井FP+HRWP+CP+S完井

目前大部分油田采取多種完井方法防砂，即

（1）裸眼+篩管（open hole+Screen）。

（2）壓裂礫石充填+篩管（Fracturing pack+Screen）。

（3）礫石充填+篩管（Graval pack+Screen）。

（4）套管射孔（Casing perforation+Screen）。

（5）微壓裂（Extansion+Screen）。

（6）高速水充填（High Rate Water Pack）。

2 結束語

完美的完井方式通常滿足以下六方面要求：①保持油氣層和井筒有效貫通，將油氣層所受的傷害降至最小；②保留油氣層與井筒間滲流面積，將油氣入井阻力降至最低；③有效隔離油氣水層，隔絕各層間的相互干擾；④有效控制油層出砂，杜絕井壁失穩，保障高效生產；⑤滿足人工舉升及井下生產等作業要求；⑥流程簡易，成本低廉，高效完井效率。