單層礫石充填防砂工藝在渤海油田修井作業中的應用

趙海雷 （中海油能源發展股份有限公司監督監理技術分公司，天津300452）

趙亭亭 （渤海鉆探第二鉆井工程分公司，河北 廊坊065007）

目前，除少數油田外，渤海地區大多數油田地層普遍具有地層壓力匱乏、漏失大和出砂嚴重等特點，許多前期未采取防砂措施或因其他原因需要修井的老井都需要進行防砂作業。單層礫石充填防砂技術是目前國內外開發疏松砂巖油藏最有效的防砂方法之一［1］。下面，筆者對單層礫石充填防砂工藝在渤海油田修井作業中的應用進行了探討。

圖1 外層管柱結構圖

圖2 內層管柱結構圖

1 施工工具的結構及功能

1.1 外層管柱

外層管柱主要由頂部封隔器、磨銑延伸筒、充填滑套、滑套密封筒、下部延伸筒、安全剪切接頭、盲管、繞絲篩管和錨定密封等工具組成 （見圖1），各組成部分的具體作用如下：①頂部封隔器。隔離防砂管柱，分隔生產管柱和上部油套管環空。②磨銑延伸筒。用于配長，在特殊情況下可割開取出防砂管柱。③充填滑套。充填工具插入防砂管柱后，滑套打開，進行充填作業，完畢后，拉出充填工具，滑套關閉。④滑套密封筒。與密封模塊配合封閉充填服務工具與防砂外管柱環空。⑤下部延伸筒。延長滑套下部的長度。⑥盲管。用于配長。⑦繞絲篩管。阻擋礫石和地層砂，起過濾作用。⑧錨定密封。插入橋塞內部的密封筒內封隔油套環空。

1.2 內層管柱

內層管柱主要包括頂部封隔器座封工具、循環孔、礫石充填孔、密封短節、單流閥和滑套開關工具等，各組成部分的具體作用如下：①頂部封隔器座封工具。通過液壓作用座封頂部封隔器。②循環孔。礫石充填過程中攜砂液的返出通道。③礫石充填孔。頂部封隔器座封、試擠、循環等作業時液體的通道。④密封短節。與外層管柱的頂部封隔器密封筒、滑套密封筒等配合，在不同的位置實現頂部封隔器的座封、試擠、循環、反循環和驗充填等作業。⑤單流閥。液體在此處只能向上走不能向下走，攜砂液經此處可循環出井。⑥滑套開關工具。經過充填滑套時，向下打開滑套，向上關閉滑套。

2 工藝參數的確定

2.1 礫石直徑

利用Saucier公式確定礫石直徑［2］：

式中，D50為設計礫石的粒度中值，mm；d50為地層砂樣粒度中值，mm。

2.2 充填排量

為了保證礫石順利充填到地層中，攜砂液必須有足夠的礫石攜帶能力，其除了取決于攜砂比和攜砂液黏度外還取決于充填排量。在礫石充填的過程中，應使每個孔眼都接近臨界流速。礫石開始充填時，所需的排量最大，當下部孔眼填滿，井筒逐漸被充填砂掩沒時，所需排量逐漸減小［3］。考慮到渤海油田老井地層存在壓力匱乏、漏失較大等特點，一般通過循環測試，選擇1個在井口壓力不高、有一定環空壓力基礎上較大的排量值。

3 攜砂液的選用

礫石充填防砂工藝要求攜砂液具有很強的攜砂能力且不能中途脫砂形成砂橋，應具備低濾失、低摩阻、破膠時間短、破膠徹底和易于返排等特點。同時，根據渤海油田館陶組地層薪土含量高的特點，要求攜砂液具有良好的穩定黏土膨脹性能和減少水鎖、利于返排特性。由于水基胍膠攜砂液的攜砂能力可達90%以上且滿足滿足其他性能要求，因而可以將水基胍膠攜砂液應用于礫石充填防砂工藝施工中。

4 施工步驟

單層礫石充填防砂工藝的具體操作步驟如下：①下入沉砂封隔器；②井口組裝外層防砂管柱和內層服務工具，組裝完成后下鉆；③將錨定密封插入沉砂封隔器；④座封頂部封隔器；⑤在正、反循環位置做正、反循環測試和擠注測試；⑥礫石充填；⑦反循環沖砂；⑧檢驗礫石充填的質量。

5 現場應用效果

目前，單層礫石充填防砂工藝已在渤海油田眾多老井的修井作業中得到了成功應用。以CB－A25井為例，該井是一口投產近20年的老井，2009年5月24日，該井因出砂無液產出關井，關井前日產液113.4m3，日產油18.0m3，日產氣0.098×104m3，含水84.1%。2012年6月經過對該井的2個油層段進行單層礫石充填防砂作業并再完井后，日產液332m3，日產油125m3，含水62%，取得了很好的效果。

6 結論與建議

（1）單層礫石充填工藝具有結構簡單、操作方便等特點，適用于地層壓力匱乏、漏失大和出砂嚴重的老井修井作業中。

（2）現場作業時，應根據渤海油田地質特點和現場作業情況確定合理的礫石直徑和充填排量等工藝參數，同時選擇水基胍膠攜砂液應用于礫石充填防砂工藝施工中。

（3）目前實施單層礫石充填工藝的工具結構存在一定不足，無法在礫石充填作業完成后對充填滑套關閉后的密封效果進行檢驗，為此可在礫石充填孔和滑套開關工具之間加入滑套關閉工具 （只能關不能開），這樣就能夠在上提關閉滑套后于充填位置檢驗滑套關閉密封性。