壓裂防砂工藝在LPP2—X912井的應用

陳志剛

【摘 要】壓裂填充防砂工藝是壓裂和礫石填充兩種技術結合的特殊防砂改造工藝。主要針對中、高滲透率疏松砂巖油藏，利用非常規壓裂技術，通過壓裂建立高導流性裂縫，提高了地層的滲流能力，也能夠減少對地層的污染，與機械防砂相結合，在減緩地層出砂率的同時，也進一步提高了防砂效果。

【關鍵詞】壓裂填充防砂；防砂工藝；壓裂防砂應用

疏松砂巖油藏在勝利油區分布較廣，產量儲量占比例較大，主要分布于濁積巖、灘壩砂和砂礫巖3類儲層中。目前主要采用套管固井射孔管內懸掛濾砂管方式完井，但這種完井方式不能完全滿足疏松砂巖油藏要求，表現出了油層完善程度低、完井投資大，油井產能低等缺點。出砂嚴重時還可能造成油層部位虧空、井壁坍塌、套變加劇乃至使油井報廢。因此做好防砂工作非常重要[1]。壓裂防砂工藝是針對中、高滲透率疏松砂巖油藏，利用非常規壓裂技術，結合機械防砂工藝，達到提高油井產量及穩定地層砂的特殊改造工藝。在本工藝實施過程中，通過壓裂能建立高導流裂縫，提高地層滲透能力，從而解除地層污染，達到增產的目的。同時，壓裂也具有一定的緩解地層出砂的作用。在實施壓裂技術的同時，結合機械防砂技術，從而進一步提高防砂效果。壓裂填充防砂工藝技術已被認為是一種適合中、高滲透率疏松砂巖油藏的優選防砂完井和增產新技術。

一、壓裂防砂技術簡介

壓裂工藝作為一項增產措施已在低滲油氣藏得到廣泛應用，技術十分成熟。隨著壓裂技術的進步和對不同壓裂儲集層條件認識的深化，壓裂施工已從初期的全井大井段合壓發展到多種壓裂方法，壓裂對象也從低滲、特低滲拓展到中高滲透儲集層。現階段的壓裂實踐使我們發現：對已經造成近井地帶嚴重傷害的油層，實施壓裂改造，效果很好。近井堵塞被解除，良好的滲流條件被恢復，油井重新獲得高產。但一般僅限于解堵型壓裂，以恢復產能。針對出砂問題卻沒有得到改善。進入上世紀80年代以后，一種創新的防砂設想即把壓裂和礫石充填相結合的技術——端部脫砂壓裂技術應運而生。90年代初期，對端部脫砂壓裂的研究日益深入，現場施工井數不斷增加，技術日漸成熟。到90年代中期以后，已廣泛地在高滲透疏松砂巖中開展壓裂充填防砂施工，以后迅速延伸到出砂的氣藏，形成了一定行業規模，并且發展迅猛。就勝利油區而言，施工井數已占各類防砂井總數的50%，可見在防砂領域中地位舉足輕重，顯示出廣闊的發展前景。為疏松砂巖油氣藏防砂開辟了新的途徑，為提高出砂油層的經濟效益提供了先進的技術手段。

二、壓裂防砂的工藝原理

（一）壓裂填充防砂基本原理

在徑向流狀態時，原油以輻射狀自遠處滲流到井底，從而使近井地帶壓力變化較大，井壁周圍壓降變化形成一個很陡峭的漏斗狀，即越靠近井壁，壓力梯度越大[2]。壓力分布的這一特性使得供給邊緣和井底之間的壓差絕大部分消耗在井底附近區域，而該區域由于鉆井過程的應力集中，開采過程中最容易導致結構破壞而出砂。

地層壓裂造縫后提高了滲濾面積，使近井地帶的液流由徑向流變為線性流，井底周圍壓降變化曲線趨于平緩，導致壓裂井比未改造井的壓力梯度降低許多，因此作用在地層砂上的力也小許多。進行壓裂防砂達到端部脫砂時，縫內靜壓力開始增長，裂縫寬度變大，促使高濃度砂漿失水，壓實，形成穩固的六面體結構，從而有效地擋住地層細砂流入井眼，而且充填的石英砂等礫石有效地穩固了地層。同時完成管內環空的擠壓充填，實現對壓裂砂的阻擋，裂縫支撐帶實現對地層微粒的橋堵，形成一個具有多級分選過濾的人工井壁，起到有效的擋砂、濾砂作用。

（二）壓裂防砂與傳統防砂工藝的區別

壓裂防砂工藝與傳統防砂工藝，從防砂機理、施工工藝、適用范圍和地層滲流模式等方面都有區分。從機理而言，傳統防砂通過濾砂裝置或固結地層等方式來阻止出砂，壓裂防砂則通過改變對地層的有效應力，減輕流體的攜砂作用，來達到減緩出砂；從施工工藝而言，傳統防砂工藝只能處理近井地帶的出砂，而壓裂防砂工藝通過建立高導流能力的壓裂裂縫，能有效的減少出砂，并起到解堵增產的效果；就滲流模式聞言，壓裂防砂形成的雙線性流動模式是阻力最小的流動模式，提升產能比傳統防砂工藝高2-3倍。

（三）壓裂填充防砂與傳統壓裂施工工藝的區別

由于壓裂填充防砂是針對高滲透松軟地層的壓裂，故在施工工藝方面與傳統的低滲層壓裂有顯著的區別。

常規壓裂程序是：

前置液（造縫及延伸）→加砂（裂縫繼續延伸、擴展和縫內鋪砂）→頂替（縫內繼續鋪砂至脫砂）→停泵（裂縫閉合在支撐劑上）

壓裂填充防砂程序是：

前置液（造縫及裂縫延伸）→加砂（直至端部脫砂）→加砂（裂縫膨脹增寬）→頂替（繼續鋪砂）→停泵（裂縫閉合在支撐劑上）

對比可見：后者在施工中存在一個端部脫砂點，即砂漿在某一時刻全部到達裂縫端部，使泵壓迅速上升，此時還要繼續加砂使裂縫膨脹增寬，然后繼續頂替，提高縫內鋪砂濃度直至停泵。而常規壓裂是在施工的頂替階段才完全脫砂，沒有裂縫增寬的階段[3]。

三、壓裂防砂工藝在LPP2-X912井的應用

該井為盤2-26沙三下單元整體調整區塊一口新油井，于2014年5月30日完鉆，經研究決定防砂后投產，射孔井段固井質量良好，預計地層壓力16.5MPa。根據該井射孔層物性資料、聲波時差及同區塊鄰井生產情況，該井開發生產過程中易出砂，需防砂后生產。考慮到該井下步所投產層有水井對應注水，地層能量較好；但防砂層較多（7層）、跨度大（47.8m），且存在一定層間差異，因此為達到改造地層、防止地層出砂和滿足后期提液生產的目的，決定采取兩步法壓裂充填防砂。即先下光油管大排量高砂比對目的層進行壓裂充填石英砂，以期壓開裂縫獲得高產油流，再下循環充填工具底帶濾砂管，利用充填工具對七個層籠統充填陶粒砂。

參考文獻：

[1]何生厚，油氣井防砂理論及其應用.中國石化出版社.

[2]信曉棟，渤海地區疏松砂巖適度出砂控制技術研究TE358.中國石油大學碩士學位論文.

[3]鄧金根、李萍、王利華、何保生、趙文龍，渤海灣地區適度防砂技術防砂方式優選TE257.中國石油大學 北京.endprint