淺談深水油氣田防砂完井技術

程福山　吳科　程善平　許瀟

摘 要：深水油氣田勘探開發資源潛力巨大，我國深水油氣田開發還處在起步階段，防砂完井技術及其發展現狀對于我國海洋油氣資源可持續開發，提高經濟效益具有重要的借鑒意義。在分析了深水油氣田防砂完井難點的基礎上，總結了主要防砂完井技術的優缺點，介紹了深水防砂完井技術新進展，最后預測了深水油氣田防砂技術發展趨勢。

關鍵詞：深水油氣田；防砂完井；壓裂礫石充填；膨脹篩管；陶瓷濾砂管

緒論

深水油氣田勘探開發資源潛力大，是我國石油資源的重要戰略轉移區[1]。隨著勘探開發技術的發展，國內外石油公司在海洋油氣領域有許多重大發現，尤其是深水、超深水油氣田。HYSY981鉆井平臺的成功研發和運作加快了我國深水油氣田勘探開發進程，LS17-2大型氣田的發現就是成功范例。高風險，高投入，高技術是深水油氣田開發的顯著特點，完井是深水油氣井與儲層連通的重要工序，是油氣田開發的基礎。若油氣井防砂完井工序沒有重視導致出砂，后果會引起生產管線及設備的沖蝕、磨蝕、堵塞，甚至井壁坍塌以致封井。因此，深水油氣田開發尤其要重視防砂完井，研究深水完井的難點，防砂完井技術及其發展現狀對于我國海洋油氣資源可持續開發，提高經濟效益具有重要意義。

1 深水防砂完井難點

深水油氣田因為其特殊的地質環境和海洋環境，與淺海及陸地油氣田在完井方式上存在區別，完井施工更復雜、作業成本更高，對完井方法的可靠性要求更高[2]。

深水防砂完井的難點及挑戰主要概括為以下幾方面：（1）臺風、巨浪等惡劣的海洋環境對于深水完井施工的影響大。（2）深水海底的高壓低溫環境有利于氣水合物的生成和保存，水合物導致管線堵塞、結蠟、結垢。（3）防砂方案確定難度大，高額的修井成本，長生產期等對防砂方案要求更苛刻。（4）完井設備復雜，工序多，維護代價昂貴，投產后需要水下控制系統配合。（5）深水油氣田上覆巖層壓力低、儲層成巖性差、膠結性差的特點更是突出，儲層為高孔高滲，更容易出砂。

2 深水主要防砂完井技術

（1）裸眼礫石充填。裸眼礫石充填完井是儲層段擴眼后在技術套管上懸掛篩管，在篩管與井眼的環空間充填礫石，礫石層和篩管對儲層起擋砂作用[3]。該方法是墨西哥灣深水油氣田采用較多的防砂完井方法之一，具有滲透面積大，對儲層產能影響小，作業成功率高于壓裂充填，完井壽命高等優點。（2）壓裂礫石充填。壓裂充填礫石充填是儲層在壓裂后，在篩管的環空中充填礫石的完井方法，具有增產和防砂的雙重作用，實質是采用端部脫砂技術形成短而寬的高導流能力滲流通道。該方法是深水油氣田常用防砂完井方法，具有作業成功率高，防砂有效性高，壽命較長等優點。該方法運用范圍廣，在西非[4]、墨西哥灣[5]、印度尼西亞、我國南海等地區均有運用。（3）膨脹篩管完井。膨脹篩管完井是采用膨脹懸掛器將膨脹篩管懸掛在技術套管上，然后采用膨脹工具擴大篩管直徑使其緊貼在井壁上支撐井壁。該方法在深水油氣田開發中的運用逐漸增多，具有過流面積大，可提高井壁穩定性，安裝施工簡單等優點，但存在防砂效果一般、完井壽命短，不適用于大位移井等缺點。

3 深水防砂完井技術新進展

（1）防砂完井與智能完井結合。智能完井是一種通過監測儲層溫度、壓力等參數，分析產層產能情況，遠程控制原油生產的系統完井方式。智能完井越來越多的運用于深水油氣田的開發中，在完井中也不能忽略防砂的重要性，在SZ36-1，WZ11-4，Varginha油田VRG井的完井中均采用了該方法。（2）一次多層防砂技術。一次多層防砂技術是下入一趟管柱，利用轉換工具對多層儲層進行封隔器封固和進行礫石充填。該方法具有作業效率高，定位準確，縮短完井周期的特點。2010年墨西哥灣兩口水深約2713m、垂深79.5m井成功實現了世界上最深的一次多層壓裂填充完井[6]。2012年在印度尼西亞深水區成功實施了對六層段一次充填完井技術[7]。（3）防砂建模軟件運用于防砂實踐。防砂建模軟件已成功應用于墨西哥灣深水多層壓裂充填中[8]，在施工前考慮擴徑、溫度梯度、彎曲變形、活塞效應等進行建模計算管柱下入過程中大鉤載荷，在實際操作時則根據井下測量數據實時調整模型判斷施工對封隔器強度的影響，施工后期用于總結分析施工的經驗教訓。（4）支撐劑性能提高。深水油氣田的開發面臨著儲層壓力高，溫度高，蒸汽驅措施導致地層溫度升高對管柱密封性及防砂性能產生影響等問題，閉合壓力超過20000Psi（137.9MPa），溫度高達500？塒（260℃），但支撐劑等技術卻跟不上發展的步伐，墨西哥灣下第三系儲層20000Psi的閉合壓力下常規的支撐劑不能產生需要的導流能力。美國的一種提高氧化鋁含量的球形陶粒可以在高應力下保持高導流能力，解決了這一難題[9]。（5）陶瓷濾砂管。在玻利維亞的一口深水氣井，初期采用套管礫石充填，由于防砂失敗導致設備受到嚴重侵蝕，后期修井采用陶瓷濾砂管完井和層間封隔器對壓力衰竭層進行封隔，迄今為止，該井生產速度和再完井費用低于套管礫石充填，該濾砂管操作簡單，安全可靠，是深水油氣田防砂完井的一個方向[10]。

4 深水油氣田防砂發展趨勢

（1）壓裂充填完井具有防砂和增產的雙重作用，必將應用廣泛。提高施工效率是該方法下一步發展的方向。（2）智能完井能實現對油氣層的高效管理，提高采收率，與防砂完井技術有效結合是未來的發展方向。（3）克服傳統獨立防砂篩管壽命短，易損壞，不耐高溫高壓等缺點，研制抗腐蝕、磨蝕、沖蝕的新材料篩管是另一發展方向，實現防砂完井技術操作簡單，防砂完井安全可靠。

參考文獻

[1]田崢，葉吉華，劉正禮，等.深水氣田幾項完井技術研究[J].海洋工程裝備與技術，2015（1）：12-17.

[2]郭西水，張林，肖良平，等.深水完井技術研究[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2011（4）：74-76.

[3]汪紅霖.深水油氣田完井方法優選研究[D].西南石油大學，2014.

[4]Colombo M. Pellican D. Piemontese M.et al. Application of Multi-Zone Single-Trip System in West Africa： Optimization and Cost-Saving Opportunities for Deepwater Appraisal Well Completions[C]. Offshore Mediterranean Conference. OMC-2015-252.2015.6.1.

[5]Huebner B. Redpath W. Riley S.，et al. Sand Production in Sand Controlled Completions and Topside Wall Loss Assessment[C]. Offshore Technology Conference. OTC-25914-MS， 2015， May 4.

[6]Ogier K. S. Haddad Z. A. Moreira O. M.et al. The World&apos；s Deepest Frac-Pack Completions Utilizing a Single-Trip， Multi-Zone System： A Gulf of Mexico Case Study in the Lower Tertiary Formation[C].Society of Petroleum Engineers. SPE-147313-MS. 2011.1.1.

[7]Zhou L. Gunawan I. Jannise R.et al. Enhanced Multi-Zone Single Trip Sand-Control System Successfully Treats Six Zones in Offshore Indonesia[C]. Offshore Technology Conference. OTC-24879-MS，2014.3.25.

[8]Zhu H. Joseph K. Chok P. et al. Application of Sand Control Modeling Software in a Deep Water Multizone Frac Pack： A Case Study[C].Society of Petroleum Engineers. SPE-166273-MS.2013.9. 30.

[9]Palisch T. Wilson B. Duenckel B. New Technology Yields Ultrahigh-Strength Proppant[C].Society of Petroleum Engineers. SPE 168631.2014.2.4.

[10]Nadeem A. Lopez M. Joly S. et al. Ceramic Screens - An Innovative Downhole Sand Control Solution for Old and Challenging Cased Hole Completions[C].International Petroleum Technology Conference.IPTC 17477.2014.11.9.

作者簡介：程福山（1988-），男，碩士研究生，湖北省黃岡市人，研究方向：鉆完井技術研究。

*通訊作者：吳科（1989-），男，鉆井技術員。