特殊井防砂完井工藝分析研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

特殊井防砂完井工藝分析研究

劉言理
（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

隨著鉆井技術的不斷提高，現在特殊井如斜井和水平井越來越多，以前的直井防砂完井技術已不能滿足其現場需求。同時在行業內，水平井和斜井礫石充填防砂完井技術也普遍不被看好，相關研究者認為，礫石本身所具有的重力會影響礫石在篩管與套管或裸眼井壁環空之間的充填效果。通過深入研究礫石充填機理，新的防砂完井技術不斷出現，如改變礫石充填位置、改變攜砂液脫砂方向等。這些新技術大大增加了特殊井防砂完井的成功率。本文對各種防砂完井方法進行了分析研究，總結了特殊井防砂完井的特點，給出了較為合理的防砂完井建議，對于特殊井防砂完井的進一步發展和提高具有重要意義。

特殊井；防砂；完井；研究

自20世紀末期開始，世界各大油田和油服機構逐漸加大對特殊井的開發力度，如水平井、大斜度井等。這些特殊井的開發在減少地表土地占用面積的同時大大增加了井眼與油層的接觸面積，為油井高產奠定基礎［1］。下套管固井，然后射孔完井的防砂較為傳統，但是這兩個過程都會對油層產生或多或少的污染，影響油田的后期開發。裸眼完井技術在鉆開油層前先注水泥固井，然后鉆開油層，這樣可以最大程度地降低固井和完井過程中對油層的傷害污染，同時使油層完全裸露出來，提高油井產量。使用裸眼完井的方式在油藏開發前期產量較高，隨著地層流體的流出，地層巖石逐漸松動垮塌，最終造成地層出砂，堵塞井眼。所以對于易出砂油層的完井方式，是否在油井開發初期進行了有效防砂最終決定了油井的壽命。

1 目前的防砂完井方式介紹

篩管與礫石充填相結合的方式是目前最為常用的防砂完井方式。篩管分為割縫篩管、沖縫篩管和精密復合篩管等。礫石充填方式分擠壓充填和循環充填等。循環充填是將裸眼井壁或者套管與篩管之間的環空充填滿礫石。擠壓充填是在環空充填滿礫石的同時，將地層壓裂，把礫石向地層內擠壓。礫石一般用顆粒均勻、圓度好的石英砂或者燒制陶粒。這樣形成了礫石充填層和篩管多級防砂屏障。

防砂完井施工過程中，將礫石用攜砂液從油管打入井筒中，一起進入篩管與套管或者裸眼之間的環空，攜砂液接著從篩管縫隙中流入到油套環空中，礫石則被篩管擋住并逐漸積累，最終將環空填實。這種方法開始在直井中被大量應用，現在在水平井和大斜度井中的應用也越來越多。

以往的裸眼水平井防砂一般采用在油層段懸掛篩管的完井方法。近幾年，膨脹篩管的方式也有應用。目前，采用獨立篩管完井的裸眼水平井，篩管非常容易早早就損壞掉，主要原因是油層中的原油攜帶細砂，在流經篩管進入井筒的過程中，一直沖蝕篩管縫，時間長了，篩管就會被沖出孔洞，導致地層砂大量進入井筒，防砂失效，產油量下降，情況嚴重時直接油井報廢。膨脹篩管完井時，篩管入井前外徑小于裸眼井壁，到達預定層位后，將篩管膨脹外徑變大，擠壓在裸眼井壁上，防止井壁坍塌，阻止了油層出砂。但是膨脹篩管完井必須保證篩管膨脹后緊貼裸眼井壁，否則其防砂完井效果與獨立篩管是一樣的。

所以，篩管外井下礫石充填完井不失為一種好的防砂完井方式。相比其它防砂完井方式，該方式能獲得更高的油井產量和更長的油井壽命，防砂效果較好。對于易出砂油層不做好防砂措施會導致許多嚴重后果，如對地面和井下設備的磨損，對環境的污染等，甚至會產生潛在的井控問題。出砂量比較大的話會導致抽油泵堵塞，耽誤生產，如果處理不當可能造成油井報廢。

2 篩管防砂完井方案分析與優選

油井的出砂程度很大程度上取決于油層流體流出的流量大小，所以很多油田將油井的產油量控制在油層出砂的臨界值之下，在一些低產量的油井，該方法確實有效地延長了油井的防砂有效期，降低了油井的表皮系數。但是對于開發成本較高的油井如海上油田或者人工島，該開發方案顯然是不合適的。

目前，有的油田采用化學膠結砂打入地層進行防砂［2］，理論上該方法可以最大程度地保證礫石充填帶的穩定，達到較好的防砂效果，但是實際上，該方法導致油層滲透率大大降低，油井表皮系數急劇增大，油井不出液，最終油井廢棄。現在的防砂技術包括化學防砂、礫石充填防砂、膨脹篩管或者獨立篩管防砂、壓裂防砂等。這些技術在以前都有過成功應用的案例，在大斜度井和水平井中一般采用獨立篩管完井或者裸眼礫石充填防砂完井的方式，礫石充填又有循環充填和擠壓充填之分。以前，套管內循環充填在直井防砂完井中應用較為廣泛，但是該方法施工后油井的表皮系數較高。目前多數水平井和斜井采用先對固井套管射孔，射孔時避開油層巖石最大主應力位置和方向，然后進行擠壓充填礫石的方式將礫石打入油層裂縫中的防砂完井方式，最終阻止地層出砂。

壓裂防砂和擠壓充填防砂方法類似，都是將礫石充填防砂與壓裂技術結合起來，將地層壓出裂縫后，用礫石將裂縫支撐或者填實，在防砂的同時也起到增產作用。

當采用獨立篩管完井時，在油井開發初期，油井產油量較高，但是隨著對油井的不斷開發，這種完井方式缺點就會慢慢暴露出來，出現防砂失效的情形。一些油井采用獨立篩管完井，沒有進行礫石充填，在生產一段時間后篩管會出現被死油堵塞或者被砂子沖蝕損壞的情況，此時必須降低油井產量或者進行重新防砂。礫石充填防砂完井能很好地保證井眼的穩定，并且使油層充實，避免了油層砂的隨意流動。因此該工藝能更好地保證油井產量并起到良好的防砂效果。

3 結語

油田公司通常會充分考慮油井的經濟效益，在經濟允許范圍內，選擇能保證油井壽命和產量的最可靠的防砂完井方式。同時，也要考慮油井開發后期的井下作業和二次完井的費用。特別是成本較高、預期產量較高的井更要嚴謹細致考慮這些綜合因素對油井整體開發效益和費用的影響。

（文章題目：特殊井防砂完井工藝分析研究）

目前，獨立篩管完井和膨脹篩管防砂完井的失敗率較大，且后期油井產量下降較快。所以對于水平井和大斜度井等特殊井，裸眼礫石充填防砂完井不失為一種好的防砂完井方式。特別是對于海上油田、人工島等高投入、高產出的油井，裸眼礫石充填防砂完井效果明顯。

［1］劉言理.水平井礫石充填完井技術研究［J］.化工管理，2015，10：158+202.

［2］劉言理.水平井充填一體化化學防砂完井技術在海上油田的應用［J］.化工管理，2015，7：149-150.