氣田水平井砂堵的原因分析及預防措施

喻芳媛+周詩密

摘 要：氣田水平井主要壓裂施工模式有兩種：多級分段壓裂和水力噴射壓裂。由于采用的施工工藝和壓裂液類型不同使得氣井水平井施工難度大，施工周期較長，一旦發生砂堵會導致一系列的困難，必要時需要動用連續油管車等特種設備作業。因此，預防水平井的砂堵顯得尤為重要，本文以某氣田巖性低滲透油藏為例對氣田水平井沙堵原因進行介紹，分析并總結出預防及處理砂堵的應對措施，為水平井的施工提供一定的理論和實踐指導。

關鍵詞：水平井;砂堵;裸眼封隔器;水力噴射;壓裂液

一、某氣田地質特征

我國某氣田屬復雜的巖性低滲透油藏，儲層非均質性強，而且含氣層系多，地層為辯狀河沉積，河道砂體發育沿南北向呈條帶狀分布，巖性主要以巖屑石英砂巖為主，其次為巖屑砂巖。含氣砂巖平面分布呈孤立狀，局部連片。天然氣組分以甲烷（CH4）為主，非烴類氣體，如氮氣（N2）、二氧化碳（CO2）含量低，不含硫化氫，天然氣品質好，總體屬于低孔、低滲、低壓氣藏。

二、水平井砂堵原因分析

（一）地層因素

1.一般來說，水平井的前幾段壓裂相對困難。由于氣層砂體的非均質性會導致裂縫規模受限，造成壓裂裂縫彎曲，進而形成彎曲摩阻，限制了壓裂液在裂縫中的流動，特別是水平段地層某些區域有斷層或隔層的出現，易導致后期加砂難度增加;

2.儲層水敏性。儲層遇水膨脹分散，從而裂縫內堆積了垮塌分散的泥沙，流動阻力急劇增加，易導致加砂困難而砂堵;

3.巖石彈性模量高，在地面施工設備和井口裝置承壓的限制下，使得人工裂縫窄，不能形成有效的填砂裂縫，如果繼續加砂易出現砂堵。

（二）壓裂液的影響

目前水平井施工所用的壓裂液大致分為四種：常規胍膠液、羧甲基壓裂液、超低濃度壓裂液和陰離子型表面活性劑壓裂液。無論哪一種壓裂液，濾失是導致砂堵的原因之一，其中包括壓裂過程中產生多裂縫引起的正常濾失和天然裂縫引起的額外濾失。隨著壓裂過程中濾失量的增加，大大降低了前置液在裂縫中的利用效率，使裂縫尺寸幾乎達不到設計規模。而且每一種壓裂液的粘度大相徑庭，壓裂液的穩定性也有差異，這會影響攜砂液的攜砂能力，一旦出現交聯不好或脫砂現象，很容易造成支撐劑在近井筒附近的地層沉積而形成砂橋，進而砂堵。

（三）工程因素

1.壓裂液溝通了天然裂縫（微裂縫）和孔洞網絡，壓裂液嚴重濾失，沒有采取必要的降濾失措施

天然裂縫滲透率很大，壓裂液濾失嚴重;潛在縫受壓張開，進一步加劇了濾失，不能形成較寬的主裂縫，高砂比混砂液無法進入裂縫，導致加砂初期砂堵。

2.裂縫彎曲

一般情況下，水力壓裂形成的裂縫與最小主應力方向垂直，但在近井筒地帶由于井斜或射孔方位的影響，裂縫可能是非平面的或S型縫，即裂縫的延伸方向不一致。壓裂裂縫模擬發現，裂縫的開啟不一定總是在射孔端，有可能是發生在套管外微小孔隙中，當射孔方位與壓裂縫方位不一致時，易造成近井地帶彎曲多裂縫，造成摩阻增加，導致支撐劑形成橋塞或脫砂。

（四）設計因素

隨著近些年水平井的大規模勘探開發，砂比和砂量也隨之增加，但前置液量沒有相應的增加，使得注前置液階段造縫效果不好，地層加砂量過早飽和，按照設計加砂量加砂而使得后續加砂難于進行。砂比過高或砂比提升速度過快，使得高砂比的攜砂液已無法過多的進入地層而在裂縫口或射孔孔眼處堆積，導致砂堵現象發生。

三、 預防多級分段壓裂砂堵的措施

（一）增加前置液量，加大低砂比段攜砂液量。增加前置液量，使造縫更加充分;同時加大低砂比段液量，利用砂子沖刷和摩擦，改善裂縫形態，減小近井段摩阻，減少形成砂橋機會。對于濾失比較嚴重的地層，可以考慮在前置液階段加入粉陶段塞或是有針對性的提高施工排量。

（二）鑒于氣田普遍采用的壓裂體系，各交比凍膠抗剪切能力均欠佳，溫度未上升到設定溫度（106℃），粘度就已經下降到50mPa·s以下，而且現用壓裂液體系在接近地層的溫度條件下，濾失系數已經相當高，對于這種情況，要進一步改善壓裂液配方，以使得提高交比凍膠的抗剪切性能和減小濾失系數。

（三）一旦出現壓力異常超壓或砂堵時，要立即打開油放閘門進行放噴，依靠井筒內注入氮氣的上推力和地層自身的壓力返出井筒內的攜砂液，待井已放通后，關閉油放閘門，立刻開泵從油管注入胍膠基液，頂替到位后方可進行下一步工序。

四、結論及建議

（一）建議以后對水平井壓裂施工設計進行完善，提前做好壓裂前的分析工作，必要時可以借鑒殼牌或道達爾等國際石油公司的先進測試壓裂技術進行測試，通過專業軟件得出滲透率、閉合壓力、液體效率、入孔摩阻等一系列的參數，為后期加砂提供更為詳細的技術指導，避免了因施工排量和砂量的設計不合理導致砂堵。

（二）針對不同的儲層，要有針對性的壓裂液作為支撐。目前已經試驗的三種壓裂液（羧甲基壓裂液、超低濃度壓裂液和陰離子型表面活性劑壓裂液）在不同程度上都有一定的技術突破。特別是在入井摩阻、攜砂性能和壓后返排等方面有一定的功效，要進一步做實驗分析，為今后的水平井做鋪墊。

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