含泥巖水平裸眼井礫石充填失敗原因分析

萬 祥，李君寶，和鵬飛，王允海，鄧永剛

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

含泥巖水平裸眼井礫石充填失敗原因分析

萬 祥，李君寶，和鵬飛，王允海，鄧永剛

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

渤海地區水平裸眼井逐年增多，通過獨立篩管防砂井不同程度出砂。針對此種情況，在出砂井側鉆后或相同層位井采用礫石充填防砂工藝效果顯著。有些儲層段、泥巖段的縮徑和坍塌問題是影響現場施工造成充填失敗從而對后期生產造成影響的關鍵因素。當鉆遇泥巖坍塌時，會造成循環壓力過高而無法進行充填的嚴重后果。因此以渤海2口水平裸眼井為例，對礫石充填失敗原因加以分析。

水平裸眼井；泥巖；礫石；充填失敗；渤海油田

1 作業背景

1）油藏特征。Q油田含油層為明下段，地面原油具有黏度高、密度大、膠質瀝青質含量高、含硫量低、含蠟量低、凝固點低等特點，屬于重質原油。C油田原油密度大、黏度高、氣油比低的特點。

2）井身結構。海6H井采用三開井身結構，水平段為215.9mm井眼，下入139.7mm優質篩管礫石充填完井；海17H1井采用三開井身結構，由海30H井340mm套管開窗側鉆，水平段為215.9mm井眼，下入139.7mm優質篩管礫石充填完井。

3）井眼軌跡。海6H井和海17H1井均為水平裸眼井，井眼軌跡為兩段式造斜。海6H井初次造斜點210m，初次造斜終點917m（井斜角53°、方位角353°），二次造斜點1 296m，二次造斜終點1 748m（井斜角90°、方位角317°），完鉆深度2 172m（井斜角90°、方位角312°）。海17H1井初次造斜點160m，初次造斜終點450m（井斜角29°、方位角81°），二次造斜點1 170m，二次造斜終點1 828m（井斜角87.6°、方位角97°），完鉆深度2186m（井斜角87.5°、方位角96°）。

4）測井解釋。海6H井水平裸眼段長度425m，出套管鞋斜厚128m（1 747～1 867m）測井解釋為泥巖，1 867～2 160m為油層。海17H1井水平裸眼段長度425m，出套管鞋128m（1 828～1 956m）測井解釋為泥巖，其余井段解釋為油層。

2 礫石充填情況

1）海6H井礫石充填作業。海6H井采用215.9mm裸眼+139.7mm篩管礫石充填方式完井，充填礫石20/40目陶粒，水平裸眼段全部下入篩管。坐封頂部封隔器，將管柱置于充填位置，在防噴器打開及關閉情況下做循環測試，關閉防噴器：泵入排量2/4/5/6/7bpm，返出排量1.9/3.7/4.7/5.5/6.4bpm，鉆桿壓力56/180/276/380/508psi；打開防噴器：泵入排量2/4/6/7bpm，返出排量1.9/3.7/5.5/6.4bpm，鉆桿壓力28/99/204/262psi。礫石充填作業：泵速6.5bpm，砂比0.5ppg，泵壓190～240psi。累計泵入20/40目陶粒5 130lbs后泵壓突然快速上漲至1 590psi，立即降低排量至4bpm，泵壓仍然繼續快速上漲至1 615psi，停泵，快速上提管柱至反循環位置，關防噴器，泥漿泵反循環過濾KCL鹽水直至返出干凈，累計返出陶粒1 448lbs，實際充填陶粒3 682lbs。根據壓力情況，采用2bpm和3bpm兩個排量進行了6組循環測試，分別進行工具的循環通道、循環漏失情況驗證，經過測試發現工具循環通路正常，循環漏失情況較之最初的循環測試沒有異常，終止充填作業。

2）海17H1井礫石充填作業。海17H1井采用215.9mm裸眼+139.7mm篩管礫石充填方式完井，充填礫石20/40目陶粒，水平裸眼段全部下入篩管。坐封頂部封隔器，將管柱置于充填位置，防砂泵做循環測試。泵速2bpm，泵壓27psi；泵速4bpm，泵壓270psi；泵速6bpm，泵壓持續上升至800psi，并仍有上漲趨勢，停泵。檢查確認充填防砂流程及閥門狀態正確，重新定位充填位置，防砂泵再次做不同排量循環測試，泵壓仍有上漲趨勢，停泵。不能夠滿足充填設計最小排量，放棄充填。

3 原因分析

1）海6H井充填失敗原因分析。現場實際作業，壓力陡然升高排除設備及流程問題，主要原因為井下工具問題或地層坍塌造成循環路徑堵塞。而后現場進行的二次循環測試驗證井下工具正常，確定為泥巖水化膨脹造成縮頸甚至坍塌導致循環路徑堵塞，從而引起壓力陡然升高無法繼續充填。

2）海17H1井充填失敗原因分析。與海6H井情況基本相同，已排除設備及充填流程問題，且現場后續對循環路徑測試也排除了井下工具問題，最后確定為泥巖水化膨脹造成縮頸甚至坍塌導致循環路徑堵塞，從而引起壓力陡然升高無法繼續充填。

4 應對措施

1）在保證與地層配伍的情況下增加鉆井液防失水性，增加抑制性，從根本上減小泥巖坍塌可能。

2）防砂管柱到位后，在保證作業前提下盡量減少停泵時間，盡快進行充填作業，保證裸眼段一直有流體流動，減小坍塌可能。

3）使用防泥巖坍塌充填工具，增加備用通道，在泥巖坍塌情況下使用備用通道保證充填作業順利實施。

[1] 王志剛，李愛芬，張紅玲，等.礫石充填防砂井礫石層堵塞機理實驗研究[J].中國石油大學學報：自然科學版，2000，24（5）：49-51.

[2] 楊喜柱，劉樹新，薛秀敏，等.水平井裸眼礫石充填防砂工藝研究與應用[J].鉆采工藝，2009，31（3）：76-78.

Failure Analysis of Gravel Filling with Boulder Horizontal Barehole

Wan Xiang，Li Jun-bao，He Peng-fei，Wang Yun-hai，Deng Yong-gang

The level of open hole in the Bohai area is increasing year by year，and the sand is produced by the independent sieve sand control.In view of this situation，in the sand drill after drilling or the same level of the use of gravel packing sand control effect is significant.The problem of shrinkage and collapse of some reservoir sections and mudstone sections is a key factor influencing the failure of filling in the field and the impact on the later production.When the mudstone collapse，will cause the circulation pressure is too high and can not fill the serious consequences.In this paper，two reasons for the failure of gravel packing were analyzed.

horizontal open hole；mudstone；gravel； filling failure；Bohai oil field

TU457

A

1003–6490（2017）10–0027–01

2017–07–20

萬祥（1986—），男，天津人，工程師，主要從事海洋石油鉆井技術監督與管理工作。