迪那2氣田生產篩管失效分析及治理措施

匡韶華，曾 努，魏軍會

1.中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院 （新疆 庫爾勒841000）

2.中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院 （遼寧 盤錦124010）

迪那2氣田是塔里木盆地中地質儲量超千億立方米的大氣田，位于庫車坳陷東秋里塔格構造帶東部[1-2]。自2009年6月投產以來，一直保持高產穩產態勢，為西氣東輸做出了重要的貢獻。隨著開采時間和開發程度的增加，多數氣井的生產篩管出現了失效現象，造成了嚴重的井筒堵塞問題，使得該區塊的穩產難度越來越大。因此，急需分析出生產篩管堵塞原因，并且制定解決措施，解除井筒堵塞，保障氣井穩定生產。經過分析研究，提出了生產篩管穿孔+擠注解堵液的治理方案，現場實施效果良好。

1 完井工藝及管柱結構

迪那2氣田屬于高壓高溫超深井，主要采用兩種完井工藝[3-4]。

1）先射孔，后改造、完井兩次完成工藝。先下射孔管柱，對儲層進行射孔，起出射孔管柱后，再下入改造完井管柱，改造、試油投產。試油后的完井管柱主要由油管、井下安全閥、永久式封隔器和球座組成，稱為全通徑管柱，如圖1（a）所示。試油后的完井管柱保持全通徑，油氣經油管鞋進入油管后直接采出。

圖1 迪那2氣田完井管柱結構

2）射孔、改造、完井聯作一次完成工藝。一趟施工下入射孔、改造、完井管柱，射孔后，直接進行改造、試油投產。試油后的完井管柱主要由油管、井下安全閥、永久式封隔器、球座、生產篩管和射孔槍組成，稱為非全通徑管柱，如圖1（b）所示。投產后，油氣經生產篩管進入油管采出。

2 油壓異常及井筒堵塞情況

迪那2氣田采用全通徑管柱共有11口，油壓異常井3口，油壓異常井比例27%；采用帶生產篩管的非全通徑管柱15口，油壓異常井11口，油壓異常井比例73%。油壓異常是指油壓異常波動，并出現明顯下降。氣井油壓異常的原因主要有3個方面：油嘴堵塞、井筒堵塞（油管和生產篩管堵塞）以及地層堵塞[5]。對油壓異常井檢修油嘴后，油壓異常現象仍然存在，因此排出油嘴堵塞的可能性。根據地面取得砂樣以及井筒結垢情況，判斷油壓異常的主要原因是井筒堵塞[6]，而且非全通徑管柱出現井筒堵塞的比例要遠大于全通徑管柱。

對非全通徑管柱的油壓異常井進行通井作業發現，沒有發現明顯的油管堵塞現象，判斷主要是生產篩管發生了堵塞。對3口井的生產篩管進行了穿孔作業，穿孔孔密每米10孔，孔徑6 mm，補孔段長度4～6 m。生產篩管穿孔后，油壓產量大幅上升，但在短時間內又出現了油壓異常波動下降。分析認為，生產篩管外堆積了較多的堵塞物，補孔后，大量堵塞物對新補孔眼重新造成堵塞，或者進入油管后導致油管堵塞。

3 生產篩管失效分析

迪那2氣田生產篩管采用打孔油管，尺寸88.9 mm（312″），材質S13CR，孔徑3 mm，66孔/m，長度20～30 m。生產篩管主要為非全通徑完井管柱提供油氣流動通道，并起到一定的防砂作用。在完井和生產過程中，生產篩管發生失效，導致氣井產量降低,或者地層砂進入井筒中。從以下4個方面分析篩管失效機理，失效方式和失效原因。

3.1 篩管堵塞失效

造成篩管堵塞的原因可以分為內在原因和外在原因。內在原因主要是由于篩管的類型選擇不當、孔徑及縫寬與地層砂粒徑不匹配、以及過流面積過小導致[7]。一般來說，對于容易發生堵塞的地層，宜選用孔眼或縫隙結構簡單的篩管，如割縫篩管、梯縫篩管、金屬環切篩管和打孔篩管，其中梯形縫隙結構的篩管（梯縫篩管和金屬環切篩管）具有“自潔”功能，抗堵塞性能更好。孔徑及縫寬與地層砂粒徑不匹配，地層砂容易進入篩管孔眼或縫隙中造成堵塞。篩管過流面積越小，堵塞的風險越大。迪那2氣田采用的生產篩管孔徑只有3 mm，且為內外尺寸一致的矩形孔，砂粒進入孔眼后容易堵塞，而且生產篩管的孔眼和孔密偏小，導致篩管的整體過流面積偏低，加劇了篩管堵塞的風險。經計算，迪那2氣田所采用的生產篩管過流面積只有0.16%，而割縫篩管過流面積能夠達到1%～2%，梯縫篩管過流面積可達5%，金屬環切篩管過流面積可達15%。外在原因主要是指地層細砂、泥漿返排物以及其他雜質隨流體通過篩管時，侵入到篩管過濾層內部或附著在篩管表面造成堵塞[8-9]；此外，篩管結垢也是造成堵塞的重要外在原因。對非全通徑的油壓異常井進行大修作業，起出原管柱，發現生產篩管孔眼被泥砂和結垢堵塞（圖2）。

圖2 迪那2氣田生產篩管堵塞圖片

3.2 篩管沖蝕破壞失效

篩管沖蝕破壞分為2種方式：噴射沖蝕和過流沖蝕[10-12]。噴射沖蝕是指高速含砂流體從炮眼中直接噴射在篩管表面上，造成沖蝕破壞；過流沖蝕是指含砂流體通過篩管過濾層時，對過濾縫隙或孔眼的內壁造成沖蝕磨損，導致其逐漸變大[13]。迪那2氣田生產篩管沒有下入到射孔段，不會發生噴射沖蝕。修井作業發現，該氣田生產篩管存在嚴重的沖蝕現象（圖3）。沖蝕原因主要是篩管發生了嚴重堵塞，導致過流面積減小，通過篩管的流速增大，形成過流沖蝕破壞，沖蝕過程如圖4所示。迪那2氣田儲層巖石屬于高強度固結砂巖，不具備大量出砂及持續出砂的條件，在不造成嚴重油管沖蝕的情況下，可以不采取防砂措施[14-15]。因此，生產篩管沖蝕破壞后，將更有利于地層砂及其他堵塞物隨氣體排出，減緩井筒堵塞，有利于油氣生產。

圖3 生產篩管沖蝕破壞形態

圖4 篩管過流沖蝕過程

3.3 篩管擠壓破壞失效

篩管發生嚴重堵塞時，作用在篩管上的壓差會增大。當壓差超過篩管抗擠壓強度時就會導致篩管發生擠壓破壞。迪那2氣田生產篩管采用88.9 mm（312″）的S13Cr110油管加工而成，該油管的抗外擠強度145 MPa。油管打孔后，強度會降低，下降幅度在10%～20%[16]。由此推算生產篩管的最小抗壓強度為116 MPa。迪那2氣田原始地層壓力106 MPa，即使在生產篩管完全堵死的情況下，也不會發生擠壓破壞。

3.4 篩管腐蝕破壞失效

篩管的腐蝕產物容易造成堵塞，并且腐蝕與沖蝕交互作用會導致過濾孔眼/縫隙變大[17-18]。迪那2氣田屬于高溫高壓氣藏，存在嚴重的CO2腐蝕條件。但是，該氣田的生產篩管采用了耐CO2腐蝕性能良好的S13Cr材質[19-20]，并且修井起原管柱并未發現生產篩管出現較嚴重的腐蝕現象。因此，排出篩管腐蝕破壞失效的可能性。

綜合上述分析，生產篩管失效的主要方式是篩管堵塞，以及由于堵塞而引起的沖蝕破壞；生產篩管孔眼、孔密和過流面積偏小是造成篩管堵塞的重要原因。鉆井泥漿漏失、射孔和酸壓后產生的殘渣以及地層出砂在生產過程中被篩管阻擋，不能順利排出，造成了堵塞。同時，井筒結垢進一步加劇了篩管堵塞。

4 治理方案

對于已投產井，井筒堵塞后一般采用連續油管沖砂來解除堵塞，但是不能有效解除生產篩管堵塞。前期生產篩管補孔作業證明，通過補孔的方式能夠在一定程度上緩解篩管堵塞，但是由于篩管外側積累的堵塞物較多，容易造成補孔孔眼和油管重新堵塞。通過井筒堵塞物化驗分析，確定堵塞物類型：地層砂、垢及少量鐵屑。針對該問題，提出生產篩管穿孔及擠注解堵液的治理方案，并且研制出高效安全的井筒解堵劑CA-5體系。治理方案的基本思路是：首先，采用電纜傳輸射孔對生產篩管進行穿孔作業，解除篩管堵塞；其次，從油管中擠注解堵液體系，關井一段時間，解堵液充分溶解井筒堵塞物；最后，放噴排液、排殘渣，實現井筒解堵。

5 現場實施情況

DNXX井采用非全通徑管柱完井，完井管柱帶生產篩管。該井于2009年6月投產，日產氣54×104m3，油壓79.81 MPa。投產一段時間后，因井筒堵塞造成油壓產量大幅下降。2016年對生產篩管進行了穿孔作業，油壓產量上升后即快速下降。2017年11月從油管中擠注解堵液CA-5體系，對井筒堵塞物進行了充分溶解，然后放噴，油壓43.68 MPa、日產油32 t、日產氣38.4×104m3，解堵作業前后生產數據對比見表1。油壓、日產油及日產氣解堵后分別是解堵前的3.3倍、2.5倍和2.5倍。解堵放噴后7天，生產平穩，說明生產篩管穿孔+擠注解堵液的治理方案是解決迪那2區塊井筒堵塞問題的有效手段。

表1 DNXX井解堵作業前后生產數據對比

6 結論與認識

1）迪那2氣田非全通徑管柱生產篩管失效的主要方式是篩管堵塞，以及由堵塞而引起的沖蝕破壞。

2）射孔、改造及完井聯作管柱上的生產篩管孔眼、孔密和過流面積偏小，阻擋了地層臟物及地層砂等固體物質的排出，造成了篩管堵塞失效，并且在結垢的作用下，進一步加劇了堵塞。

3）針對生產篩管失效特點及堵塞物的類型，提出了生產篩管穿孔及擠注解堵液的治理方案，實踐證明，該方案是解決迪那2區塊井筒堵塞問題的有效手段。