一趟多層充填防砂作業(yè)異常情況預(yù)測和對策探討

曲鵬飛（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300452）

0 引言

渤海油田多數(shù)油田油層為疏松膠結(jié)砂巖，地層出砂嚴(yán)重，對油氣的開發(fā)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害。因此大多數(shù)完井作業(yè)階段需要采取防砂措施，一趟多層防砂技術(shù)是礫石充填防砂作業(yè)的一種，也是世界上較為先進(jìn)防砂的技術(shù)，在渤海油田廣泛應(yīng)用，效果非常好，工藝流程逐漸成熟穩(wěn)定[1]。但在實(shí)際操作應(yīng)用過程中，由于工具、設(shè)備、地層、人員、技術(shù)等各方面的原因，不可避免的出現(xiàn)各種異常情況，例如封隔器提前座封、無法正常脫手、砂卡、泵砂過程中的異常變化等等，進(jìn)而導(dǎo)致服務(wù)工具卡鉆影響后續(xù)作業(yè)。本文總結(jié)以往現(xiàn)場的防砂作業(yè)，針對不同異常情況，通過技術(shù)分析，對防砂可能出現(xiàn)的工程事故進(jìn)行預(yù)測和采取相應(yīng)的對策探討，為今后的充填防砂作業(yè)提供借鑒。

1 一趟多層充填防砂作業(yè)完井技術(shù)工作機(jī)理及工藝流程

一趟多層防砂服務(wù)管柱由多個(gè)封隔器封隔產(chǎn)層進(jìn)行生產(chǎn)，通過一趟管柱從下往上逐層進(jìn)行座封、壓裂充填防砂作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)完成2～6 個(gè)地層區(qū)間壓裂防砂作業(yè)，作業(yè)時(shí)任意一層作業(yè)時(shí)均與其它層隔離，安全可靠。與傳統(tǒng)單層充填防砂相比作業(yè)時(shí)效高，經(jīng)濟(jì)效益高。防砂機(jī)理：地面防砂泵將膠液攜帶的砂漿（支撐劑）從鉆桿泵入井內(nèi)，通過一趟多層壓裂充填服務(wù)工具轉(zhuǎn)換通道將支撐劑擠入地層裂縫、射孔孔道，在篩管與套管之間、射孔炮眼內(nèi)、人造裂縫內(nèi)充填支撐劑直至覆蓋整個(gè)防砂段，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)及逐級預(yù)防地層出砂的功能。

一趟多層充填防砂主要施工過程[2]：電纜（或鉆桿）下入沉砂封隔器，鉆桿下入防砂管柱總成，將錨定插入密封插入到沉砂封隔器中，座封驗(yàn)封頂部封隔器及脫手服務(wù)工具，座封驗(yàn)封下層的隔離封隔器，壓裂充填下層射孔段，將管柱上提至反循環(huán)位置反洗服務(wù)工具內(nèi)殘留的陶粒出井，繼續(xù)進(jìn)行其他層位防砂作業(yè)，直至多層防砂段全部完成壓裂充填防砂后起出整套服務(wù)管柱。

2 一趟多層充填防砂作業(yè)常見異常問題預(yù)測

2.1 防砂管柱發(fā)生事故

鉆桿下入防砂管柱總成時(shí)，可能由于套管變形、井眼軌跡差、洗井質(zhì)量不合格等原因造防砂管柱遇阻、遇卡，無法正常下入，防砂封隔器未到達(dá)預(yù)定位置，提前座封。防砂篩管由于磕碰變形或者擋砂精度不合格，充填過程陶粒進(jìn)入篩管及服務(wù)工具內(nèi)造成砂卡。

2.2 地面設(shè)備發(fā)生事故

在充填防砂作業(yè)的全過程中，防砂地面設(shè)備是影響充填防砂結(jié)果的重要因素之一，防砂地面設(shè)備的性能參數(shù)、匹配程度以及是否存在故障與問題直接關(guān)系充填防砂作業(yè)的成敗。一旦在施工中防砂地面設(shè)備出現(xiàn)故障例如供液系統(tǒng)故障無法正常供液，地面高壓管線爆裂，都將導(dǎo)致作業(yè)停止，可能造成服務(wù)工具砂卡，形成資源、人員的浪費(fèi)，同時(shí)也增加了為充填防砂工程帶來的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

2.3 技術(shù)操作造成的事故

一趟多層充填防砂技術(shù)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工藝，需要施工人員要有較高的技術(shù)水平，同時(shí)要求各崗位人員精準(zhǔn)配合。例如打砂過程中各崗位間溝通不通暢，人員誤操作，造成砂卡；誘導(dǎo)脫砂壓力過程中，方井口人員快速打開環(huán)空內(nèi)外壓力差將篩盲管擠變形、破損，造成砂卡。

2.4 地層特性造成的事故

在防砂作業(yè)時(shí)，對鉆桿壓力、環(huán)空壓力、環(huán)空返速、循環(huán)摩阻、砂漿濃度之間的相互關(guān)系理解不透徹，不能更好地與地層油藏特性相結(jié)合，泵砂參數(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致事故發(fā)生。例如在充填作業(yè)時(shí)由于地層滲透不同造成砂橋；充填壓力大于地層破裂壓力在近井區(qū)域產(chǎn)生裂縫，防砂時(shí)形成“無底洞”，無法出現(xiàn)脫砂壓力。

3 一趟多層充填防砂作業(yè)事故預(yù)防及對策

3.1 針對防砂管柱事故預(yù)防對策

防砂管柱在下入前要用要按照海上油氣田完井刮管洗井推薦做法進(jìn)行大排量洗井，直至返出液NTU值連續(xù)半小時(shí)小于30。在封隔器坐封位置上下刮管三次，防止管內(nèi)有尖銳物體造成防砂封隔器膠皮破損驗(yàn)封不合格；提前檢查防砂篩管的種類、外觀、防砂精度、尺寸與磅級等是否符合；落實(shí)防砂陶粒防砂精度是否符合要求；根據(jù)具體井況，合理配管，封隔器避開套管接箍，防砂配長盡量使防砂段配等長減少隔離密封的使用，同時(shí)必須保證在防砂層段作業(yè)時(shí)，和其余的任何一層防砂層段都隔絕；嚴(yán)格檢查入井的各種工具的數(shù)量和質(zhì)量，入井工具要按正確順序下入，下鉆速度要平穩(wěn)緩慢，及時(shí)觀察液面防止，防止防砂封隔器提前座封，防砂管柱到位后要仔細(xì)核實(shí)下入深度是否是預(yù)定深度，并且通過插入沉沙封隔器或者探人工井底再次確認(rèn)防砂封隔器座封深度。

3.2 針對地面設(shè)備發(fā)生事故預(yù)防對策

在防砂作業(yè)前要對所有地面設(shè)備進(jìn)行充分檢修和功能測試，確保在整個(gè)防砂過程中地面設(shè)備運(yùn)行良好。合適的布置地面管線的走向，盡量避開人群活動(dòng)頻繁區(qū)域，管線要固定牢固，防止跳動(dòng)。作業(yè)前方井口仔細(xì)檢查,實(shí)現(xiàn)正反循環(huán)的可行性和便捷性。充分考慮平臺(tái)泥漿泵的泵送能力，確保泥漿泵的泵壓能力以及排量滿足作業(yè)要求。吸入軟管破裂，連接設(shè)備時(shí)，需有一套備用軟管從鹽水罐到混砂器或者防砂泵，吸入管線破裂情況下迅速切換至備用管線直至維修好主吸入管線。混砂器失效，迅速將混砂器旁通，繼續(xù)以原泵速注入鹽水直到維修好混砂器。防砂泵失效，如有備用泵，立即啟用備用泵。如沒有備用泵，立即將工具提至反循環(huán)位置并倒方井口流程，使用平臺(tái)泥漿泵反循環(huán)管柱內(nèi)的砂漿，直至重新修好防砂泵。

3.3 針對技術(shù)操作事故預(yù)防對策

打砂前責(zé)任到人，相關(guān)作業(yè)工具人員應(yīng)持證上崗，作業(yè)時(shí)各崗位交流溝通要到位。工程師應(yīng)準(zhǔn)確的找到正反循環(huán)位置，做擠注實(shí)驗(yàn)及循環(huán)測試，防砂時(shí)，注意每一層的上提、下放懸重，以便正確判斷是否砂卡；如果在循環(huán)位置發(fā)生砂卡，則需要進(jìn)行上提、下放（注意懸重的變化）三、四次試圖解卡，但不得超過服務(wù)工具的最大抗拉強(qiáng)度；如果在反循環(huán)位置砂卡，則在此位置多次上下活動(dòng)，以期解卡，或者再次反循環(huán)；如果反循環(huán)結(jié)束，不能下放管柱至循環(huán)位置進(jìn)行充填，則提出服務(wù)工具，離開此層，不再對該層充填。防砂工程師要密切關(guān)注數(shù)采房的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)，包括油壓、套壓、開始加砂時(shí)間、停止加砂時(shí)間及脫砂等重要信息。倒反循環(huán)沖砂前,鉆桿放壓緩慢,防止地層壓力過高,擠壞篩管,造成砂卡。反循環(huán)沖砂時(shí)，井筒、鉆具必須要徹底進(jìn)行清洗干凈，再進(jìn)行下一層防砂作業(yè)。

3.4 針對地層特性事故預(yù)防對策

根據(jù)測井資料，充分了解地層的相關(guān)資料，包括地層縱向滲透率、地層壓力、水層和氣層的厚度及位置等[3]；同時(shí)充分了解具體的井資料，包括井眼軌跡、最大井斜角、固井質(zhì)量等資料；對長井段大斜度井分層進(jìn)行礫石充填要考慮是否適合運(yùn)用該工藝，如果層與層之間的間隔距離太長，可以考慮分幾次多層防砂工藝來降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；綜合考慮地層情況，選擇合適的攜砂比和排量，根據(jù)擠注測試結(jié)果，選擇相應(yīng)的充填方式。

4 結(jié)語

一趟多層防砂技術(shù)在渤海地區(qū)乃至世界油田上的實(shí)踐應(yīng)用效果是顯而易見的，但作業(yè)中容易遇到砂卡，需要施工人員較高的作業(yè)水平和豐富的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。嚴(yán)格把關(guān)入井的井下工具的數(shù)量和質(zhì)量，以及防砂設(shè)備的穩(wěn)定性。充分了解地層特性，根據(jù)具體井的情況和擠注測試選擇合適的充填方式，選擇對該井采取一次多層或分步一次多層的方式來進(jìn)行防砂作業(yè)。