礫石充填防砂技術在遼東灣海域SZ36-X井的應用

李玉泉，鄧君宇，宋宇飛，陳澤鵬，劉小攀

(1. 中國石油集團工程技術研究有限公司 天津300451；2. 中國石油集團海洋工程重點實驗室 天津300451)

0 引 言

礫石充填具有保持油井高產、井壁穩定等優點，對于疏松易出砂油藏是首選的防砂方式。礫石充填工藝的優化和實施與油藏開發、鉆井及完井過程密切相關，可以提高裸眼長井段礫石充填密實效果，減緩或避免生產過程中防砂篩管堵塞的問題，有助于提高油井產量，增強粉細砂巖、高泥質含量油藏的防砂效果，對油田開發具有重要作用[1]。

1 SZ36-X井基本數據

SZ36-1油田位于渤海遼東灣海域遼西低凸起中段，屬低壓稠油油田，目的層位為東營組下段，儲層巖石膠結疏松，孔滲性極大。根據現場觀察法、經驗法及力學計算法等防砂判據綜合判斷，油井出砂成為該油田開發生產過程的主要問題，防砂成為開發生產及油層保護的核心[1]。

SZ36-X井是一口生產井，相關數據如表 1、2所示。2018年3月對SZ36-X井進行復雜情況處理，進行連續油管探砂面取砂樣作業，連續油管沖洗至1638m，返出大量原油及砂，并含有大量氣體，返出砂量 1m3左右。砂樣返回陸地化驗確定為先期防砂失效，需要進行礫石充填防砂作業。

表1 SZ36-X基礎數據Tab.1 Data of SZ36-X well

表2 SZ36-X井儲層數據Tab.2 Reservoir information SZ36-X well

2 礫石充填影響因素

2.1 礫石直徑優選

正確選擇礫石尺寸是充填成功的基礎，必須對油藏資料進行分析，篩析合適的礫石，以提高充填層的滲透能力，解決地層砂堵塞充填層的狀況。礫石尺寸的選擇通常都要根據地層砂樣進行仔細分析，一般按地層砂樣 d50的 5～6倍來確定礫石尺寸，且大于規定尺寸以及小于規定尺寸的礫石質量均不超過總質量的 2%。如果礫石直徑設計不合理，可能造成礫石孔隙及淺層內部嚴重堵塞而影響產能[2]。

2.2 沖篩比

礫石充填作業要求沖管外徑與篩管內徑最佳比值為 0.7～0.8，這時井筒內液體的環空速率分布比較均勻，不易形成砂橋，有利于液體的返出，提高充填成功率[2]。沖管外徑大，環空流通面積小，將有利于攜砂液在井筒中流動，降低井筒環空發生堵塞的風險，但由于管柱尺寸的限制，沖管外徑過大則無法進入篩管，其外徑過小則攜砂液流速不足，容易出現砂堵。

2.3 油層破裂壓力的控制

裸眼井礫石充填的整個過程必須在不壓裂地層的前提條件下進行。如果在防砂施工時，泵壓超過地層破裂壓力，會導致地層嚴重漏失，過早出現橋堵，或出現“無底洞”，導致充填失敗[3]。

2.4 模擬軟件應用

根據循環測試的參數，利用礫石充填模擬軟件，可以對整個充填過程進行可視化模擬，判斷是否有堵塞及堵塞位置，對施工參數進行優化，決定充填參數的具體范圍。

2.5 防砂地面設備性能

礫石充填的施工時間比較長，泵壓、泵速可控性必須保證，對地面防砂設備的性能要求較高，同時需要實時數據采集系統，實時監測泵壓、環空壓力、泵排量、環空返出排量、砂流量、漏失量等參數，并通過一系列計算對這些參數進行處理。

3 SZ36-X井礫石充填設計

該井射孔段 1895.2～1896.4m、1875.8～1891.1m，設計為上中下 3層充填，礫石充填基礎數據見表 3，完井管柱基礎數據見表 4，根據要求進行礫石充填砂量設計，計算結果見表5。

表3 礫石基本參數Tab.3 Parameters of gravel

表4 SZ36-X井完井管柱尺寸Tab.4 Completion string size of SZ36-X well

表5 下層砂量計算結果Tab.5 Gravel volume calculation

4 礫石充填工藝

本井采用多層礫石充填防砂工藝對目標層段實施礫石充填，通過控制返出排量，選擇性地進行高速水充填，在篩套環空和近井地帶形成擋砂屏障，達到長效防砂的目的[4-5]。施工工藝如下：

4.1 驗原井沉砂封隔器密封

管柱組合：LSA152-C插入定位密封+提升短節(5-1/2"LTC P×3-1/2"EU B)+3-1/2"EU 短節+刮管器+3-1/2"反扣鉆桿至井口。

下放管柱到位，測定上提下放懸重，上提 38.3t、下放28.7t。插入LSA152-C型定位密封，下壓5t，試插入并重復一次確認到位，上提至中和點。井口配置好長度，確保插入密封到位，接循環頭正打壓驗證橋塞密封性。

4.2 下部防砂管柱

4.2.1 下放管柱

防砂管柱組合：開口引鞋+彈性套+LSA152-C型插入定位密封+5-1/2"LTC精密篩管 2根，最后 1根篩管座于井口，安裝下沖管井口工具。

服務管柱：3-1/2"NU開口引鞋+3-1/2"NU沖管2根+3-1/2"NU沖管短節1根。

防砂管柱到位前上提下放管柱，上提 25.5t，下放 20t，插入 LSA152-C 型插入定位密封，下壓 5t，試插入并重復一次確認到位，上提至中和點。

4.2.2 座封

投φ38mm鋼球等待 30min，在此期間連接防砂管線，管線試壓，用防砂泵座封隔器正打壓。

4.2.3 驗封

脫手，標記充填位置及反循環位置，剪切球座，上提管柱至反洗位置打壓至 24.98MPa，壓力突降至0，判斷剪切球座成功。

之后，反循環測試；驗充填滑套上部密封；正循環測試；礫石充填；充填過程，下放至充填位置，管柱加壓 10t，泵入排量 0.82m3/min，以 6%砂比連續加砂，充填泵壓 3.56～5.21MPa，脫砂壓力 20.83MPa，充填曲線如圖1所示。

圖1 礫石充填曲線Fig.1 Gravel packing curve

4.2.4 反洗井，驗充填

下放管柱至充填位置并驗充填，計算盲管埋高為4.22m。驗滑套，起出服務管柱。

5 礫石充填施工效果及結論

SZ36-X井上中下層防砂效果見表 6，每個井段礫石充填量均超過設計量，實現了礫石充填一次成功，達到了預期的目的。

表6 SZ36-1-X井礫石充填結果Tab.6 Gravel packing effect of SZ36-X well

SZ36-X井的防砂作業應用表明，礫石充填在巖石膠結疏松、孔滲性大的儲層可以有效控砂，是一種高效的防砂方式。

針對目的層特點分段實施礫石充填防砂作業，可以減少作業風險，提高作業成功率和防砂效果。