油田完井方式工藝技術(shù)研究

孟海洋

［中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司蓬勃作業(yè)公司，天津 300459］

完井方式指油氣井井筒與生產(chǎn)目的層特定的連通方式，以及為了實(shí)現(xiàn)某種連通方式采用的井身結(jié)構(gòu)、井口裝置和技術(shù)措施[1]。針對(duì)不同的地層條件，選擇不同的完井方式，使油田生產(chǎn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益。某油田油層埋藏淺、疏松、生產(chǎn)過(guò)程容易出砂，某段地層砂很細(xì)，顆粒尺寸較小和分選較差，某段層地層砂較細(xì)和顆粒尺寸較大[2]。為了防砂需要，某油田開(kāi)發(fā)將采用有效的完井方式以減少出砂量。根據(jù)油田一期的經(jīng)驗(yàn)，二期采用多種完井防砂方法，即裸眼優(yōu)質(zhì)篩管、裸眼礫石充填、管內(nèi)礫石充填、射孔完井和壓裂充填/高速水充填等防砂完井方式[3]。

1 不同完井方式

1.1 裸眼優(yōu)質(zhì)篩管

裸眼優(yōu)質(zhì)篩管是指生產(chǎn)套管僅下到儲(chǔ)層頂部，儲(chǔ)層段下優(yōu)質(zhì)篩管，篩管頂部用懸掛封隔器懸掛在生產(chǎn)套管內(nèi)，底部一直下到井底，地層流體由地層進(jìn)入生產(chǎn)套管必須經(jīng)過(guò)優(yōu)質(zhì)篩管[4]。

某油田有44口生產(chǎn)井采用此種完井方式，對(duì)于裸眼優(yōu)質(zhì)篩管防砂油井，計(jì)劃將L50-L100分4～6層。裸眼井眼尺寸有4-3/4″、6-5/8″、7″、8-1/2″、9-5/8″，篩管尺寸有5-1/2″、6-5/8″、7″、9-5/8″，以及多種擋砂精度110、175、225、250、300、400、600μm，小尺寸（3.5″/4″/4.5″）的篩管可以用來(lái)作為補(bǔ)救措施或者備用。

優(yōu)質(zhì)篩管需要設(shè)計(jì)合理的擋砂精度，要做到“留大放小”，從而避免篩管阻塞，不同擋砂精度的篩管適用條件也不相同，如200～250μm的篩管可以在高含水的情況下提供有效的擋砂。而裸眼優(yōu)質(zhì)篩管通常選擇400μm及400μm以上擋砂精度更高的篩管，裸眼優(yōu)質(zhì)篩管防砂的優(yōu)點(diǎn)在于油層完全裸露，暴露面積大，有最大滲流面積，產(chǎn)能較高，地面設(shè)備要求不高，但是缺點(diǎn)在于見(jiàn)水前穩(wěn)定，見(jiàn)水后易發(fā)生堵塞造成產(chǎn)能下降，無(wú)法解決層間干擾，無(wú)法選擇性酸化或壓裂。

1.2 裸眼/管內(nèi)礫石充填

礫石充填：通常先將篩管下入目的層位置，接著注入充填液（攜帶礫石），從而利用礫石在篩管和套管之間的環(huán)形空間內(nèi)形成一個(gè)礫石充填層，以防地層砂流入井筒。

礫石充填防砂能有效防止地層砂運(yùn)移形成的近井低滲透帶，充填層對(duì)地層砂的阻擋可以減緩砂對(duì)篩管的沖擊，延長(zhǎng)篩管壽命。因此開(kāi)發(fā)易出砂油藏礫石充填完井是首選[5]。管內(nèi)井下礫石充填井的使油藏流體向井流動(dòng)時(shí)的滲流阻力增加，使產(chǎn)能降低，但由于礫石充填是阻止地層砂進(jìn)入生產(chǎn)管柱，無(wú)法從根本上解決油氣層出砂問(wèn)題。

礫石充填是根據(jù)設(shè)計(jì)需要，在襯管和井壁之間注入礫石形成隔層，從而達(dá)到防砂和保護(hù)生產(chǎn)層的設(shè)計(jì)。充填礫石的方法分為直接充填和預(yù)制充填兩種方式。直接充填是先將繞絲篩管或襯管下入井內(nèi)設(shè)計(jì)井深，然后用充填液將在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)，形成礫石充填層，避免油層砂流入井筒，實(shí)現(xiàn)保護(hù)井壁、防砂入井的目的。預(yù)制充填礫石繞絲篩管是在地面將匹配的礫石充填在內(nèi)外雙層繞絲篩管之間，用油管下至油層位置，座封封隔器，達(dá)到防砂目的[3]。

考慮到不同油層特性的差異，裸眼完井和射孔完井都可以充填礫石。裸眼礫石充填防砂能使油井獲得更大的井筒半徑與滲透面積，減少生產(chǎn)壓差。管內(nèi)礫石充填防砂可以通過(guò)增加射孔密度、孔徑、孔深等射孔參數(shù)和清潔孔眼等措施來(lái)提高產(chǎn)能比。此種防砂工藝可選擇性地分段射孔，分段充填。因此，井內(nèi)可以分段防砂，分段采取措施。這種防砂工藝具有技術(shù)可靠，成功率高，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

1.3 套管射孔

套管射孔完井是指鉆穿油層直至目的層，然后下生產(chǎn)套管至目的層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管、水泥環(huán)并穿透油層至某一深度，建立起油流的通道。

套管射孔是一種油田工藝，鉆井完成時(shí)，需下套管注水泥將井壁固定住，然后下入射孔槍?zhuān)瑢⑻坠?、水泥環(huán)直至油層射開(kāi)。套管完井能有效地封隔和支撐疏松易坍塌的生產(chǎn)層，分隔不同壓力和不同特性的油氣層，可以分層開(kāi)采、分層增產(chǎn)措施等，除裸眼完井外比其他各種完井方式都經(jīng)濟(jì)。但缺點(diǎn)在于鉆井固井過(guò)程中產(chǎn)層受鉆井液和水泥漿浸泡時(shí)間長(zhǎng)，油層易污染及對(duì)固井質(zhì)量要求高。由于套管完井方式的特點(diǎn)，套管射孔完井主要應(yīng)用于注水井，利用這種完井形式可以實(shí)現(xiàn)分層注水的目的。

某油田生產(chǎn)井有25口射孔完井，采用油管輸送式射孔（TCP），管徑5、7英寸，射孔密度6、12、18、24孔/英尺等，35/39/45gRDX射孔彈，射孔孔徑0.38～0.83英寸等，射孔深度16.45～33.7英寸。油田水井基本上都采用射孔完井。

表層套管下深大約在垂直深度236m，生產(chǎn)套管將下至完鉆井深。油田一期開(kāi)發(fā)生產(chǎn)表明：裸眼井比套管射孔井初期產(chǎn)量高，成本低。裸眼優(yōu)質(zhì)篩管這種方式在見(jiàn)水前的生產(chǎn)穩(wěn)定，但是大部分井在見(jiàn)水后由于篩管出現(xiàn)堵塞或者損壞導(dǎo)致產(chǎn)能下降或者防砂失敗的情況，若油田的地層是多套砂泥巖互層，裸眼篩管沒(méi)有將砂層與泥巖分開(kāi)，油井見(jiàn)水后，將泥巖帶至近井地帶堵塞篩管，而且6-5/8“篩管與8-1/2”井眼之間在后期生產(chǎn)的時(shí)候填充的是地層砂，防砂效果不好。

1.4 壓裂充填/高速水充填

壓裂充填是利用水力壓裂的設(shè)備與工藝，將符合要求的支撐劑兼作防砂礫石，以高于地層破裂壓力方式?jīng)_破地層形成裂縫，進(jìn)而通過(guò)裂縫將井筒和未受傷害地層連接起來(lái)。

壓裂礫石充填是將水力壓裂和礫石充填兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種充填方式，具有防砂效果好、防砂有效期長(zhǎng)、對(duì)井產(chǎn)能無(wú)影響等特點(diǎn)，能從根本上杜絕地層出砂的防砂完井方式。該充填方式采用支撐劑充填，形成裂縫有效地貫通井眼與目的層，避免了近井傷害，同時(shí)減緩了流體向井流動(dòng)時(shí)的滲流阻力，實(shí)現(xiàn)了增加油氣井產(chǎn)能的設(shè)計(jì)。防砂管柱下到目的層，可以實(shí)現(xiàn)水力壓裂施工和礫石充填施工同步作業(yè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了油層改造和油井防砂的目的。

高速水充填以鹽水或低黏度液體為介質(zhì)，通過(guò)高速泵作用頂入地層，從而實(shí)現(xiàn)地層砂進(jìn)入地層射孔道或微小裂縫的目的，但是由于充填壓力小于地層破裂壓力，因此地層砂集中在射孔孔道內(nèi)。

高速水充填分為2種：①高速水充填適用于充填壓力小于地層破裂壓力；②高速微壓裂水充填適用于充填壓力略高于地層破裂壓力，與高速水充填相比，該充填方式充填不僅是充填射孔孔道，也能制造和充填一些小的裂縫。

這兩種完井方式的優(yōu)點(diǎn)是裂縫導(dǎo)流能力強(qiáng)，油井完善程度高，生產(chǎn)管柱簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效果好。缺點(diǎn)是作業(yè)規(guī)模大，有一定操作難度和風(fēng)險(xiǎn)。壓裂充填防砂油井，根據(jù)油藏要求分2～8層，采用16/30目陶粒，300μm的5-1/2″的優(yōu)質(zhì)篩管，進(jìn)行單趟多層防砂。

目前全油田生產(chǎn)井有187口壓裂充填完井，24口高速水充填完井（圖1、圖2）。

圖1 A06ST04壓裂充填和高速水充填完井

圖2 C52ST01井FP+HRWP+CP+S完井

目前大部分油田采取多種完井方法防砂，即

（1）裸眼+篩管（open hole+Screen）。

（2）壓裂礫石充填+篩管（Fracturing pack+Screen）。

（3）礫石充填+篩管（Graval pack+Screen）。

（4）套管射孔（Casing perforation+Screen）。

（5）微壓裂（Extansion+Screen）。

（6）高速水充填（High Rate Water Pack）。

2 結(jié)束語(yǔ)

完美的完井方式通常滿(mǎn)足以下六方面要求：①保持油氣層和井筒有效貫通，將油氣層所受的傷害降至最?。虎诒Ａ粲蜌鈱优c井筒間滲流面積，將油氣入井阻力降至最低；③有效隔離油氣水層，隔絕各層間的相互干擾；④有效控制油層出砂，杜絕井壁失穩(wěn)，保障高效生產(chǎn)；⑤滿(mǎn)足人工舉升及井下生產(chǎn)等作業(yè)要求；⑥流程簡(jiǎn)易，成本低廉，高效完井效率。