水平井防砂完井分段方法研究

水平井防砂完井分段方法研究

仲兆宇

仲兆宇

COSL油田生产事业部完井中心天津300000

摘要：本文主要针对水平井防砂完井分段方法展开分析，探讨了水平井防砂完井分段方法的概念和应用的对策，并提出了一些比较可行的应用方法，希望能够为今后的应用提供借鉴。

关键词：水平井，防砂完井，分段方法

前言

在水平井防砂完井分段方法的应用方面，我们要确保其应用更加有效果，与此同时，也要进一步分析水平井防砂完井分段方法的使用方案，才能够保证水平井防砂完井分段方法的使用符合要求。

1、水平井完井技术

水平井有增加泄油面积，降低生产压差，提高单井产量和提高最终采收率的作用。在控制油层出砂和底水锥进方面优于其它类型井，对低渗、稠油开采和热采热注都有明显效果。完井可分为裸眼、衬管、套管固井、防砂、管外封隔器等几种不同类型的完井。不同油气田应依据其特点选择最佳完井方法满足生产需要。

水平井完井考虑的因素：储层岩石胶结情况及储层的稳定性，分析研究岩石矿物胶结情况，储层是否含有遇水后易膨胀或塑性流动的粘土层、石膏层、盐层等化学不稳定性；井壁岩石是否会发生因上覆地层重压而剪切破坏，导致储层垮塌的力学不稳定性。利用已有资料分析计算在不同生产压差下井壁岩层所承受的切向应力与储层岩石抗压强度关系，对储层稳定性做出较准确的判断；储层的纵向非均质程度。在整个储层厚度内是否存在坍塌夹层，异常压力层，含水、气夹层等层间干扰；有无气顶和底水；储层压力系数；储层水平渗透率和垂直渗透率。

研究选用适应储层地质特性的完井方法，采用特殊的技术往往可有效降低开发投资，生产操作费用，获得好效益。

由于油气田的构造形态和层位分布不同，采用哪种完井方法应视总体开发方案和经济评价确定。水平井段长短、穿越层位的岩性差异程度、穿越单一厚度与穿越多组油气层或油气水复杂带进行开采，生产完井技术则不相同。重复进入水平井段的施工难度较大。水平井生产完井方案要与钻井方案紧密结合，完井时要充分考虑油气田生产特点，结合开发方案要求，预先做好生产完井设计。水平井完井基本原则为：水平段完井应能最大限度发挥产能，达到高效开采目的；有效防止井壁垮塌，对胶结疏松的砂岩油层需进行有效防砂；有利于分层开采，对穿越复杂带层段的油井，完井时应实施有效分隔，有利于今后控制分采或封堵；便于修井作业时管柱或连续油管重新进入施工；永久性完井工具应能满足长期生产的要求。

2、防砂技术分类

根据防砂原理及工艺特点，目前主要防砂方法主要有以下几种方法。

2.1机械防砂

机械防砂方法可以分为两类，第一类是仅下入机械管柱的防砂方法，如绕丝筛管、割缝筛衬管、各种滤砂管等。这种方法简单易行，施工成本低。缺点是防砂管柱容易被地层砂堵塞，只能阻止地层砂产出到地面而不能阻止地层砂进入井筒，有效期短，只能适用于中、粗砂岩地层。第二类机械防砂方法为管柱砾石充填，即在井筒内下入精密滤砂筛管、绕丝筛管或割缝衬管等机械管柱后，再用砾石或其他类似材料充填在机械管拄与套管的环形空间内，并挤入井筒周围地层，形成多级滤砂屏障，达到挡砂目的。这类方法设计及施工复杂，成本较高；但挡砂效果好，有效期长，成功率高，适用性广，可用于细、中、粗砂岩地层，垂直井，定向井，热采井等复杂条件。

2.2化学防砂

化学防砂是向地层中挤入一定数量的化学剂或化学剂与砂浆的混合物，达到充填、固结地层、提高地层强度的目的。化学防砂主要分为人工胶结地层和人工井壁两种方法。人工胶结地层是向地层注入树脂或其他化学固砂剂，直接将地层砂固结；人工井壁是将树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥等挤入井筒周围地层中，固结后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁。

3、水平井防砂完井分段方法

3.1裸眼砾石充填。裸眼砾石充填完井是储层段扩眼后在技术套管上悬挂筛管，在筛管与井眼的环空间充填砾石，砾石层和筛管对储层起挡砂作用。该方法是墨西哥湾深水油气田采用较多的防砂完井方法之一，具有渗透面积大，对储层产能影响小，作业成功率高于压裂充填，完井寿命高等优点。（2）压裂砾石充填。压裂充填砾石充填是储层在压裂后，在筛管的环空中充填砾石的完井方法，具有增产和防砂的双重作用，实质是采用端部脱砂技术形成短而宽的高导流能力渗流通道。该方法是深水油气田常用防砂完井方法，具有作业成功率高，防砂有效性高，寿命较长等优点。该方法运用范围广，在西非、墨西哥湾、印度尼西亚、我国南海等地区均有运用。（3）膨胀筛管完井。膨胀筛管完井是采用膨胀悬挂器将膨胀筛管悬挂在技术套管上，然后采用膨胀工具扩大筛管直径使其紧贴在井壁上支撑井壁。该方法在深水油气田开发中的运用逐渐增多，具有过流面积大，可提高井壁稳定性，安装施工简单等优点，但存在防砂效果一般、完井寿命短，不适用于大位移井等缺点。

3.2深水防砂完井技术新进展

（1）防砂完井与智能完井结合。智能完井是一种通过监测储层温度、压力等参数，分析产层产能情况，远程控制原油生产的系统完井方式。智能完井越来越多的运用于深水油气田的开发中，在完井中也不能忽略防砂的重要性，在SZ36-1，WZ11-4，Varginha油田VRG井的完井中均采用了该方法。（2）一次多层防砂技术。一次多层防砂技术是下入一趟管柱，利用转换工具对多层储层进行封隔器封固和进行砾石充填。该方法具有作业效率高，定位准确，缩短完井周期的特点。2010年墨西哥湾两口水深约2713m、垂深79.5m井成功实现了世界上最深的一次多层压裂填充完井。2012年在印度尼西亚深水区成功实施了对六层段一次充填完井技术。（3）防砂建模软件运用于防砂实践。防砂建模软件已成功应用于墨西哥湾深水多层压裂充填中，在施工前考虑扩径、温度梯度、弯曲变形、活塞效应等进行建模计算管柱下入过程中大钩载荷，在实际操作时则根据井下测量数据实时调整模型判断施工对封隔器强度的影响，施工后期用于总结分析施工的经验教训。（4）支撑剂性能提高。深水油气田的开发面临着储层压力高，温度高，蒸汽驱措施导致地层温度升高对管柱密封性及防砂性能产生影响等问题，闭合压力超过20000Psi（137.9MPa），温度高达500？埘（260℃），但支撑剂等技术却跟不上发展的步伐，墨西哥湾下第三系储层20000Psi的闭合压力下常规的支撑剂不能产生需要的导流能力。美国的一种提高氧化铝含量的球形陶粒可以在高应力下保持高导流能力，解决了这一难题。（5）陶瓷滤砂管。在玻利维亚的一口深水气井，初期采用套管砾石充填，由于防砂失败导致设备受到严重侵蚀，后期修井采用陶瓷滤砂管完井和层间封隔器对压力衰竭层进行封隔，迄今为止，该井生产速度和再完井费用低于套管砾石充填，该滤砂管操作简单，安全可靠，是深水油气田防砂完井的一个方向。

4、结束语

综上所述，水平井防砂完井分段方法的应用一定要考虑到应用的可行性，同时，要确保技术更加有效果，本文总结了水平井防砂完井分段方法的要点和具体的应用情况，可供今后参考。

参考文献：

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[2]郭西水，张林，肖良平，等.深水完井技术研究[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2017（4）：74-76.

[3]汪红霖.深水油气田完井方法优选研究[D].西南石油大学，2018.78