大斜度井挤压充填胶结砂完井技术的现场应用分析

刘言理(大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280)

目前针对大斜度井常用的完井技术有裸眼完井和射孔完井两大类，对于易出砂的油气藏，大斜度井完井工艺还要考虑出砂问题。对于易出砂油气藏，如果采用先期防砂，那么防砂工艺实质转变为完井工艺，即防砂完井。在水平井裸眼完井和射孔完井的基础上衍生出了很多大斜度井的防砂完井工艺。但是由于大斜度井特殊的井深结构，目前适用于大斜度井的防砂完井工艺主要包括机械滤砂管防砂、砾石充填防砂等[1]。 早期由于工艺水平限制，大斜度井防砂主要以机械筛管防砂为主，随着工艺进步，砾石充填得到重视。斜度超过80度的油井极易出砂，造成出油通道堵塞，在套管外先挤压充填砾石，在下筛管防砂不失为一种好的完井方法[2]。为此，开展了大斜度井挤压充填胶结砂完井技术的现场应用研究。

1 技术思路及技术要点

(1)技术思路 大斜度井挤压充填防砂完井技术将套管外挤压充填完井、套管内循环充填完井和独立筛管完井结合在一起，是对以上几种完井技术的综合。该技术主要是先在油层段下入割缝衬管，筛管上部用空心桥塞悬挂在油层套管上，同时桥塞密封油套环形空间。下入带充填服务器的冲管与充填装置对接，对接成功后进行砾石充填，携砂液将砾石带入射孔眼及地层内进行挤压充填，最后开套管闸门，在套管和筛管中间实现循环充填，这样建立起了管外地层压实带、井筒环空及射孔炮眼充填带、机械滤砂管三级挡砂屏障，满足大斜度井疏松油藏出砂油井的有效开发。

(2)技术要点及难点 ①完井管柱必须计算准确，在充填工具和服务器对接过程中准确找到二者重合的出砂孔，并且要压力负荷适当。②对工具、管柱要求高，特别是空心桥塞要求坐封后橡胶密封性能好且卡瓦能经受住加砂过程中的高压作用力。

2 充填防砂管柱设计

(1)管柱组合设计Φ89mm丝 堵(0.15m)+Φ89mm油管短节2m + PDCZ-115充填装置(1.25m)+油管变扣(Φ78.6mm公×Φ89mm平式母)+Φ89mm组合缝筛管串(38m)+Φ89mm油 管4m+油管变扣(Φ89mm平 式 公×Φ78.6mm母+PY445RS-115/64水平井空心桥塞+油管变扣(Φ73mm平式公×Φ73mm外加厚母)+Φ73mm外加厚油管串+Φ89mm油管串至口。

(2)筛管尺寸设计 缝隙尺寸是防砂管柱最重要的设计尺寸，原则上应能满足挡住最小充填砾石的要求[3]。对现场施工的油井，射孔油层厚度30m，油层套管为5 1/2″，所以选择筛管长度为38，在油层的上下各覆盖4m，筛管类型为组合缝割缝筛管，缝宽0.2mm，筛管外径89mm，均匀分布，过流面积达3500mm2/m，完全符合洗井和挤压充填砾石作业要求。

3 砾石尺寸选择和携砂液设计

挤压充填防砂施工中，选择合理的砾石尺寸是防砂成功的关键之一。较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能，但会导致地层砂侵入砾石层；较小的砾石尺寸挡砂效果好，但对油井产能的影响较大。因此需要从砂侵和产能两个方面综合考虑，优选出既能避免严重砂侵，又能获得较高产能的最佳砾石尺寸。经综合分析，选取胶结砂的粒径0.6mm～1.5mm。携砂液粘度为30～40MPa·s。

4 施工要求

防砂施工泵注程序设计对成功施工起关键作用。施工油压限压34MPa,套压限压18MPa(需监测套压值，安装记录仪器)，如果施工泵压过高可提前结束挤压充填转循环充填。排量、砂比根据现场情况调整，砂比20%作为施工时调整方案。

5 桥塞(PY445-115/64R封隔器)

桥塞是实现筛管悬挂坐封和建立油套密封空间的重要工具，桥塞中间为中心管，可以供冲管通过，为洗井和砾石充填建立通道。

①结构。PY445-115/64R封隔器主要由丢手部分、封隔部分和锚定部分组成。②工作原理。桥塞下到预定位置后反洗井，洗出球座处的脏物，同时使套管内部充满液体，为下部打压平衡掉油管内液柱压力，防止桥塞提前坐封，反洗井完毕后投入钢球，钢球到位后，泵注加压，压力控制为4MP、8MP、12MP，各稳压3min，实现封隔器胀封和卡瓦锚定，继续加压至16～25MPa，剪断销钉，实现丢手。③技术性能指标。总长度1300mm，最大外径115mm，坐封压力12MPa，丢手压力16～25MPa。

6 现场应用

大斜度井挤压充填防砂完井技术已经日趋成熟，无论从施工工艺过程，还是从施工管柱上看，都体现了它的优越性。该技术在某油田进行了现场应用， 取得了预期的效果，下面以现场施工的油井为例加以说明。

(1)现场施工油井概况 油井于2014.10.28完钻，完钻井深3512m，生产层位沙一段，最大井斜87.7°，完井油层套管外径139.7mm，内径124.26mm。本次依据地质设计进行射孔作业，射开Es1s3的3#层，井段3424～3426,3453～3464米，厚度23m，孔隙度27.95%，渗透率574mD，含油饱和度20.22%，泥质含量10.26%。油井的生产层位属于中孔中高渗，泥质含量较高的储层，同时井深、水垂比大、井斜较大接近水平井以及完井套管尺寸较小，这些都加大了管柱下入以及防砂施工难度。

(2)施工步骤 ①下充填防砂管柱。②座封PY445H-

115 /64水平井空心桥塞:用小排量正打压座封:4.0MPa、8.0MPa、12.0MPa、各稳压3.0min完成座封，泄压上提管柱比原负荷多2-3t验封，合格后继续打压至突降为零，完成丢手并起出管柱。③下充填防砂服务管柱，快到位时边循环边下放，记录负荷、泵压。④按防砂施工泵注程序加砂。

(3)效果分析 现场整个完井防砂施工过程顺利，油压一直稳定在34MP以下，没有超压，此次施工共计加砂8.5m3，最大砂比10%，加液共计156m3。到目前为止该井没有出砂，取得了良好的防砂效果。

7 结语

①当地层没有漏失时，在排量为2.5m3/min条件下，可以降低携砂液粘度，用正循环的方式进行砾石充填，最终形成管外挤压充填层，管内循环充填层，施工效果更好。②大斜度井挤压充填胶结砂完井技术适用于疏松易出砂地层,与常规防砂技术相比具有防砂效果好、工作寿命长等优点，可以在油田推广使用。

[1]董长银编著.水平井防砂完井力量与技术[M].中国石化出版社，2013，1.

[2]麻惠杰.管内挤压砾石充填防砂技术在大斜度井中的应用[J].油气井测试,2014,23(4)40-42.

[3]刘正仁.海洋钻井手册[M].北京:石油工业出版社，1998:409-436.