浅谈深水油气田防砂完井技术

程福山　吴科　程善平　许潇

摘 要：深水油气田勘探开发资源潜力巨大，我国深水油气田开发还处在起步阶段，防砂完井技术及其发展现状对于我国海洋油气资源可持续开发，提高经济效益具有重要的借鉴意义。在分析了深水油气田防砂完井难点的基础上，总结了主要防砂完井技术的优缺点，介绍了深水防砂完井技术新进展，最后预测了深水油氣田防砂技术发展趋势。

关键词：深水油气田；防砂完井；压裂砾石充填；膨胀筛管；陶瓷滤砂管

绪论

深水油气田勘探开发资源潜力大，是我国石油资源的重要战略转移区[1]。随着勘探开发技术的发展，国内外石油公司在海洋油气领域有许多重大发现，尤其是深水、超深水油气田。HYSY981钻井平台的成功研发和运作加快了我国深水油气田勘探开发进程，LS17-2大型气田的发现就是成功范例。高风险，高投入，高技术是深水油气田开发的显著特点，完井是深水油气井与储层连通的重要工序，是油气田开发的基础。若油气井防砂完井工序没有重视导致出砂，后果会引起生产管线及设备的冲蚀、磨蚀、堵塞，甚至井壁坍塌以致封井。因此，深水油气田开发尤其要重视防砂完井，研究深水完井的难点，防砂完井技术及其发展现状对于我国海洋油气资源可持续开发，提高经济效益具有重要意义。

1 深水防砂完井难点

深水油气田因为其特殊的地质环境和海洋环境，与浅海及陆地油气田在完井方式上存在区别，完井施工更复杂、作业成本更高，对完井方法的可靠性要求更高[2]。

深水防砂完井的难点及挑战主要概括为以下几方面：（1）台风、巨浪等恶劣的海洋环境对于深水完井施工的影响大。（2）深水海底的高压低温环境有利于气水合物的生成和保存，水合物导致管线堵塞、结蜡、结垢。（3）防砂方案确定难度大，高额的修井成本，长生产期等对防砂方案要求更苛刻。（4）完井设备复杂，工序多，维护代价昂贵，投产后需要水下控制系统配合。（5）深水油气田上覆岩层压力低、储层成岩性差、胶结性差的特点更是突出，储层为高孔高渗，更容易出砂。

2 深水主要防砂完井技术

（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[3]。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[4]、墨西哥湾[5]、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 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[6]。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[7]。（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[8]，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[9]。（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[10]。

4 深水油气田防砂发展趋势

（1）压裂充填完井具有防砂和增产的双重作用，必将应用广泛。提高施工效率是该方法下一步发展的方向。（2）智能完井能实现对油气层的高效管理，提高采收率，与防砂完井技术有效结合是未来的发展方向。（3）克服传统独立防砂筛管寿命短，易损坏，不耐高温高压等缺点，研制抗腐蚀、磨蚀、冲蚀的新材料筛管是另一发展方向，实现防砂完井技术操作简单，防砂完井安全可靠。

参考文献

[1]田峥，叶吉华，刘正礼，等.深水气田几项完井技术研究[J].海洋工程装备与技术，2015（1）：12-17.

[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），2011（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，2014.

[4]Colombo M. Pellican D. Piemontese M.et al. Application of Multi-Zone Single-Trip System in West Africa： Optimization and Cost-Saving Opportunities for Deepwater Appraisal Well Completions[C]. Offshore Mediterranean Conference. OMC-2015-252.2015.6.1.

[5]Huebner B. Redpath W. Riley S.，et al. Sand Production in Sand Controlled Completions and Topside Wall Loss Assessment[C]. Offshore Technology Conference. OTC-25914-MS， 2015， May 4.

[6]Ogier K. S. Haddad Z. A. Moreira O. M.et al. The World&apos；s Deepest Frac-Pack Completions Utilizing a Single-Trip， Multi-Zone System： A Gulf of Mexico Case Study in the Lower Tertiary Formation[C].Society of Petroleum Engineers. SPE-147313-MS. 2011.1.1.

[7]Zhou L. Gunawan I. Jannise R.et al. Enhanced Multi-Zone Single Trip Sand-Control System Successfully Treats Six Zones in Offshore Indonesia[C]. Offshore Technology Conference. OTC-24879-MS，2014.3.25.

[8]Zhu H. Joseph K. Chok P. et al. Application of Sand Control Modeling Software in a Deep Water Multizone Frac Pack： A Case Study[C].Society of Petroleum Engineers. SPE-166273-MS.2013.9. 30.

[9]Palisch T. Wilson B. Duenckel B. New Technology Yields Ultrahigh-Strength Proppant[C].Society of Petroleum Engineers. SPE 168631.2014.2.4.

[10]Nadeem A. Lopez M. Joly S. et al. Ceramic Screens - An Innovative Downhole Sand Control Solution for Old and Challenging Cased Hole Completions[C].International Petroleum Technology Conference.IPTC 17477.2014.11.9.

作者簡介：程福山（1988-），男，硕士研究生，湖北省黄冈市人，研究方向：钻完井技术研究。

*通讯作者：吴科（1989-），男，钻井技术员。