不同防砂完井工艺技术及其特点研究

刘言理 聂上振 杨延征（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

不同防砂完井工艺技术及其特点研究

刘言理 聂上振 杨延征（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

油层在开发过程中都会有出砂现象，油层出砂后会对油井的开发和管理造成极大的困扰。油井出砂后会造成井壁坍塌、堵塞液流通道、磨损管线和井下工具等危害。治理油井出砂危害的有效方法是适当地采取防砂措施。全球大部分的油田在油井开发期间都需要防砂。这里主要针对机械防砂、化学防砂、组合防砂等几种防砂完井工艺、配套工具及其特点进行研究，为相关防砂完井工艺的选择和研究提供了参考。

防砂完井；机械防砂；化学防砂；工艺；组合防砂

油井钻完井过程中油层的岩石应力结构发生变化，同时在油层后期的开发过程中，油层流体流出降低油层压力的同时将地层原有的游离砂带出，造成油井出砂甚至井壁坍塌。地层砂进入井筒后被抽油泵举升到地面，在此过程中油井出砂会对各种管线造成磨损、对设备造成堵塞等各种有害于油井生产寿命的影响。以上的这些出砂情况将会大大增加油井的管理费用和管理难度。所以，建议对大部分油井在钻完井后直接进行先期防砂完井，这也是防止油井出砂增加油井寿命的最直接有效的方法。目前，各大油田的大部分油井都有必要进行先期或者后期的防砂完井，涉及到的防砂方法也是多种多样。其中，机械防砂方法使用较早，化学防砂和组合防砂方法有较多应用，本文主要围绕这几种防砂方法进行相关问题分析并结合不同防砂完井方式的现场应用情况给油井现场防砂提供参考。

1 机械防砂完井方法

机械防砂完井方法出现的时间较早，防砂完井方式多样，主要分为机械筛管防砂完井和筛管外砾石充填防砂完井两种方式。

机械防砂完井除了常用的割缝筛管、绕丝筛管、精密符合筛管外，近几年随着科研技术的发展，膨胀式筛管完井越来越受到重视。膨胀式筛管主要由基管、筛网、护套、特殊接头等组成。施工过程中可以利用管柱重力对筛管进行膨胀，也可通过液压系统对筛管进行膨胀。该工艺可以使筛管紧紧贴在油层套管内壁上或者裸眼井壁上，不仅能起到防砂的作用，还能起到稳定加固裸眼井壁的作用。该工艺施工后完井表皮系数低，流体流动通畅。膨胀式筛管完井技术施工过程中地表设备少，施工程序简单，对于水平井和大斜度井也可应用。

机械防砂完井中的另一个较大分支是筛管外砾石充填防砂完井工艺，该工艺中较为重要的参数是砾石尺寸的选择、筛管防砂精度的确定以及砾石充填的结实度。传统的砾石充填方案一般为获得较大的渗透率采用粒径较大的砾石，这样同时也会产生负面影响，如砾石充填层失去了对地层出砂的阻挡作用，在砾石充填层很难形成砂桥，地层砂堆积在大的砾石中间，反而对地层流体的流动造成了很大的阻碍，所以在进行砾石充填防砂完井之前，要求对地层出砂进行粒径分析，设计出合适尺寸的充填砾石。对于套管射孔后下入筛管，在筛管外进行砾石充填的防砂完井工艺要求射孔过程中不可避免井筒液体进入油层对其产生污染，所以现场施工过程中对井筒液体要严格控制质量。

2 化学防砂完井方法

化学防砂完井方法主要针对套管完井后需要防砂的井，裸眼完井的油井不能进行化学防砂。化学防砂完井可以直接向底层内打入胶结剂，利用地层原有的地层砂形成防砂屏障，也可以将胶结砂用携砂液打入地层，将地层填实，一定时间后胶结砂固结形成防砂屏障，从而实现化学防砂的目的。使用胶结砂化学防砂完井要求油井固井质量好且射孔炮眼无堵塞，砂浆通过畅通。从某些程度上讲，化学防砂相比砾石充填降低了挡砂层的渗透率，对于稀油而言影响不是很大，若油层原有粘度较大，则大大增加了原油的采出难度。所以一般使用胶结砂化学防砂完井后用六棱钻头进行钻塞，增加井筒与胶结砂塞的接触面积。化学防砂完井可以在不影响地层渗透率的同时对套管附近的坍塌地层进行修复加固，降低地层进一步坍塌的概率。

3 组合防砂完井方法

组合防砂完井方法是将机械筛管防砂完井、砾石充填防砂完井和化学防砂完井等方法有机结合在一起而形成的一项综合技术。一般对于出砂较为严重的老井，套管射孔附近地层出砂亏空且原有油层出砂严重，推荐采用组合防砂方法。使用该工艺时，先向底层内挤入一定量的胶结砂，胶结砂的量不但要填满套管射孔附近亏空地层，还要在射孔套管内形成数米长的实心胶结砂柱，侯凝一定时间，下入六棱钻头进行钻塞，在套管内壁形成一个胶结砂环。钻塞结束后下入砾石充填工具、筛管等防砂完井工具，在筛管与胶结砂环之间填充入陶粒砂，保证渗透率的同时防止胶结砂坍塌。这样形成了地层胶结砂层、套管内胶结砂环、陶粒砂环和筛管四道挡砂屏障。

4 常用防砂完井工艺现场应用效果

以上所提及的几种防砂完井方法，现场均有应用，但机械防砂完井方法应用最多，组合防砂完井方法也有应用。主要根据油井不同的工况而定，下面就机械防砂完井方法和组合防砂完井方法的现场应用情况、防砂效果、油井生产效果等进行分析。

某油田对于新钻的油井采用机械防砂完井方法，油井完钻井深2367m，最大井斜75度，油层含有饱和度35%，渗透率235mD，油层为沙河街组，通过对油层地层砂进行砂样分析确定机械防砂筛管采用防砂精度0.25mm，充填砾石粒径0.425-0.85mm，采用套管完井后射孔，在油层套管内进行砾石充填防砂完井，施工后油井日产液25方，日产油21吨，采出液含水率低，同时油井生产5个月没有出砂，防砂成功率100%。

［1］刘言理，聂上振，杨延征.水平井完井方法研究和优选［J］.价值工程，2015，10，34（378）：94-95.

［2］刘言理.水平井充填一体化化学防砂完井技术在海上油田的应用［J］.化工管理，2015，07：149-150.