气田水平井砂堵的原因分析及预防措施

喻芳媛+周诗密

摘 要：气田水平井主要压裂施工模式有两种：多级分段压裂和水力喷射压裂。由于采用的施工工艺和压裂液类型不同使得气井水平井施工难度大，施工周期较长，一旦发生砂堵会导致一系列的困难，必要时需要动用连续油管车等特种设备作业。因此，预防水平井的砂堵显得尤为重要，本文以某气田岩性低渗透油藏为例对气田水平井沙堵原因进行介绍，分析并总结出预防及处理砂堵的应对措施，为水平井的施工提供一定的理论和实践指导。

关键词：水平井;砂堵;裸眼封隔器;水力喷射;压裂液

一、某气田地质特征

我国某气田属复杂的岩性低渗透油藏，储层非均质性强，而且含气层系多，地层为辩状河沉积，河道砂体发育沿南北向呈条带状分布，岩性主要以岩屑石英砂岩为主，其次为岩屑砂岩。含气砂岩平面分布呈孤立状，局部连片。天然气组分以甲烷（CH4）为主，非烃类气体，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）含量低，不含硫化氢，天然气品质好，总体属于低孔、低渗、低压气藏。

二、水平井砂堵原因分析

（一）地层因素

1.一般来说，水平井的前几段压裂相对困难。由于气层砂体的非均质性会导致裂缝规模受限，造成压裂裂缝弯曲，进而形成弯曲摩阻，限制了压裂液在裂缝中的流动，特别是水平段地层某些区域有断层或隔层的出现，易导致后期加砂难度增加;

2.储层水敏性。储层遇水膨胀分散，从而裂缝内堆积了垮塌分散的泥沙，流动阻力急剧增加，易导致加砂困难而砂堵;

3.岩石弹性模量高，在地面施工设备和井口装置承压的限制下，使得人工裂缝窄，不能形成有效的填砂裂缝，如果继续加砂易出现砂堵。

（二）压裂液的影响

目前水平井施工所用的压裂液大致分为四种：常规胍胶液、羧甲基压裂液、超低浓度压裂液和阴离子型表面活性剂压裂液。无论哪一种压裂液，滤失是导致砂堵的原因之一，其中包括压裂过程中产生多裂缝引起的正常滤失和天然裂缝引起的额外滤失。随着压裂过程中滤失量的增加，大大降低了前置液在裂缝中的利用效率，使裂缝尺寸几乎达不到设计规模。而且每一种压裂液的粘度大相径庭，压裂液的稳定性也有差异，这会影响携砂液的携砂能力，一旦出现交联不好或脱砂现象，很容易造成支撑剂在近井筒附近的地层沉积而形成砂桥，进而砂堵。

（三）工程因素

1.压裂液沟通了天然裂缝（微裂缝）和孔洞网络，压裂液严重滤失，没有采取必要的降滤失措施

天然裂缝渗透率很大，压裂液滤失严重;潜在缝受压张开，进一步加剧了滤失，不能形成较宽的主裂缝，高砂比混砂液无法进入裂缝，导致加砂初期砂堵。

2.裂缝弯曲

一般情况下，水力压裂形成的裂缝与最小主应力方向垂直，但在近井筒地带由于井斜或射孔方位的影响，裂缝可能是非平面的或S型缝，即裂缝的延伸方向不一致。压裂裂缝模拟发现，裂缝的开启不一定总是在射孔端，有可能是发生在套管外微小孔隙中，当射孔方位与压裂缝方位不一致时，易造成近井地带弯曲多裂缝，造成摩阻增加，导致支撑剂形成桥塞或脱砂。

（四）设计因素

随着近些年水平井的大规模勘探开发，砂比和砂量也随之增加，但前置液量没有相应的增加，使得注前置液阶段造缝效果不好，地层加砂量过早饱和，按照设计加砂量加砂而使得后续加砂难于进行。砂比过高或砂比提升速度过快，使得高砂比的携砂液已无法过多的进入地层而在裂缝口或射孔孔眼处堆积，导致砂堵现象发生。

三、 预防多级分段压裂砂堵的措施

（一）增加前置液量，加大低砂比段携砂液量。增加前置液量，使造缝更加充分;同时加大低砂比段液量，利用砂子冲刷和摩擦，改善裂缝形态，减小近井段摩阻，减少形成砂桥机会。对于滤失比较严重的地层，可以考虑在前置液阶段加入粉陶段塞或是有针对性的提高施工排量。

（二）鉴于气田普遍采用的压裂体系，各交比冻胶抗剪切能力均欠佳，温度未上升到设定温度（106℃），粘度就已经下降到50mPa·s以下，而且现用压裂液体系在接近地层的温度条件下，滤失系数已经相当高，对于这种情况，要进一步改善压裂液配方，以使得提高交比冻胶的抗剪切性能和减小滤失系数。

（三）一旦出现压力异常超压或砂堵时，要立即打开油放闸门进行放喷，依靠井筒内注入氮气的上推力和地层自身的压力返出井筒内的携砂液，待井已放通后，关闭油放闸门，立刻开泵从油管注入胍胶基液，顶替到位后方可进行下一步工序。

四、结论及建议

（一）建议以后对水平井压裂施工设计进行完善，提前做好压裂前的分析工作，必要时可以借鉴壳牌或道达尔等国际石油公司的先进测试压裂技术进行测试，通过专业软件得出渗透率、闭合压力、液体效率、入孔摩阻等一系列的参数，为后期加砂提供更为详细的技术指导，避免了因施工排量和砂量的设计不合理导致砂堵。

（二）针对不同的储层，要有针对性的压裂液作为支撑。目前已经试验的三种压裂液（羧甲基压裂液、超低浓度压裂液和阴离子型表面活性剂压裂液）在不同程度上都有一定的技术突破。特别是在入井摩阻、携砂性能和压后返排等方面有一定的功效，要进一步做实验分析，为今后的水平井做铺垫。

参考文献：

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