埕岛油田分层防砂提液技术研究及应用

吕 超，尚 岩，魏 芳，张冰洋，吴 琼

(中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)



埕岛油田分层防砂提液技术研究及应用

吕 超，尚 岩，魏 芳，张冰洋，吴 琼

(中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

针对埕岛油田前期防砂后未能实现多油层均匀填砂，导致产能过低的问题，对前期防砂工艺中使用的分层防砂管柱进行了优化设计与改进，同时研制了适用于海上油田大排量提液的一趟管柱分层挤压充填防砂技术。分层防砂提液技术已在埕岛油田22口井中成功应用，与笼统防砂技术相比，分层防砂后原油增产30%以上，增液幅度可以达到120%左右，现场应用效果显著。现场应用表明，改进后的分层挤压充填技术可满足埕岛海上油田防砂提液的要求，建议推广应用。

分层防砂；提液；挤压充填；高速水充填；埕岛油田

0 引 言

埕岛油田油层埋藏浅，纵向层多，非均质性强，层间矛盾突出，地层胶结疏松，出砂较严重[1]。截至2012年年底，埕岛海上油田累计实施砾石充填防砂技术280口井，有效期可达4.8 a。但近年来，低产液井逐渐增多，截至2013年，共有低产液井70余口。导致埕岛油田低产液的主要原因有：入井液质量较差及洗井不够导致近井污染；泥质粉细砂含量高导致近井堵塞；充填防砂均匀密实度低导致微粒运移堵塞；海上油田大排量提液生产易导致油层出砂，在携砂流体的冲击下，防砂管柱破损，导致防砂失败等[2-5]。因此，为满足海上油田大排量提液生产的需要，需对原有的防砂工艺进行优化与改进。

1 埕岛油田防砂工艺存在问题

埕岛油田目前主要有3种防砂工艺：一趟管柱笼统充填防砂工艺、一趟管柱笼统高速水充填防砂工艺以及两趟管柱分层挤压充填工艺[6]。

1.1 一趟管柱笼统充填防砂工艺

埕岛海上油田平均单井钻遇油层层数多，笼统防砂后，高渗层和低渗层都无法达到密实充填的目的，难以实现对各油层的改造。后期提液生产导致流体携砂能力增强，造成出砂，油层渗透率大幅下降，提液幅度受限；由于油井生产压差增大，如果强行提液开发，局部流速过快，含砂流体易刺穿防砂管柱，造成防砂失效[7]。

1.2 一趟管柱笼统高速水充填工艺

高速水充填防砂工艺主要对炮眼与环空部分进行填充，不能充分填补地层亏空，对地层的解堵、改造程度较弱[8-9]。近年来，埕岛油田采用一趟管柱分层高速水充填工艺28井次，排量多在1.0 m3/min以下。以炮眼充填系数大于20 L/m(加砂强度小于0.1 m3/m)为评价标准，砂比和加砂量均较低，43%的油井施工后产液量达不到设计要求。

1.3 两趟管柱分层挤压充填工艺

两趟管柱分层挤压充填工艺将全井段分为3层施工，各小层可以根据渗透率、孔隙度差异，采取不同排量、填砂量、砂比，确保充填密实。但该工艺施工过程中需逐层上返分层管柱，施工周期大约为5～7 d，作业费用高；且分层防砂管柱中间采用水力锚锚定，管柱砂卡风险大，安全系数低。

2 分层防砂工艺技术优化与改进

根据海上油田大排量提液生产的要求和原防砂工艺存在的问题，对原防砂工艺进行了改进和优化：弃用一趟管柱笼统充填防砂；对一趟管柱笼统高速水充填工艺和两趟管柱分层挤压充填工艺进行优化；研制一趟管柱分层挤压充填防砂工艺。

2.1 一趟管柱笼统高速水充填工艺优化

一趟管柱笼统高速水充填工艺的改进旨在实施分步段塞式大排量高速水充填防砂，提高炮眼及筛套环空砾石堆积密实程度，提高防砂质量。根据前期施工中存在的问题，对高速水充填防砂泵注程序进行优化：①防砂施工前进行小排量正循环测试，判断地层漏失情况；②加大冲管通径，冲管通径由Ø48 mm增至Ø60 mm，减少冲管与筛管环空液量以及控制套管返出液量，从而增大挤压充填压差；③长井段砂层采用段塞式泵入方式，通过多次挤压逐渐提高施工排量(最大为3 m3/min)与砂比(最高为70%)，提高油层充填密实度；④携砂液和顶替液交替泵注，防止或消除“砂桥”，确保环空充填密实；⑤充填结束后小排量顶替，检验盲管外砂柱高度，如果筛套环空砂量不足，可以进行二次补砂充填施工。通过以上优化，有效降低形成“砂桥”几率，提高高速水充填防砂效果。

2.2 两趟管柱分层挤压充填工艺优化

两趟管柱分层挤压充填工艺的优化主要是对于管柱的改进：①原分层防砂管柱中喷砂器与封隔器相互独立，二者之间通过短节或油管连接，中间易沉砂造成砂卡，改进后将喷砂器与封隔器直接连接在一起，可防止施工过程中砂子沉积于封隔器，避免砂卡管柱；②加厚喷砂器保护罩，原分层防砂管柱采用5 mm厚的喷砂器保护罩，现场应用发现外保护罩均被刺穿，改进后采用10 mm厚的喷砂器保护罩，提高对套管的保护作用；③挤压充填管柱取消原管柱中的油管锚，避免前期施工过程中砂卡管柱造成大修。

两趟管柱分层挤压充填工艺经过优化后，可满足最高施工排量3 m3/min、最高压力30 MPa的施工要求，最高砂比可达到70%，平均砂比可达到30%。

2.3 一趟管柱分层挤压充填防砂工艺研制

针对两趟管柱作业费用高，施工周期长的问题，研制了一趟管柱分层挤压充填防砂管柱，整个管柱由封隔器和充填机构组成(图1)。封隔器由顶部封隔器、中间封隔器、底部封隔器组成，充填机构由内管柱、外管柱及空心桥塞封隔器组成。外管柱由顶部悬挂封隔工具、层间封隔工具、反洗工具、外充填工具、安全装置等组成。外管柱的主要功能是封隔各层筛套环空，为地层挤压及循环充填提供通道，实现快速反洗井等功能，施工后留井。内管柱由悬挂丢手、内充填工具、开关装置及转换工具构成。内管柱的主要功能是配合外管柱坐封层间封隔器，实现挤压、循环及挤压充填转换、充填口开关等功能。适用于海上Ø177.8 mm套管开发。

图1 一趟管柱分层挤压充填工具示意图

防砂施工时，先下入外管柱悬挂滤砂管，再下入内充填管柱，然后打开底部充填口进行底部充填。底部充填完毕，上提管柱关闭底部充填口，打开上部充填口，实现上部充填，从而实现一趟管柱分层充填。

该工具优点：下入一趟分层挤压充填管柱，通过挤压充填工序转换技术可以实现2层以上的分层充填、分层反洗井、分层循环充填，可以对多个油层采取不同的施工参数一步施工完成，施工周期只需1 d。该工具具有不动管柱反洗井、及时实现循环充填、防止支撑剂返吐、提高近井地带挡砂强度、定位指示准确可靠、密封效果好等特点，确保了施工安全性与可靠性。

该工艺最大施工排量可以达到4 m3/min，施工砂比最高可以达到70%，平均砂比为35%。

3 现场应用

3.1 区块整体应用效果

目前，埕岛油田有23口井实施了改进后的防砂措施，除1口井射开油层为单层，实施一趟管柱笼统高速水充填工艺外，其余22口井均采用了一趟管柱分层挤压充填防砂工艺。防砂后平均单井日产液为90.9 m3/d，平均单井日产油为27.1 t/d，比笼统防砂技术增产30%以上，增液幅度高达120%左右，防砂提液效果明显。

3.2 典型井例

以CB25GA-7井为例。该井为CB22G-25G井区下层系油井，目的油层为Ng油层。射开油层3层，渗透率级差大，层间距达20 m以上。先期采用精密微孔复合滤砂管高速水充填防砂工艺，防砂井段为1 390.79～1 486.87 m。该井停产前日产液为74.8 t/d，日产油为13.8 t/d，含水为81.5%，累计生产763.0 d，累计产液4.162 0×104t，累计产油0.976 2×104t。

4 结 论

(1) 对一趟管柱笼统高速水充填工艺通过优化泵注程序，有效降低了形成“砂桥”的几率，提高了其防砂效果。

(2) 优化了两趟管柱分层挤压充填工艺的管柱结构，优化后可满足最高施工排量3 m3/min、最高压力30 MPa的施工要求，最高砂比可达到70%，平均砂比可达到30%。

(3) 研发了一趟管柱分层挤压充填工艺，具有不动管柱反洗井、及时实现循环充填、防止支撑剂返吐、提高近井地带挡砂强度等优点。

[1] 汪周华，郭平，孙雷，等.油气藏出砂研究现状及其发展趋势[J].特种油气藏，2005，12(4)：5-10.

[2] 马帅，熊友明，于东，等.海上高产气田防砂挡砂精度设计研究[J].石油钻采工艺，2013，35(6)：48-51.

[3] 邓金根，李萍，周建良，等.中国海上疏松砂岩适度出砂井防砂方式优选[J].石油学报，2012，33(4)：676-680.

[4] 武广瑷，曹砚锋，何保生，等.一种适用于海上疏松砂岩油田的防砂设计方法[J].科技通报，2015，31(3)：79-83.

[5] 文敏，邓福成，刘书杰，等.预充填防砂筛管在海上砂岩油藏适应性评价[J].石油矿场机械，2015，44(5)：35-40.

[6] SPURLOCK J W，DEMSKI D B.A new approach to the sand control problem a multi-layer， wire-wrapped sand screen[C].SPE4014-MS，1972：1-11.

[7] WONG G K，FAIR P S，BLAND K F，et al. Balancing act：Gulf of Mexico sand control completions，peak rate versus risk of sand control failure[C].SPE84497-MS，2003：1-10.

[8] 邹东波，冯德永，徐梅，等.埕岛油田的勘探现状及下步勘探方向[J].海洋石油，2004，24(4)：27-32.

[9] 李健.埕岛油田水淹层测井响应原理及识别[J].上海国土资源，2010，31(增刊)：230-232.

[10] 颜明，田艺，宋立志，等.海上油田筛管完井水平井分段控水技术研究与先导试验[J].中国海上油气，2013，25(5)：57-60.

[11] 李春东，项卫东，王京博，等.大井段多油层防砂工艺的优化[J].特种油气藏，2002， 9(增刊)：62-63.

编辑 孟凡勤

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.036

20160308；改回日期：20160711

“十二五”国家科技重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”(2011ZX05011-2)

吕超(1989-)，男，工程师，2011年毕业于中国石油大学(华东)石油工程专业，现从事油水井防砂方面的工作。

TE358

A

1006-6535(2016)05-0144-03