射孔防砂技术在辽河油田稠油油藏的研究与应用

韩宗正

摘要：辽河油田稠油区块的开采方式有：蒸汽吞吐、蒸汽驱、SGAD等，地层岩石受蒸汽的影响，出砂较为严重。针对稠油区块的出砂特点，以及油井机械防砂在井筒内留有残余物、施工程序复杂，化学防砂有效期短等问题，研制开发出将射孔和防砂两个工艺过程一次施工完成的一项先期防砂技术，经过现场应用，表明对该技术对辽河油田稠油区块是一种非常有效的防砂方法。

關键词：辽河油田；射孔防砂；防砂材料；施工安全；现场应用

引言

辽河油田大部分出砂区块为稠油区块，主要有：杜813块、杜84块、锦45块、洼38块等。稠油区块地层岩石受注入蒸汽的影响非常大，出砂较为严重。首先蒸汽拥有很强的冲刷作用，会对岩石颗粒产生巨大的、持续的拉伸破坏。而且蒸汽对岩石颗粒产生溶蚀作用，降低岩石的胶结强度。根据防砂原理及工艺特点，目前防砂方法主要有机械防砂、化学防砂两大类。机械防砂技术一般是仅下入机械防砂管柱或机械防砂管柱砾石充填。这种方法完井后井筒内都留有管柱、而且砾石充填工艺复杂，防砂管柱容易被砂埋，后期管柱失效后不易打捞。化学防砂主要分为化学固砂和人工井壁两种。化学防砂施工后井筒内不留有管柱、便于后期处理。但是成本高，而且容易老化、有效期短。

针对以上防砂技术特点，研制开发出复合射孔防砂技术，它将射孔和防砂两个工艺过程一次施工完成，极大地简化施工程序，与其它防砂方法相比具有施工简单、节约资金的技术优势。

1 复合射孔防砂技术原理

复合射孔防砂技术是利用复合射孔弹在对套管射孔的过程中，将射孔与防砂作业同时完成。复合射孔弹内装有防砂材料，当聚能射孔弹起爆后，形成的高温、高压射流穿透套管在油层中射孔，形成射孔技术要求的孔眼形状。聚能射孔弹起爆瞬间，点燃射孔弹中主装药，其爆炸产物迅速膨胀，使射孔枪内部压力急剧升高，将防砂材料从枪管的射孔孔眼中推出，以不规则状交织压实并固定于打出的地层孔道中，形成一个防砂的遮挡层，完成防砂过程，射孔防砂工艺原理及防砂材料充填见图1。

2 防砂材料定位技术研究

复合射孔防砂技术的关键在于将送入孔道的防砂材料牢固地镶嵌于地层中，封堵住射孔孔道。通过防砂材料的选择、防砂材料的组成及制作工艺等优化试验研究来确保防砂材料在油层中的定位和固定，提高最终的防砂成功率。同时不应对油层套管造成新的破坏。根据各井地层的具体情况，防砂材料的大小和密度应该是可调的。

2.1 防砂材料的选择

防砂材料在井下既要承受一定的地层压力，还要耐地层流体的腐蚀等。因此筛选不锈钢丝作为防砂材料，主要对金属丝的形状、性质进行选择，以满足充填定位的需要。首先加工不同硬度和形状的四棱不锈钢丝，然后将其用模具成型，加工出不同大小和密度的颗粒。因为金属丝球具有多棱的特点，同时金属颗粒大小、密度不一样，钢丝硬度、形状也不同，从枪内喷出的速度也就不一样，因此相互补充，相互勾联性能更好。

2.2 支撑剂优选及装填方式优化设计

为了保证防砂材料定位后有足够的渗透率使油流通过，而且提高防砂效果。从支撑剂的材质和形状上选择多棱白钢块，由于多棱白钢颗粒有多个棱角，在火药的推动下高速运动，很容易与钢丝球穿插勾联在一起，因此形成的防砂塞强度较大，不易被推出。在支撑剂选用具有很高的耐蚀性，优良的塑性，易加工硬化的不锈钢。可以通过调节支撑剂的装填量，来形成不同数值的挡砂粒径，支撑剂的装填量可经过试验确定，。

3现场施工安全技术

目前，在现场施工应用中，判断射孔枪是否起爆，采取地面监测的判断办法，其缺点是如果射孔过程中起爆器、传爆管、导爆索等出现半爆、残爆现象时，无法判断射孔枪是否完成100%起爆，现场施工起枪中存在安全隐患。

为此在复合射孔防砂枪管柱底部设计连接一长延期尾声弹，它可以输出二靶声音信号。当现场监测到它的信号时，可以为判定射孔枪全部射孔，实现了复合射孔防砂技术安全实施。

5 现场应用

复合射孔防砂技术应用范围广泛，目前已形成150、140、127、102、89、73六种枪型，高、中、低、超低压四种参数的防砂配套产品。已在辽河油田稠油区块应用超过500井次，取得了良好的防砂生产效果。典型应用效果如下所示：

通过复合射孔防砂技术措施施工井与其临井对比可以明显看出：复合射孔防砂技术具有良好的防砂生产效果，而邻井均有不同程度的出砂现象，进行了检泵作业。

6 结论

1）复合射孔防砂技术是一种先期防砂技术，一次作业实现射孔与防砂两种工艺技术，有效降低了措施成本，而且井筒内无管柱，便于后期作业。

2）通过复合射孔防砂技术在辽河油田的典型应用效果可以得知：复合射孔防砂技术在稠油油藏具有良好的防砂生产效果，出砂检泵次数少。

3）通过设计长延期尾声弹，极大地提高了现场施工安全，实现了复合射孔防砂技术安全实施。

参考文献

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（作者单位：中国石油辽河油田钻采工艺研究院）