劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

水平井礫石充填完井技術(shù)研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

目前的完井施工作業(yè)中，很大一部分水平井采用裸眼完井，這樣大大提高了油層的滲透率，同時(shí)節(jié)省了油層套管，降低了施工成本。在進(jìn)行裸眼水平井完井過程中，礫石充填被廣泛應(yīng)用，不僅能形成擋砂屏障，同時(shí)防止裸眼井壁坍塌。本文對(duì)裸眼水平井礫石充填完井技術(shù)進(jìn)行了分析，對(duì)當(dāng)前常用礫石充填技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比研究總結(jié)，對(duì)裸眼水平井礫石充填完井技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有指導(dǎo)意義。

裸眼；水平井；完井；研究

當(dāng)今許多油田的地質(zhì)情況復(fù)雜，特別是巖石膠結(jié)疏松的油層在生產(chǎn)一段時(shí)間后非常容易出砂［1］。油層被鉆開之后，地層中的粉塵砂、細(xì)砂就會(huì)在流體壓力的作用下隨流體一起進(jìn)入井筒。如果進(jìn)行大泵強(qiáng)采作業(yè)，同時(shí)保持較大流體流量的情況下進(jìn)行礫石充填完井作業(yè)難度很大，作業(yè)成本很高，可能高達(dá)百萬元，如果施工效果不好或者施工失敗的話還要采取一些后期處理方案，作業(yè)成本更是高不可估，所以油田公司每次礫石充填完井作業(yè)都必須精密規(guī)劃，選擇可靠的完井方式和作業(yè)隊(duì)伍。對(duì)于巖石膠結(jié)疏松的裸眼水平井應(yīng)更加重視。

1 現(xiàn)有技術(shù)分析研究

不同地層的出砂程度與巖石的膠結(jié)強(qiáng)度、地層流體的性質(zhì)、地質(zhì)應(yīng)力以及不合理的油田開發(fā)開采方式有關(guān)。油層出砂對(duì)井下工具和地面設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一系列的重大危害，如油層出砂隨流體被泵送到地面，在此過程中，砂子對(duì)井下工具和地面設(shè)備造成了極大的磨損傷害。特別是一些葉輪導(dǎo)輪等流體泵送設(shè)備損傷更為嚴(yán)重。油層出砂還會(huì)造成管柱偏磨，最終使管柱報(bào)廢。對(duì)應(yīng)出砂嚴(yán)重的油井，如果采取補(bǔ)救的施工成本大于油井本身的經(jīng)濟(jì)效益，則只能放棄出砂油井。

多年來，油田公司一直在研究各種防砂完井工藝和井下工具，減少油層出砂對(duì)油井造成的傷害。目前常用的油井防砂完井方法主要是開采出砂層位下部的油藏，對(duì)疏松部分進(jìn)行礫石充填加固，對(duì)于要射孔的層段進(jìn)行不同時(shí)期不同部位射孔。同時(shí)將擠壓充填和循環(huán)充填相結(jié)合。擠壓充填是在地面用壓裂車泵入攜砂液和礫石，當(dāng)壓力逐漸升高達(dá)到地層的破裂壓力時(shí)，利用高壓將地層壓開，地層中就會(huì)形成很多條網(wǎng)狀的縱橫交錯(cuò)的裂縫。被壓開的地層裂縫一般沿著巖石最容易被壓開的方向延伸。此時(shí)攜砂液進(jìn)入裂縫中，當(dāng)?shù)孛嫘箟簳r(shí)，攜砂液中的礫石將裂縫支撐起來，實(shí)現(xiàn)較大的地層滲透率，增加油井產(chǎn)量?，F(xiàn)場(chǎng)施工中用到的礫石一般是具有遇水反應(yīng)的膠結(jié)砂或者高強(qiáng)度的陶粒，礫石尺度的選擇依據(jù)篩管縫尺寸和地層出砂情況而定。在礫石擠壓充填作業(yè)中，裂縫的最遠(yuǎn)處先被充填滿，隨著泵入攜砂液和礫石的增加，裂縫的長(zhǎng)度不再改變，裂縫寬度開始變大。礫石從裂縫的遠(yuǎn)端向井眼附近逐漸填充，最終在井眼附近產(chǎn)生了多條長(zhǎng)而寬的裂縫，大大提高油層滲透率。

目前油田公司常用的裸眼水平井完井方式有獨(dú)立篩管完井、管內(nèi)礫石循環(huán)充填完井、管外礫石擠壓充填完井等方式。很多公司降低井底流體流量以此降低出砂量的做法嚴(yán)重影響了油井的產(chǎn)量。現(xiàn)在的大部分油井鉆井作業(yè)施工成本居高不下，降低產(chǎn)量的做法直接降低了經(jīng)濟(jì)效益。通過定向射孔技術(shù)射開特定油層的做法和不同時(shí)期射開不同油層的做法能有目的地對(duì)油層出砂情況進(jìn)行控制，減少地層出砂。

2 礫石充填完井技術(shù)分析

在常用的防砂完井方法中，礫石充填的防砂效果較為明顯。這種防砂完井方式將篩管下入裸眼油層段，充填采用的礫石尺寸通過對(duì)地層砂進(jìn)行篩選和選用的篩管尺寸而定。礫石隨攜砂液從充填工具的充填孔噴出，一部分進(jìn)入地層，一部分進(jìn)入裸眼或套管與篩管之間的環(huán)空內(nèi)，最終礫石由于篩管的阻擋留在環(huán)空內(nèi)，攜砂液從篩管的縫隙中流出，最終返排到地面。通過定向或選擇不同時(shí)間對(duì)需要射孔的地層進(jìn)行射孔避免了地層的大量出砂。先對(duì)套管進(jìn)行注水泥固井作業(yè)再射孔的防砂能對(duì)很大一部分疏松地層進(jìn)行隔離。在套管內(nèi)下入篩管，對(duì)套管和篩管的環(huán)空進(jìn)行礫石充填完井方式是對(duì)疏松薄油藏、巖層膠結(jié)差產(chǎn)層的有效方法。如果對(duì)套管外的油層采取擠壓充填礫石則會(huì)大大增加油層的滲透率，起到增加油井產(chǎn)量的作用。同時(shí)擠壓到套管外的礫石層又形成了一道擋砂屏障，有效減少地層砂進(jìn)入井筒。套管外擠壓充填完井工藝對(duì)于那些地層砂分選性差以及滲透率較低的油層防砂和增產(chǎn)效果尤為明顯。

對(duì)于地層出砂分選性好的裸眼水平井，可直接采用獨(dú)立篩管完井方式。對(duì)于那些地層砂分選性差同時(shí)油層滲透率導(dǎo)流能力差的油層，非常有必要采擠壓礫石充填的方法進(jìn)行防砂完井，這樣可以大大增加油井的產(chǎn)量和油井的開采時(shí)間，增加油田公司的經(jīng)濟(jì)效益。

通過以上分析可以知道，礫石充填防砂完井工藝施工成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于獨(dú)立篩管完井，所以在有些油田區(qū)塊地質(zhì)情況允許使用獨(dú)立篩管完井時(shí)盡量采取該工藝。礫石充填完井中的礫石起到了加固的作用，相比獨(dú)立篩管完井，二者初期產(chǎn)量差別不大，隨著油井的開采，獨(dú)立篩管最終會(huì)被砂子堵塞降低油井產(chǎn)量，而礫石充填防砂完井的生產(chǎn)效果相對(duì)穩(wěn)定。

目前越來越多的油田采用礫石充填防砂完井工藝，在防止出砂的同時(shí)還起到了加固地層防止篩管變形堵塞的效果。充填礫石的粒徑和圓度對(duì)穩(wěn)固地層、防止出砂至關(guān)重要。在鉆井和注水泥固井結(jié)束后在地層和套管或者井眼中會(huì)殘留一些鉆井液或其它殘?jiān)?，這些都對(duì)油層的滲透率產(chǎn)生一定影響。礫石充填完井初期，攜砂液的影響會(huì)使地層的產(chǎn)量不高，生產(chǎn)一段時(shí)間后則會(huì)體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語

礫石充填完井技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，在工藝和工具、攜砂液、礫石等各個(gè)方面的研究都取得了較大的成果，這些都使得礫石充填完井技術(shù)的防砂和增產(chǎn)效果更為明顯。施工形式主要以管內(nèi)礫石循環(huán)充填和管外礫石擠壓充填為主。建議每次新井（文章題目：水平井礫石充填完井技術(shù)研究）施工前都要參考附近老井的施工記錄和施工效果，采取可靠的礫石充填完井方式，盡量避免或降低以后的修井作業(yè)。隨著深海油田的開發(fā)，在未來研究更多適合深海油井的完井方式也勢(shì)在必行。同時(shí)，為保證礫石充填的施工順利和施工效果，對(duì)油層地質(zhì)情況、礫石充填工具的深入研究也是非常有必要的。

［1］楊力.華港104平1疏松砂巖水平井鉆完井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2010，32（6）：28-30.