朱保華：小套管井高效防砂技術(shù)研究

朱保華 李鵬 鄒遠(yuǎn)北 王勤田 董雙平

摘 要：臨盤油田小套管井基本以內(nèi)徑88.3mm為主，側(cè)鉆井最小內(nèi)徑大部分為82.3mm，目前防砂有效期偏低，通過開展小套管井防砂提液技術(shù)研究，有效解決小套管井防砂施工困難、液量下降快、防砂有效期短的難題，同時具有后處理簡單，有效避免大修成本高等問題。

關(guān)鍵詞：小套管 留塞式充填防砂 環(huán)填防砂 側(cè)鉆井化學(xué)防砂

1.小套管井防砂存在問題：

1.1出砂儲層復(fù)雜

含油層系多、油層井段長、層薄、油水層間互層，非均質(zhì)性嚴(yán)重，泥質(zhì)含量高，防砂工藝選擇受到嚴(yán)重限制。

1.2防砂施工難度高

（1）施工摩阻高。

（2）井眼小，鉆塞工藝不完善;

（3）后期打撈困難;

（4）無法實(shí)施充填防砂，全局充填工具最小外徑為∮95mm。

2. 小套管井堵塞物分析及預(yù)處理工藝優(yōu)化

2.1臨盤出砂區(qū)塊的堵塞物成分分析

2.1.1粘土礦物成分分析

通過對臨盤區(qū)塊的粘土礦物進(jìn)行取樣分析，發(fā)現(xiàn)其成分主要為：伊/蒙混層47%、伊利石26%、高嶺石24%、綠泥石3%。含水上升后引發(fā)粘土膨脹，固相顆粒出現(xiàn)剝離，化學(xué)固砂效果差，濾砂管易堵塞。

2.1.2典型出砂區(qū)塊堵塞物成分分析

對盤二塊、盤40塊、唐莊、商河四個典型出砂區(qū)塊的防砂失效井篩管砂及沖出砂做成份分析。

2.2預(yù)處理工藝優(yōu)化

2.2.1酸化處理酸液優(yōu)選

針對臨盤通過對臨盤區(qū)塊的粘土礦物進(jìn)行取樣分析結(jié)果，其伊/蒙混層47%，開展了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，在溶蝕率相同的情況下，優(yōu)選多氫酸作為酸化段塞主體酸。

2.2.2地層預(yù)處理工藝優(yōu)化

針對不同區(qū)塊的主要堵塞原因，結(jié)合小套管防砂特點(diǎn)，優(yōu)化了不同的抑砂處理段塞。

3.機(jī)械式防砂工藝技術(shù)研究

臨盤采油廠因套損小套管治理和老井側(cè)鉆挖潛產(chǎn)生小套管油井423口，占比17.7%，常規(guī)的掛濾、化防無法完全滿足其防砂需求，主要存在充填施工摩阻高，管柱不配套，后期處理難度大;一般掛濾防砂，后期易堵塞。

3.1小套管充填防砂工具研究

3.1.1結(jié)構(gòu)組成

Φ82充填工具主要由丟手解封裝置、懸掛密封機(jī)構(gòu)、反洗機(jī)構(gòu)、填砂裝置組成。

3.1.3性能特點(diǎn)

（1）封隔壓力高，懸掛能力強(qiáng)，避免了施工過程中產(chǎn)生的高壓引起管柱的密封失效，導(dǎo)致防砂施工的失敗。

（2）不動管柱反洗井，確保了井筒內(nèi)多余砂及時反洗出井口，避免了管柱的堵塞以及卡管柱等施工安全風(fēng)險。

3.2易處理防砂篩管的研制

3.2.1 Φ73鎢鈷合金涂層等徑微縫管

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

針對精密微孔濾砂管內(nèi)通徑?。?8mm），易堵塞，后期處理困難，研制Φ73鎢鈷合金涂層等徑微縫管。

（2）技術(shù)特點(diǎn)：

濾砂管采取內(nèi)扣連接，無接箍，整體防砂管柱外徑一致，方便后期井筒套銑打撈;

內(nèi)通徑大（62mm），中心管內(nèi)積砂易被清除;

等離子割縫，濾砂管不易堵塞。

（3）參數(shù)優(yōu)化

運(yùn)用有限元模型建立N80材質(zhì)基管的微縫管應(yīng)力模型，通過模擬壓潰過程優(yōu)化鎢鈷合金涂層厚度為0.2mm，優(yōu)化縫長50mm、縫密度5條/周。

3.2.2高滲濾砂管

針對細(xì)粉砂、泥質(zhì)含量高的油層，配套高滲濾砂管，排出細(xì)粉砂，提高防砂效果。

（1）結(jié)構(gòu)組成

高滲濾砂管主要包括基管、預(yù)制填砂層、接頭。其中，預(yù)制擋砂層可根據(jù)地層砂粒徑進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化匹配，以提高防砂效果的適應(yīng)性。

（2）性能室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

制作了7種不同規(guī)格預(yù)制填砂層的濾砂管，進(jìn)行了滲流實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：7組不同規(guī)格高滲濾砂管（充填40/50目砂），滲透率：12.2～23.3um2，受濾砂管預(yù)制填砂層的配方及膠結(jié)方式有很大關(guān)系。出口含砂量均<3 ?，排出砂粒徑均<40μm，平均粒徑24.7μm。高滲濾砂管可排出細(xì)粉砂。

（3）濾砂管參數(shù)優(yōu)化

濾砂管外徑優(yōu)化

根據(jù)小套管套管尺寸，綜合考慮工具加工、施工安全方便、過流面積等因素，優(yōu)化濾砂管外徑為76mm。

濾砂管長度優(yōu)化

根據(jù)濾砂管最大長度、初彎曲撓曲線近似表達(dá)式機(jī)濾砂管長度與撓度的關(guān)系，經(jīng)過計算，L=1.13m。在斜井中，為了保證濾砂管的順利下入，避免防砂管柱彎折損壞，兼考慮加工等方面的便利，優(yōu)化濾砂管長度為1m。

4.小套管井化學(xué)防砂工藝技術(shù)研究

4.1覆膜砂優(yōu)選及性能評價實(shí)驗(yàn)研究

4.1.1覆膜砂防砂技術(shù)原理

針對常規(guī)耐覆膜砂在涂覆工藝、固結(jié)性能方面存在的不足，通過從涂覆工藝、涂覆材料選擇和改性以及涂覆層數(shù)的確定等方面的分析，確定采用目前比較先進(jìn)的熱法涂覆工藝，選用具有不同功能的涂覆材料，在石英砂表面從內(nèi)到外進(jìn)行可預(yù)固化層、可固化層和保護(hù)層進(jìn)行三層涂覆，提高支撐劑的抗破碎率、圓球度、固結(jié)和性能等。

4.1.2室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

（1）覆膜砂性能評價優(yōu)選

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)選固結(jié)強(qiáng)度、滲透率較高的新型樹脂砂作為高導(dǎo)流自固結(jié)充填材料。

（2）新型樹脂砂性能評價

新型樹脂砂其最終抗壓強(qiáng)度可達(dá)5.2MPa，滲透率14.6μm2，可建立高強(qiáng)高導(dǎo)擋砂屏障。

4.2留塞式化學(xué)充填防砂工藝研究

4.2.1工藝原理

在化學(xué)防砂材料優(yōu)選的基礎(chǔ)上，針對較厚油層，采用充填樹脂砂或者注入固砂劑的方式進(jìn)行化防?？尚纬奢^高強(qiáng)度的擋砂屏障，保證防砂效果。

而針對較薄油層（≤5m），可采用塞式化學(xué)充填的方式。在井筒內(nèi)留塞，可進(jìn)一步提高擋砂屏障強(qiáng)度。

4.2.2參數(shù)優(yōu)化：

通過建立小井眼井滲流通道與充填留塞數(shù)學(xué)模擬，優(yōu)化了塞式充填防砂參數(shù)，主要包括：

砂面位置：射孔段底界30m;砂比：5-30%，泵壓：≤5MPa。

沉砂時間：5-10min

頂替液用量：清水， ≤油管容積;侯凝時間：24h以上

鉆塞位置：射孔層段頂界1m的位置。

4.2.3適應(yīng)井況：

可用于4in（內(nèi)徑88mm）套管井，薄油層（≤5m）井的防砂工藝中。

5.結(jié)論

（1）針對臨盤小套管井出砂儲層特點(diǎn)，優(yōu)選了酸化處理主體酸液類型及配方，泥漿溶蝕率≥50%、返排率≥75%，提高解堵效果。

（2）針對井眼尺寸小的側(cè)鉆小套管井，開展小直徑循環(huán)充填防砂工具、高強(qiáng)度易處理等徑微縫管，配套高滲透濾砂管防砂工藝，能滿足小套管井防砂需求，解決了篩管易堵塞的難題。

（3）創(chuàng)新研發(fā)留塞式化學(xué)充填防砂工藝，可形成具有較高膠結(jié)強(qiáng)度及滲透率的擋砂柱塞。

（4）開展了小套管井防砂技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用并進(jìn)行了效果跟蹤分析，措施后日液比停產(chǎn)前提高了78.4%，為后期進(jìn)一步開展技術(shù)優(yōu)化及現(xiàn)場應(yīng)用提供了技術(shù)借鑒。

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