摘 要：渤海SZ油田儲層屬于典型的高孔高滲疏松砂巖油藏，原油粘度較大，生產(chǎn)過程中地層易出砂。水平井裸眼礫石充填既能改善井底徑向流動，保持較大滲透性，維持油井高產(chǎn)能；又能穩(wěn)定支撐井壁，長期有效防砂。文章分析了水平井裸眼礫石充填的技術(shù)要求，介紹了CS-AP型先進(jìn)水平井裸眼礫石充填工具的組成及作用，并以其在該油田某井中的實(shí)際應(yīng)用為例，詳細(xì)展示了其良好的使用效果。

關(guān)鍵詞：水平井；裸眼礫石充填；優(yōu)質(zhì)篩管；防砂

SZ油田處于渤海遼東灣海域，東營組下段為其主要儲集層，儲層砂巖疏松且原有粘度較大，油田開發(fā)過程中出砂問題突出[1]。針對這種情況，相關(guān)學(xué)者提出適度出砂，排出孔喉橋堵主要微粒源（直徑小于39μm）可顯著改善地層滲透率，有利于提高油井產(chǎn)量[2]，但前提是井底防砂措施得當(dāng)，既允許微小地層砂排出，又能有效阻擋尺寸較大砂礫。近年來水平井裸眼礫石充填技術(shù)不斷完善，應(yīng)用范圍不斷拓寬，是針對弱膠結(jié)易出砂地層水平井的主要防砂技術(shù)。渤海SZ油田采用貝克休斯公司CS-AP型裸眼礫石充填系統(tǒng)，在多口井中成功實(shí)施水平井裸眼優(yōu)質(zhì)篩管礫石充填作業(yè)，投產(chǎn)后生產(chǎn)情況良好。

1 優(yōu)質(zhì)篩管礫石充填技術(shù)要求和過程

優(yōu)質(zhì)篩管礫石充填防砂技術(shù)是在繞絲篩管礫石充填防砂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種更新技術(shù)，它綜合了優(yōu)質(zhì)篩管和礫石充填的優(yōu)點(diǎn)，篩管周圍的礫石壓實(shí)帶能夠起到穩(wěn)定井壁，阻擋部分地層砂的作用，該技術(shù)適用于泥質(zhì)含量比較高的疏松砂巖油藏。

1.1 礫石充填過程

水平井裸眼礫石充填采用循環(huán)充填方式，即井內(nèi)壓力保持在地層破裂壓力以下，環(huán)空保持全開進(jìn)行充填。如果在防砂施工過程中，泵壓超過地層破裂壓力，會導(dǎo)致地層破裂，引起嚴(yán)重漏失，過早出現(xiàn)橋堵，或出現(xiàn)“無底洞”，導(dǎo)致充填失敗。為提高礫石充填作業(yè)的成功率，裸眼井段必須使用專門的鉆井液，必須采用鹽水完井液和特選化學(xué)劑高速循環(huán)，徹底清洗井眼，井壁上只留下完整的泥餅，且充填過程中始終維持正壓差，進(jìn)一步保證井壁穩(wěn)定和維護(hù)泥餅。完整的泥餅對于降低充填過程中的濾失，維持井壁和流體循環(huán)穩(wěn)定至關(guān)重要。水平井礫石充填過程一般分為α波和β波兩個(gè)充填階段。α波充填即水平井筒底部的“平衡堤”正向充填。礫石砂漿進(jìn)入水平井筒后，由于流速降低，部分礫石顆粒在篩管-井壁環(huán)空底部沉積，沉積床前沿不斷向前推進(jìn)，直至達(dá)到水平段趾端，或沉積床頂部并接觸到井筒上壁。β波充填即在水平井末端，由沉積床頂部向水平井根部的反向充填。α波覆蓋50%～70%篩管與裸眼之間的環(huán)空部分，β波從井底返回到充填孔，完成剩余部分的充填，由于β波時(shí)摩阻增加，會造成泵壓逐漸增加，形成β波。

1.2 施工參數(shù)影響

優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)目的是優(yōu)化組合施工參數(shù)，避免提前堵塞，使充填過程穩(wěn)定安全并達(dá)到100%的充填，同時(shí)保持α波充填過程的穩(wěn)定和安全。因此只用充填率并不能全面評價(jià)不同參數(shù)組合的優(yōu)劣。α波充填過程是否安全穩(wěn)定可采用最終砂床平衡高度指標(biāo)來評價(jià)。最終充填前沿床高度越高，則提前堵塞的危害性越大；相反，如果最終砂床高度過低，則說明α波充填過程難以形成穩(wěn)定的平衡砂床，會導(dǎo)致β波充填過程達(dá)不到密實(shí)充填效果。因此，最終砂床高度太高或太低都意味著較差的充填效果。影響水平井裸眼礫石充填作業(yè)成功率的施工參數(shù)主要包括砂漿排量、攜砂比、攜砂液粘度、沖管篩管徑比和濾失強(qiáng)度等[3]。砂漿排量對充填作業(yè)有著關(guān)鍵性影響，設(shè)計(jì)的排量既要能保證攜砂液把礫石帶至井底，并盡量避免過早橋堵，尤其是在長水平段條件??；還要將裸眼地層的承壓能力，以及地面設(shè)備工作能力等眾多因素納入考慮。充填指標(biāo)隨砂漿排量的增加而增大，到達(dá)某一臨界值后趨于平緩。最佳充填排量應(yīng)高于該臨界值。當(dāng)攜砂比高于某臨界值時(shí)，充填指標(biāo)急劇降低。因此，低攜砂比可得到較好的充填效果。但為了縮短施工時(shí)間，減小液體對油層的污染，在保證充填效果的前提下，應(yīng)盡量使用相對較高的攜砂比。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場實(shí)踐表明：與高粘度的膠液相比，采用低粘度的鹽水作為攜砂液的充填效果和壓實(shí)程度較好，不易留下空洞，且儲層保護(hù)作用較好，能最大限度保持充填井段的原始滲透率[4]。

2 CS-AP裸眼礫石充填系統(tǒng)

CS-AP裸眼礫石充填工具可分為防砂外管柱和內(nèi)管柱服務(wù)工具兩部分，前者主要由頂部封隔器、充填總成、負(fù)荷指示接箍等，后者包括相應(yīng)座封工具、充填轉(zhuǎn)換工具、防抽吸工具、移位工具以及負(fù)荷顯示定位工具等部分。

優(yōu)質(zhì)篩管是一種金屬綿蠕動濾砂管，以金屬纖維做過濾材料，大量的金屬纖維堆積，從微觀上看，有范德瓦爾斯相互作用力、接觸靜電吸引力、剩余電荷吸引力、液體橋四種力作用在細(xì)小的砂粒上，在不同條件下其中的一種力起主要作用。優(yōu)質(zhì)篩管的縫隙大小與纖維的堆集緊密程度有關(guān)，纖維堆集越緊密，纖維間逢隙就越小，其吸附力也就越大。優(yōu)質(zhì)篩管防砂其主要原理就是利用這一縫隙擋砂，通過控制金屬纖維間縫隙大小達(dá)到防砂之目的。

3 應(yīng)用實(shí)例

渤海SZ油田XX水平井，水平井眼尺寸215.9mm（81/2\"），井深2289m，垂深1489.13m，水平段長度269m，目的層位東二下2油組12小層。采用下入外徑139.7mm（51/2\"）、內(nèi)徑118.6mm（4.67\"），77、88、99孔梯級優(yōu)質(zhì)篩管，篩管防砂效果相當(dāng)于充填20/40目礫石的防砂效果，延長油田開發(fā)周期，延緩底水錐進(jìn)，提高采收率。礫石充填采用20/40目人工陶粒，沖管篩管內(nèi)徑比0.72，優(yōu)化頂替效果和充填能力。利用密度1.08kg/dm3的KCl鹽水作為攜砂液進(jìn)行礫石充填完井?，F(xiàn)場設(shè)計(jì)地面泵注排量6.0bpm，混砂比0.5ppa，環(huán)空返速5.20bpm。礫石充填的前后兩個(gè)階段非常明顯，并且地面充填壓力始終控制在破裂壓力之下。充填質(zhì)量評價(jià)顯示，該水平井計(jì)算充填砂量23316lbs，實(shí)際充填砂量23409lbs，充填效率100%。累計(jì)泵入20/40目陶粒25058lbs后停止加砂，頂替25bbl后流量5.2bpm時(shí)，出現(xiàn)脫砂壓力1950psi。反循環(huán)處管柱內(nèi)多余的陶粒后，上提管柱并實(shí)現(xiàn)旁通轉(zhuǎn)換正替1.03g/cm3工作液+破膠劑，浸泡破膠，再正循環(huán)1.03g/cm3工作液將破膠劑替出井筒并回收，大排量沖洗篩管內(nèi)壁直至返出干凈工作液。相比較常規(guī)的先取出服務(wù)工具再下破膠管柱程序，節(jié)省作業(yè)時(shí)間12h。

4 認(rèn)識建議

（1）在整個(gè)施工過程中只要保持井筒液面，就始終能對裸眼段施加一定的正壓保持井壁穩(wěn)定（泥巖段水化垮塌除外）。CS-AP礫石充填防砂工具一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)施工過程中始終能對裸眼段施加一定的正壓力，服務(wù)工具上的旁通孔與封隔器和充填滑套密封筒相對位置的變化始終保持在環(huán)空或鉆桿內(nèi)上下溝通，從而保證液柱壓力作用在井底。

（2）水平裸眼井礫石充填的整個(gè)過程必須在不壓裂地層的前提條件下進(jìn)行。如果在防砂施工時(shí)，泵壓超過地層破裂壓力，會導(dǎo)致地層嚴(yán)重漏失，過早出現(xiàn)橋堵，或出現(xiàn)“無底洞“，導(dǎo)致充填失敗。

（3）水平井裸眼礫石充填應(yīng)防止砂橋的形成且控制砂丘比（0.65～0.85），同時(shí)還應(yīng)控制地層漏失量，宜小于或者等于充填排量的20%。

參考文獻(xiàn)

[1]曾祥林，何冠軍，孫福街，等.SZ36-1油藏出砂對滲透率影響及出砂規(guī)律實(shí)驗(yàn)?zāi)M[J].石油勘探與開發(fā)，2006，32（6）：105-108.

[2]周守為，孫福街，曾祥林，等.稠油油藏分支水平井適度出砂開發(fā)技術(shù)[J].石油勘探與開發(fā)，2008，35（5）：630-635.

[3]MichaelJE.油氣井建井工程：鉆井，油井完井[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[4]郭美華，廖前華，吳偉.渤中34-1油田水平井裸眼礫石充填防砂技術(shù)應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010（1）：339-342.

[5]傅文偉，張吉江，王明沖.新型裸眼礫石充填工具在海上邊際油田的應(yīng)用[J].石油礦場機(jī)械，2010，39（5）：46-49.

作者簡介：譚紹栩，男，助理工程師，畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)監(jiān)督工作。