趙 凱， 李海濤， 溫麗娟， 廖小漫， 鄭 巍

(中國石油吐哈油田分公司鄯善采油廠)

老井側(cè)鉆能充分利用原井套管和地表設(shè)施對老油氣田進(jìn)一步開發(fā)挖潛，有效降低施工成本。對于低滲砂巖氣藏一般采用水力壓裂措施能夠有效提高單井產(chǎn)量。但在壓裂放噴期間，由于裂縫中的壓力梯度過大，裂縫還未完全閉合，支撐劑的壓實(shí)力降低或拖曳力增大，會(huì)導(dǎo)致支撐劑被壓裂液帶動(dòng)回流，如果流速過高支撐劑就會(huì)被攜帶至地面，表現(xiàn)為井口出砂，當(dāng)?shù)貙觾上蛩街鲬?yīng)力差值較大時(shí)，“短而寬”的壓裂縫因閉合速度較慢，支撐劑未被完全夾實(shí)，氣井轉(zhuǎn)入生產(chǎn)一段時(shí)間后，還會(huì)繼續(xù)出砂[1]。嚴(yán)重的出砂不僅會(huì)沖蝕炮眼附近套管，造成近井地帶套管損壞或者沙埋地層，還有可能在油管內(nèi)形成不穩(wěn)定沙拱導(dǎo)致節(jié)流，影響單井產(chǎn)量，更有甚者造成地面管線、井口設(shè)施設(shè)備損壞，引起安全事故[2]。因此砂巖儲(chǔ)層側(cè)鉆井水力壓裂后出砂問題具有相當(dāng)大的探索研究價(jià)值。

一、米側(cè)26井基本情況

米側(cè)26井隸屬于吐哈盆地米登氣田，是在原井筒基礎(chǔ)上側(cè)鉆生產(chǎn)井，所屬區(qū)塊為低孔、低滲氣藏，特別是在一些閉合應(yīng)力低 、結(jié)構(gòu)疏松或微裂縫較發(fā)育的砂巖層，儲(chǔ)層平均孔隙度11.3%，平均滲透率6.6 mD，砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要是孔隙型，局部發(fā)育少量的微裂縫和構(gòu)造縫。

該井在側(cè)鉆點(diǎn)2 606 m(見圖1)，采用懸掛小套管完鉆，套管懸掛器深度2 507～2 058.59 m，小套管內(nèi)徑84.23 mm(見表1)，側(cè)鉆段最大井斜10.42°，2017年5月6日經(jīng)噴砂壓裂改造西山窯組氣層(3 126～3 133 m)后投產(chǎn)，壓裂放噴后，自噴投產(chǎn)，井口取樣發(fā)現(xiàn)出砂，砂樣分析粒徑中值為91 μm，屬于細(xì)砂，為不影響正常生產(chǎn)，先后采取井下小油嘴控砂，地面高強(qiáng)度雙油嘴防砂以及井口分離器除砂措施，但出砂依然嚴(yán)重，對井口及集輸管線系統(tǒng)形成較大的安全隱患，后期作業(yè)驗(yàn)證砂面上升52.6 m。該井出砂不僅影響正常生產(chǎn)，而且對井口及集輸管線系統(tǒng)造成較大的安全隱患，因此必須采用更有效的井下防砂措施。

二、米側(cè)26井防砂技術(shù)思路及技術(shù)要點(diǎn)

1.側(cè)鉆井小套管礫石填充機(jī)械防砂工藝技術(shù)思路及難點(diǎn)

常見氣井防砂工藝技術(shù)基本分為三大類：砂拱防砂、機(jī)械防砂、化學(xué)防砂；其中礫石填充機(jī)械防砂方法具有施工作業(yè)簡單、成功率高、可靠性強(qiáng)、有效期長、儲(chǔ)層傷害低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[3]。

相對于常規(guī)礫石填充機(jī)械防砂，側(cè)鉆小套管礫石填充機(jī)械防砂主要有以下3方面難點(diǎn)：

(1)米側(cè)26側(cè)鉆完井下部懸掛內(nèi)徑為88.9 mm小套管完井，機(jī)械防砂需要配套專用小尺寸專用防砂工具[4]。

(2)受小套管懸掛器承壓及套管尺寸受限，充填礫石施工中存在竄層或者砂堵等風(fēng)險(xiǎn)[5]。

(3)管內(nèi)充填防砂加砂過程工序操作要求精細(xì)，需嚴(yán)格按時(shí)施工方案進(jìn)行并實(shí)時(shí)監(jiān)控填砂過程及砂比濃度的變化。鑒于此，考慮側(cè)鉆井防砂既要滿足小直徑套管施工的要求，同時(shí)也要達(dá)到防砂的目的。

圖1 米側(cè)26井身結(jié)構(gòu)示意圖

名稱規(guī)范鋼級壁厚/mm抗內(nèi)壓/MPa內(nèi)徑/mm深度/m水泥返深/m原井表套339．73J559．6518．8320．43171．55地面原井油套139．70N807．7253．4124．262932．061938側(cè)鉆尾管95．25TP110V5．517684．233246．222508特殊說明懸掛器：2507～2508．59m原井短套位置：2574．67～2579．50m；2715．16～2719．77m

2.小直徑防砂工具研制

滿足側(cè)鉆井礫石填充防砂，工具尺寸滿足小直徑套管要求，在滿足工具順利入井的同時(shí)實(shí)現(xiàn)填充砂礫。因此，一方面要求施工的順利進(jìn)行，另一方面則要求能夠有效的防止地層連續(xù)出砂。

2.1 小直徑循環(huán)充填工具

要實(shí)現(xiàn)礫石填充防砂，首先建立循環(huán)充填通道。在借鑒大套管防砂填充工具的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)特制循環(huán)填充工具M(jìn)INI-77(見圖2)，其設(shè)計(jì)特征主要為內(nèi)部設(shè)計(jì)“∞”型通道，即能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)空砂礫正循環(huán)充填，也能完成反循環(huán)對管柱的沖洗。主要組成部件由內(nèi)外部機(jī)構(gòu)組成，外部機(jī)構(gòu)分為中途座封機(jī)構(gòu)、打撈機(jī)構(gòu)、自鎖機(jī)構(gòu)，目的是確保工具安全入井和后期順利打撈；內(nèi)部機(jī)構(gòu)由環(huán)空密封機(jī)構(gòu)、充填轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和內(nèi)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)等組成，其主要功能是實(shí)現(xiàn)循環(huán)通道。該工具工作原理為：正打壓，環(huán)空密封機(jī)構(gòu)外部膠筒膨脹坐封，投球至內(nèi)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)打開內(nèi)部循環(huán)通道，實(shí)現(xiàn)正循環(huán)填砂。填砂至信號篩管至泵壓持續(xù)升高穩(wěn)定，充填轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)被打開，正循環(huán)通道關(guān)閉，結(jié)束填砂。反循環(huán)通道打開沖砂管柱，旋轉(zhuǎn)管柱丟手，起出工具中心管，在后期可通過對扣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)打撈。該工具實(shí)現(xiàn)密封與循環(huán)充填一體化，具有尺寸小、耐壓高、能夠建立正反循環(huán)、密封擋砂、工具脫手簡單、一趟管柱作業(yè)等特點(diǎn)，技術(shù)參數(shù)見表2。

圖2 特制循環(huán)填充工具——MINI-77

外徑/mm最小通徑/mm留井后最小通徑/mm工作壓差/MPa工作溫度/℃丟手方式77244035150正轉(zhuǎn)20圈以上

2.2 小直徑防砂篩管的選擇

在對米側(cè)26井砂樣分析的基礎(chǔ)上，滿足下入小尺寸防砂篩管強(qiáng)度和外徑，選擇外徑?75 mm擋砂精度為0.25～0.3 mm的繞絲篩管，采用全繞焊生產(chǎn)工藝，應(yīng)用梯形繞絲組在呈圓周式排列其形成不同尺寸的三種縫隙(見圖3)；采用鋼級不低于N80的API標(biāo)準(zhǔn)管保證強(qiáng)度，抗內(nèi)壓達(dá)到1 054 kg/cm2以上，保證連續(xù)整體性，并具備承受高壓力的性能，由于采取外小內(nèi)大的縫隙組合方式，可以實(shí)現(xiàn)篩管外部擋砂內(nèi)部沉沙 “自清潔”的特性。

圖3 ?75 mm防砂繞絲篩管防砂縫隙剖面圖

3.礫石充填機(jī)械防砂工藝設(shè)計(jì)

在充填礫石尺寸的選擇上，為了達(dá)到防砂效果，根據(jù)Saucier研究成果，結(jié)合國內(nèi)外所采用礫石的大小，均采用地層砂粒度中值的5～6倍，本井地層砂巖粒度為91 μm，為此優(yōu)化選擇20～40目石英砂，砂量為儲(chǔ)層環(huán)空體積的1.2倍(190 L)[6-7]。

為確保小直徑防砂工具入井順利并能確保正常防砂，首先在防砂管柱居中方面采取以下兩點(diǎn)措施：①在防砂管柱尾部接入小直徑油管旋轉(zhuǎn)扶正器保證實(shí)時(shí)居中，且同時(shí)能順利通過小套管懸掛器；②在防砂作業(yè)過程中利用油管打壓張開循環(huán)填充工具上部膠桶坐封保證防砂管柱頂部居中。其次現(xiàn)場按管柱設(shè)計(jì)實(shí)測丈量，限速(0.7 m/s)下入，防止中途出現(xiàn)頓鉆、溜鉆。施工過程中，臺階升壓打開MINI-77填充工具內(nèi)的“∞”型循環(huán)填充通道。為避免高壓填充出現(xiàn)砂堵和憋壓現(xiàn)象，循環(huán)壓力控制在6 MPa以內(nèi)、排量不大于500 L/min、砂比較常規(guī)循環(huán)礫石填充工藝下降58%[8]。正循環(huán)泵入攜砂液通過MINI-77循環(huán)填充通道在繞絲防砂管與套管環(huán)空中填入礫石；當(dāng)所填充礫石掩埋信號篩管后，正循環(huán)泵壓會(huì)驟升，保持泵壓壓實(shí)礫石，形成環(huán)空礫石和繞絲防砂管兩級擋砂屏障；而后大排量反循環(huán)洗井，洗出管柱內(nèi)多余礫石；最后起出井下作業(yè)管柱，完成丟手。從而實(shí)現(xiàn)防砂工具入井-礫石循環(huán)填充-完成丟手-起出管柱一趟作業(yè)，一定程度上縮短了作業(yè)周期，達(dá)到了小套管防砂的目的。

依據(jù)防砂工具的特性，米側(cè)26井循環(huán)充填防砂管柱設(shè)計(jì)從下到上依次為：?73 mm(平)絲堵+?73×80 mm油管旋轉(zhuǎn)扶正器+?73 mm(平)安全接頭+?75 mm(平)繞絲篩管+?73 mm(平)安全接頭+?75 mm(平)信號篩管+?73 mm(平)安全接頭+?60.3 mm(平)油管+MINI-77充填工具+?60.3 mm(平)油管+?73 mm(加)油管。

三、米側(cè)26井防砂實(shí)施效果

根據(jù)防砂工具組合設(shè)計(jì)，實(shí)測丈量、配好防砂管柱，下入井中平穩(wěn)無遇阻，嚴(yán)格控制施工參數(shù)[9](見表3)，施工過程中最高泵壓10 MPa，最大排量400 L/min，未出現(xiàn)憋壓砂堵現(xiàn)象，施工一次成功。

表3 米側(cè)26井現(xiàn)場施工參數(shù)

該井在2017年7月8日防砂施工后自噴投產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)至目前均無出砂，開井時(shí)率由防砂前的28%上升至100%，平日產(chǎn)氣量由前期0.3×104m3上升至4.3×104m3，防砂措施后效果顯著，目前日產(chǎn)氣穩(wěn)定在3.5×104m3，見圖4。

圖4 米側(cè)26井產(chǎn)氣量壓力變化曲線

四、結(jié)論

(1)針對米側(cè)26側(cè)鉆小直徑套管采用礫石填充機(jī)械防砂，研制的小直徑大通徑循環(huán)充填工具和小直徑繞絲篩管，配套礫石充填實(shí)現(xiàn)側(cè)鉆井小直徑套管的復(fù)合防砂，解決小井眼側(cè)鉆井防砂作業(yè)過程中存在的承壓低、竄層、易砂堵等系列問題。

(2)米側(cè)26井循環(huán)充填機(jī)械防砂是該油田首次在內(nèi)徑88.9 mm側(cè)鉆小井眼中的作業(yè)，施工難度大，工序把控要求高，現(xiàn)場操作精細(xì)，該井循環(huán)充填防砂作業(yè)一次性成功，防砂增氣的效果顯著，為類似井況進(jìn)行推廣應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

[1]楊川東．采氣工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[2]苗玉禮，李生莉，楊玉山，等．側(cè)鉆小套管井開采工藝中常見問題分析與對策[J]. 新疆石油天然氣,2017,13(3):39-42.

[3]王希玲，朱春明，康敬水，等．機(jī)械完井防砂方式優(yōu)選研究與應(yīng)用[J]. 新疆石油天然氣，2012,8(3):42-44.

[4]萬仁溥,羅英?。捎图夹g(shù)手冊-第七分冊防砂技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社,2000:7-14.

[5]董長銀，崔明月，彭建峰，等．氣田水平井防砂篩管類型優(yōu)選與精度優(yōu)化試驗(yàn)[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015,39(6):104-109．

[6]李璐，西爾艾力·買買提，張茹，等．防砂技術(shù)現(xiàn)狀及礫石充填防砂施工參數(shù)的優(yōu)化[J].新疆石油天然氣，2012(B03)：59-65．

[7]馮勝利，尉亞民，張啟漢，等．澀北氣田礫石充填防砂技術(shù)參數(shù)的求取[J]．天然氣工業(yè),2009, 29(7):89-91．

[8]吳學(xué)安，張永斌，羅鐘鳴，等．澀北氣田割縫篩管壓裂充填防砂工藝[J]．天然氣工業(yè)，2012,32(8):71-73．

[9]董長銀，李長印，扈福堂，等．油氣井防砂效果評價(jià)方法體系的研究及應(yīng)用[J]．油氣地質(zhì)與采收率,2009,16(1):104-105.