韓 成，方達科，韋龍貴，許發(fā)賓，陳 力

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司)

南海西部D氣田出砂嚴重，依據出砂預測結果及前期開發(fā)經驗，新增三口長水平調整井均采用裸眼礫石充填防砂完井。長水平井裸眼礫石充填作業(yè)主要面臨著儲層開發(fā)層位淺，破裂壓力低，充填壓力極易超過破裂壓力。另外，由于水平段長、井眼軌跡復雜，防砂篩管下入摩阻大;儲層壓力衰竭，漏失風險大，進一步增大長水平井裸眼礫石充填作業(yè)難度?，F場施工通過優(yōu)化鉆井液潤滑性能及防砂篩管送入管柱組合，使用超低密度陶粒充填液及高導流性優(yōu)質篩管，配合使用高承壓、易返排的完井液，形成了一套海上淺層壓力衰竭儲層長水平井裸眼礫石充填防砂技術系列?，F場三口長水平調整井應用該技術系列均順利完成礫石充填作業(yè)，充填率均超過100%，該技術系列可為其他油田壓力衰竭儲層超長水平井裸眼礫石充填提供技術參考。

一、礫石充填作業(yè)難點

1．水平段長，防砂篩管下入摩阻大

D氣田開發(fā)井井身結構一般為?762．0 mm隔水導管+?444．5 mm井眼/?339．7 mm套管+?311．2 mm井眼/?244．5 mm套管+?215．9 mm井眼，其中?215．9 mm井眼為水平段。三口調整井實鉆情況如表1所示，水平段裸眼礫石充填長度均超過800 m，D3H井水平段礫石充填長度達到了1 104 m。另外部分井在?215．9 mm井眼實鉆過程中鉆遇泥巖，為提高儲層鉆遇率，頻繁調整井眼軌跡，部分井段狗腿度變化較大，井斜角達到95．5°。水平井防砂篩管下入過程中，防砂篩管有效懸重會顯著降低，遇阻風險大;另一方面，長水平井井眼軌跡復雜，拐點多，防砂篩管管柱易在狗腿大的井段自鎖，最終下不到位［1］。

2．儲層垂深淺，礫石充填壓力窗口小

由表1可知，三口長水平調整井垂深在1 350 m左右，開發(fā)層位較淺，地層疏松，地層破裂壓力低。根據前期地漏試驗情況，儲層地層破裂壓力系數在1．37～1．50之間。圖1為某防砂服務公司專業(yè)軟件模擬常規(guī)陶粒(密度1．50 g/cm3)充填液的充填曲線，且選取地層破裂壓力系數上限1．50，由模擬結果可知，在750 L/min低泵速條件下，β波充填過程中，井底壓力已經超過地層破裂壓力。淺層疏松地層長水平井裸眼礫石充填參數控制稍有不當，充填時壓力極易超過地層破裂壓力，導致井漏發(fā)生，造成礫石充填提前脫砂，充填失?。?］。因此，如何保證淺層長水平井裸眼礫石充填作業(yè)過程中充填壓力低于破裂壓力是主要解決的問題。

表1D氣田三口調整井實鉆井眼情況

圖1軟件模擬的礫石充填曲線

3．壓力衰竭，儲層保護困難

D氣田前期開發(fā)過程中，鉆井井漏頻發(fā)，超過30%的井發(fā)生井漏，并且漏速大、漏失量大，井漏導致儲層傷害嚴重，表皮系數最高達到127。經過長期的開發(fā)，儲層均存在不同程度的壓力衰竭，地層壓力系數最低衰竭至0．35，壓力衰竭進一步加劇井漏，并且儲層具有低滲特點，一旦發(fā)生漏失，容易發(fā)生水鎖效應，導致嚴重的儲層傷害。

二、技術對策

1．優(yōu)化防砂送入管柱結構保證順利下入

水平井水平裸眼段越長，地層對防砂管柱的摩擦阻力越大，為保住防砂管柱下入到位，克服地層對管柱的摩擦阻力，防砂送入管柱串需組合一定長度的加重鉆桿。另一方面，由于三口井裸眼段井眼軌跡復雜，局部狗腿度較大，加重鉆桿剛性大，加重鉆桿配置越長，容易導致管柱自鎖，因此需要優(yōu)化加重鉆桿配置長度［3］。

使用Wellplan軟件對防砂管柱組合進行模擬計算，優(yōu)化加重鉆桿長度為600 m，優(yōu)化的管柱下放懸重加上頂驅的重量可以克服地層對管柱所受摩阻?，F場加重鉆桿配置在轉盤面以下600 m左右，三口井此深度井斜均為25°左右，這樣既發(fā)揮加重鉆桿的加重作用，同時保證了加重鉆桿配置在管柱中性點深度之上，具備應對復雜情況的處理能力。最終優(yōu)化后防砂送入管柱組合:防砂篩管組合(包括沖管)+變扣+?139．7 mm鉆桿+?139．7 mm加重鉆桿20柱(約600 m)+?139．7 mm短鉆桿。

2．優(yōu)化鉆井液潤滑性能減小篩管下入摩阻

在防砂篩管下入前優(yōu)化調整井內無固相鉆井液潤滑性能，由于海上作業(yè)環(huán)保要求高，加入環(huán)保型聚合醇JLXB及水包油乳液型潤滑劑Greenlube。由于儲層溫度高于聚合醇JLXB濁點溫度，聚合醇變成油溶性物質，可吸附在濾餅和金屬表面形成憎水性膜，從而降低摩擦因數，水包油乳液型潤滑劑Greenlube加入進一步降低鉆井液潤滑性能［4－5］。表2為三口井鉆井完鉆后起鉆及完井下防砂篩管到位后測量管柱的上提下放懸重及由Wellplan軟件反算出來的摩阻系數，由表2可知，調整鉆井液性能后，管柱與套管及裸眼地層見的摩阻系數較低，均在0．30左右，可見鉆井液潤滑性能較優(yōu)，保證管柱順利下入到位。

表2三口井下防砂篩管過程中上提下放懸重測試情況

3．使用低密度陶粒降低充填壓力

D氣田儲層段埋深淺，地層破裂壓力低，在長水平井裸眼礫石過程中，若使用常規(guī)陶粒配置的礫石充填液密度大，黏度也較大，充填壓力容易超過D氣田儲層地層破裂壓力，保證充填壓力低于破裂壓力是淺層長水平井裸眼礫石充填作業(yè)成功的關鍵。為實現安全礫石充填，現場優(yōu)選低密度1．10 g/cm3充填陶粒，顯著低于常規(guī)陶粒密度，可極大地降低礫石充填液密度，支撐劑運移性能大大提高，降低水平井礫石充填過程中的泵注壓力。同時低密度陶粒在35MPa條件下，破碎率僅為1．7%，同時滿足防砂礫石的強度性能要求．

4．使用高導流性優(yōu)質篩管降低充填壓力

防砂篩管采用高導流性能優(yōu)質篩管，該篩管由外保護套、過濾套、內保護套和開孔基管組成。外過流保護套管壁上槽形橋的90°側向開縫，如圖2所示，使篩管具有很好的抗沖蝕及防堵塞能力。內保護套采用橋式結構，環(huán)空泄流面積大，過濾面積達到0．512 m2/m，顯著高于一般篩管的過濾面積，同事具有改變油流通道，可有效礫石充填防止篩管堵塞;過濾套筒與基管留有一定的環(huán)形空間，保證了整根篩管的高滲透性能，也可有效降低水平井礫石充填過程中的泵注壓力。

圖2高導流性能優(yōu)質篩管示意圖

5．優(yōu)化沖篩比保證充填效率

沖篩比選擇對于礫石充填效率具有重要作用，研究表明，沖篩比在0．6～0．8時，充填效率可以超過95%。篩管直徑的設計原則是既要盡可能加大直徑以增加過流面積，又要在井眼或套管與篩管之間留出足夠的環(huán)形空間，以保證充填層具有良好的擋砂能力和穩(wěn)定性。D氣田水平井?215．9 mm裸眼根據設計原則選擇?139．7 mm篩管。沖管尺寸選擇也很重要，沖篩比提高，沖管與篩管之間的環(huán)空過流面積變小，篩管與沖管環(huán)空內液流的流動阻力增大，迫使攜砂液盡量在篩管與套管的環(huán)空內運動，從而不斷沖刷“砂丘”使之向下延伸，把礫石送到井底，完成充填［6－7］，現場為保證沖篩比在0．6～0．8，沖管尺寸選擇為?101．6 mm。

6．優(yōu)化完井液屏蔽暫堵性能保護儲層

由于儲層為壓力衰竭儲層，充填過程中容易導致漏失傷害儲層，要求完井液具有良好的堵漏能力，同時又要求后期容易破膠，不影響儲層產能釋放。對前期使用的無固相完井液進行改良，基于D90暫堵理論基礎，根據地層孔喉，利用顆粒級配軟件，優(yōu)選碳酸鈣Ezcarb及可酸溶的環(huán)境友好型高效封堵劑Greenseal，進一步增強其屏蔽暫堵性能。室內在26 MPa壓力下測定巖心120 min內的改量后無固相完井液的濾失量只有5．2 mL，可見優(yōu)化后的無固相完井液具有良好的屏蔽暫堵性。同時室內考察了優(yōu)化后的無固相完井液的破膠能力，如圖3所示，使用4%PF－JPC破膠液能夠有效清除濾餅，濾餅光潔，經過計算破膠率達到98．22%。

圖3室內模擬濾餅破膠前后情況

同時選取了三塊巖心，測試了優(yōu)化后的無固相完井液儲層保護性能，實驗結果如表3所示，由表3可知，優(yōu)化后的無固相完井液傷害巖心的滲透率恢復值在85%以上，說明優(yōu)化后的無固相完井液儲層保護性能強。

表3優(yōu)化后的無固相完井液儲層保護性能評價

三、現場施工

1．施工步驟

(1)按照要求下入防砂篩管及沖管組合。管柱組合:FX154浮鞋+?139．7 mm盲管短節(jié)+MTB101防液鎖密封筒+?139．7 mm篩管+?139．7 mm盲管。

下入最后一根?139．7 mm盲管后，下入沖管:MGB101A插入密封+定位接頭+?101．6 mm沖管+沖管短節(jié)，然后接FS214－152水平井頂部封隔器及充填總成。

(2)連接防砂篩管送入管柱，下放管柱，每下入300 m接頂驅打通循環(huán)，下到一定深度后接600 m左右的?139．7 mm加重鉆桿。進入裸眼段后，控制下放速度。送入到位后，替入完井液，頂替出裸眼段鉆井液。

(3)投球座封頂部封隔器，然后經過驗掛、丟手、驗封等過程后，上提工具，標記充填位置及反循環(huán)位置，在反循環(huán)位置，正循環(huán)完井液替出井筒內鉆井液。

(4)激活防抽吸閥、驗證防抽吸閥關閉后用地面防砂設備進行正循環(huán)測試，同時打開萬能防噴器。

(5)礫石充填作業(yè)。砂比:0．5，泵速:960L/min，充填液比重:1．09 g/cm3。

(6)礫石充填達到設計砂量，上提反循環(huán)位置洗丼，激活分流滑套，正替破膠液及完井液，起出充填服務工具，結束作業(yè)。

2．施工效果

三口井礫石充填作業(yè)均順利完成，無復雜事故發(fā)生，充填率均超過100%，淸噴測試新建產能92.97×104m3/d，單井均超配產，整體超配產16.21%。其中D3H井實鉆水平段長度為1 104 m，創(chuàng)造了國內海上水平井裸眼礫石充填最長長度記錄。

D3H井裸眼根部破裂壓力為21．0 MPa，充填液密度為1．10 g/cm3，充填砂比為0．5，裸眼根部的靜液柱壓力為14．3 MPa，井口作業(yè)壓力最大為6.7 MPa。充填過程中嚴格控制充填壓差，充填排量為960 L/min，經過12 h施工，最終脫砂壓力為6．6 MPa，充填效率達116%。X3H井充填曲線如圖4所示，充填過程泵壓穩(wěn)定，返出一直保持著10%，說明無井漏發(fā)生，改良型PRD鉆井液濾餅承壓及抗沖刷性能滿足充填要求，D3H井測試產量超配產95%，可見改良型PRD鉆井液濾餅破膠后，儲層滲透率得到恢復，儲層保護性能良好。

圖4現場D3H井礫石充填曲線

四、結論

(1)為充分發(fā)揮防砂送入管柱組合中加重鉆桿的加重作用，加重鉆桿需配置在管柱中性點之上，且要井斜較小;同時在防砂篩管下入前，可通過優(yōu)化鉆井液潤滑性能，降低下入摩阻，可實現長水平井裸眼段防砂篩管順利下入。

(2)使用輕質陶粒及高導流優(yōu)質篩管，可顯著降低充填壓力，有助于淺層長水平井裸眼礫石充填成功，同時優(yōu)化篩管、沖管尺寸，保證沖篩比在合理范圍內，可進一步提高長水平井裸眼礫石充填效率。

(3)使用屏蔽暫堵性能強及破膠效率高的完井液，可有效保護儲層，保證礫石充填后不影響產能釋放。