劉召 劉國振 崔宇 丁鵬飛 康鵬

1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300450

2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300450

渤海油田開發(fā)以淺部疏松砂巖油藏為主，油藏埋深較淺、孔隙發(fā)育、滲透性好、儲(chǔ)層巖石膠結(jié)強(qiáng)度弱，在油井生產(chǎn)過程中，極易出現(xiàn)因井周巖石遭到破壞造成的油井出砂。目前廣泛應(yīng)用的機(jī)械防砂方式主要包括防砂篩管防砂及礫石充填防砂，但兩種防砂方式均存在因篩管沖蝕破損造成油井出砂的井例，導(dǎo)致防砂失效，此類井在渤海油田低產(chǎn)低效井中占比26.7%[1]。在對(duì)出砂井的改造中，渤海油田形成了多種防砂治理技術(shù)體系，包括：小篩管二次完井防砂、人工井壁化學(xué)防砂、篩管漏點(diǎn)卡封、大修后再完井等。其中小篩管二次防砂的機(jī)理為在原防砂管內(nèi)部下入一層小篩管，形成新的擋砂屏障。該技術(shù)施工工序簡單、工期短、費(fèi)用低，因此被廣泛應(yīng)用于因篩管破損導(dǎo)致的出砂井的治理中。

篩管沖蝕破損一般是由于篩管堵塞形成的局部“熱點(diǎn)”造成，因此二次完井后依然存在堵塞風(fēng)險(xiǎn)[2]；另外新下入的篩管使得入井流體的流動(dòng)空間變小，也增加了油井堵塞的風(fēng)險(xiǎn)；在二次完井作業(yè)過程中的儲(chǔ)層污染問題、關(guān)停井造成的近井儲(chǔ)層速度敏感、應(yīng)力敏感也在不同程度的影響油井產(chǎn)能。因此小篩管二次完井后油井的堵塞問題依然較為普遍。

當(dāng)前對(duì)油井堵塞的研究多基于初次完井，對(duì)二次完井后堵塞的研究較少。為對(duì)渤海油田小篩管二次防砂井的生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)，亟需對(duì)二次防砂完井堵塞進(jìn)行研究。

1 小篩管二次完井堵塞機(jī)理認(rèn)識(shí)

目前防砂井筒堵塞主要包括非充填帶分選橋架、礫石充填層橋架和篩管擋砂層內(nèi)部橋架三種機(jī)制[3]。地層流體裹挾大量的固相顆粒進(jìn)入擋砂介質(zhì)內(nèi)，若部分固相顆粒侵入擋砂介質(zhì)卻不能順利通過，則會(huì)滯留在擋砂層內(nèi)，縮減擋砂介質(zhì)過流能力，形成堵塞。

儲(chǔ)層內(nèi)產(chǎn)出的固相顆粒主要包括地層細(xì)粉砂、黏土泥質(zhì)、鉆完井過程中的固相污染物、原油中的膠質(zhì)瀝青質(zhì)以及生產(chǎn)過程中形成的有機(jī)垢和無機(jī)垢。其中的泥質(zhì)顆粒具有黏附性，在未進(jìn)行充填防砂的油井中在防砂篩管外表面膠結(jié)地層砂顆粒，在篩管表面形成泥餅，直接堵塞篩管外表面的過流通道；在充填防砂的井中，泥質(zhì)顆粒進(jìn)入擋砂介質(zhì)內(nèi)部遇水膨脹，使得砂橋更為牢固，堵塞更嚴(yán)重，因此砂泥巖地層的油井堵塞問題更加嚴(yán)重。

對(duì)于顆粒運(yùn)移導(dǎo)致的小篩管二次防砂井堵塞可分為兩類：原發(fā)性堵塞，即原完井狀態(tài)下無堵塞現(xiàn)象，二次完井后出現(xiàn)的堵塞；繼發(fā)性堵塞，即原完井狀態(tài)下就存在堵塞，二次完井后仍然存在堵塞。另外在小篩管二次完井過程中也會(huì)存在因儲(chǔ)層污染造成的堵塞，這種堵塞主要與儲(chǔ)層的敏感性相關(guān)。

原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞主要與小篩管下入導(dǎo)致的滲流瓶頸相關(guān)。在原完井條件下，較防砂介質(zhì)過濾精度大的顆粒被防砂介質(zhì)過濾在井筒外，而較防砂介質(zhì)過濾精度小的顆粒則可隨儲(chǔ)層流體順利入井，未在防砂介質(zhì)內(nèi)外形成堆積堵塞。但在原防砂系統(tǒng)失效后，仍存在一定的過濾作用，二次完井后的新老防砂系統(tǒng)的過濾作用疊加，導(dǎo)致入井過流阻力較原完井條件下大幅升高。在未進(jìn)行顆粒充填的小篩管二次防砂系統(tǒng)中，原始完井條件下，在小篩管下放層不存在滲流瓶頸，而下入小篩管后，其過流面積僅為管體表面積的1.1%-2.7%[4]，過流面積大幅降低。而在進(jìn)行顆粒充填的小篩管二次防砂系統(tǒng)中，除新防砂篩管造成的過流面積降低外，原篩管的過流孔處的過流面積也受充填影響大幅度降低，二次完井充填后在原井過流孔處的過流面積僅為原完井條件下的21.5%。二次完井后入井過流阻力大幅度的升高必然造成各滲流瓶頸堵塞的風(fēng)險(xiǎn)增加。

繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞分為兩種情況，區(qū)別在于原篩管外環(huán)空是否充填完全。如外環(huán)空未進(jìn)行充填或充填不完全，則生產(chǎn)段井壁未得到有效的支撐，泥巖段井壁或儲(chǔ)層內(nèi)產(chǎn)出的泥質(zhì)顆粒仍存在運(yùn)移通道，其核心問題為對(duì)泥質(zhì)物源無控制，始終存在運(yùn)移堵塞通道。

在原篩管外環(huán)空進(jìn)行有效充填的井中，其原完井狀態(tài)下存在堵塞，如原完井為簡易防砂篩管完井，則堵塞顆粒聚集在篩管表面；原完井為礫石充填防砂的井堵塞無則聚集在礫石充填層內(nèi)部。二次完井作業(yè)過程中要經(jīng)歷沖砂、洗井、壓井等多道工序，這些工序?qū)φ麄€(gè)完井系統(tǒng)產(chǎn)生較大壓力，且此壓力是由內(nèi)向外傳播的與生產(chǎn)狀態(tài)下的壓力傳遞方向完全相反，而同時(shí)這些作業(yè)也會(huì)帶來一定的措施液的漏失。這些反向壓力及漏失對(duì)篩管或礫石層的堵塞具有“沖散”作用[5]，使堵塞物向遠(yuǎn)離篩管方向運(yùn)移、分散，但恢復(fù)生產(chǎn)后這些堵塞物又再次聚集至篩管過流通道或礫石充填形成的喉道內(nèi)，形成堵塞。

二次完井前的準(zhǔn)備階段需進(jìn)行沖砂，在渤海疏松砂巖油藏出砂井沖砂過程中往往存在較大漏失，甚至需要注入稠塞進(jìn)行堵漏。在漏失洗井液、稠塞及難降解的添加劑較多的井中，近井地帶儲(chǔ)層存在污染風(fēng)險(xiǎn)。這些難降解的添加劑滯留在儲(chǔ)層孔隙中，降低進(jìn)井儲(chǔ)層的滲透性；而漏失的措施液在與儲(chǔ)層配伍不好的情況下也會(huì)造成儲(chǔ)層的酸敏、水敏的問題，造成近井儲(chǔ)層的滲流能力變差。

2 小篩管二次完井堵塞動(dòng)態(tài)特征

小篩管二次完井堵塞的動(dòng)態(tài)特征與常規(guī)堵塞動(dòng)態(tài)相同，都存在著流體入井阻力增大所造成的產(chǎn)液量下降、流壓下降、生產(chǎn)壓差增大、采液指數(shù)下降等現(xiàn)象，同時(shí)分析中也要規(guī)避對(duì)應(yīng)注水井、地層能量虧空等因素對(duì)油井動(dòng)態(tài)的影響。綜合對(duì)比10幾口小篩管二次完井后堵塞的油井，對(duì)其堵塞特征進(jìn)行分析。篩選典型井6口（A、B、C、D、E、F），原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井、繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井、儲(chǔ)層污染堵塞井各2口。

篩管破損后的采液指數(shù)不能夠反映防砂系統(tǒng)工作正常條件下的油井產(chǎn)液能力，因此對(duì)比分析過程中選取篩管破損前采液指數(shù)及二次防砂完井后措施初期的采液指數(shù)。A、B兩井為原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞，措施前后采液指數(shù)相近。C、D兩井為繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井，措施后采液指數(shù)明顯高于措施前（篩管破損前）采液指數(shù)，篩管破損前防砂系統(tǒng)存在較為嚴(yán)重的堵塞問題，造成其采液指數(shù)較低，而二次完井過程中經(jīng)過沖砂、壓井等作業(yè)對(duì)堵塞顆粒具有一定的沖開作用，因此措施后初期的采液指數(shù)高于篩管破損前采液指數(shù)。而儲(chǔ)層污染造成堵塞的E、F兩口井，其措施后的采液指數(shù)遠(yuǎn)高于措施前，主要原因在于儲(chǔ)層污染堵塞井在二次完井的過程中漏失嚴(yán)重，造成井周儲(chǔ)層存在一定的憋壓。

二次防砂完井投產(chǎn)后采液指數(shù)的趨勢3種堵塞方式也存在區(qū)別。儲(chǔ)層污染造成的堵塞在投產(chǎn)初期堵塞速度最快，采液指數(shù)日遞減達(dá)到40m3/d/MPa，主要原因是措施過程中漏失液造成的憋壓快速釋放、另外大量的液體回流造成井周儲(chǔ)層的敏感性反應(yīng)，同時(shí)也存在顆粒匯集等作用。而原發(fā)性堵塞采液指數(shù)遞減速度較為平穩(wěn)，其初始采液指數(shù)也水平較高，主要原因?yàn)槠湓昃疇顟B(tài)下不存在堵塞，因此二次完井初期的采液指數(shù)代表了其真實(shí)的產(chǎn)能。而繼發(fā)性堵塞的井采液指數(shù)變化也是比較平穩(wěn)，但是水平較低，因?yàn)樵纪昃疇顟B(tài)下的堵塞仍然大部分存在，此時(shí)的采液指數(shù)不能代表油井實(shí)際的產(chǎn)能。

對(duì)于由漏失造成儲(chǔ)層污染引發(fā)堵塞的井還存在自解堵的現(xiàn)象。以F井為例，因二次完井過程中漏失沖砂液5000方，稠塞25方，造成其二次完井后堵塞現(xiàn)象明顯，采液指數(shù)從23 m3/d/MPa逐漸下降至5 m3/d/MPa，但連續(xù)生產(chǎn)半年后采液指數(shù)存在恢復(fù)現(xiàn)象，采液指數(shù)從5 m3/d/MPa逐漸上升至25 m3/d/MPa。

漏失引發(fā)的堵塞還存在對(duì)油水的選擇性堵塞，F(xiàn)井二次防砂完井措施后日產(chǎn)油量不降反增，日產(chǎn)液量大幅度下降，見表1。從指數(shù)上看，措施后采水指數(shù)、采油指數(shù)均存在下降，但采油指數(shù)下降幅度較小，而采水指數(shù)斷崖式下降。F井目標(biāo)油藏為明化鎮(zhèn)2油組，邊水稠油油藏，F(xiàn)井位于構(gòu)造高部，依靠邊水注水補(bǔ)充能量驅(qū)動(dòng)，其位水平井生產(chǎn)段內(nèi)存在非均質(zhì)性，水驅(qū)油水前緣率先通過高滲透段進(jìn)入井筒，因此高滲透段對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)水段。在二次完井作業(yè)過程中，漏失的措施液及稠塞主要進(jìn)入高滲透段（產(chǎn)水段）地層，因此會(huì)形成出油段受污染程度低，而出水段受污染程度高的現(xiàn)象。

表1 F井二次防砂完井前后采水指數(shù)、采油指數(shù)對(duì)比

對(duì)于原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井，需要對(duì)其防砂設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可采用二次完井防砂精度低于初次完井防砂精度的方式，使得通過原防砂系統(tǒng)的運(yùn)移顆粒都可以順利通過二次完井防砂系統(tǒng)。對(duì)于繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井，首先要保證原篩管外環(huán)空的充填率，盡量飽滿的支撐裸眼井壁，避免出現(xiàn)泥巖段泥質(zhì)顆粒運(yùn)移通道；對(duì)于原篩管外環(huán)空充填完全的井，可以在二次完井過程中進(jìn)行酸化作業(yè)，消除附著在原防砂系統(tǒng)內(nèi)的堵塞物，恢復(fù)油井初始產(chǎn)能。

其中C井在二次完井過程中完成了對(duì)外環(huán)空100%的充填，二次完井投產(chǎn)后存在堵塞，采液指數(shù)降低至7.7m3/d/MPa，后進(jìn)行酸化作業(yè)，酸化作業(yè)后油井產(chǎn)能得到釋放，酸化后采液指數(shù)與投產(chǎn)初期相近。且酸化后，老篩管外泥餅消除，堵塞速度放緩，僅為措施前堵塞速度的30%，見圖1。

圖1 C井各階段采液指數(shù)變化

針對(duì)儲(chǔ)層污染堵塞井，要加強(qiáng)二次完井施工工藝，對(duì)措施液的配伍性及暫堵工藝進(jìn)行加強(qiáng)；隨時(shí)間推移添加劑逐步降解，污染逐步解除、因此這類井在生產(chǎn)過程中存在產(chǎn)能恢復(fù)的特征，在生產(chǎn)過程中勿輕易措施，等待產(chǎn)能恢復(fù)。

3 結(jié)束語

二次防砂完井后堵塞分為三類，即：原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞、繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞、儲(chǔ)層污染堵塞。原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞主要由二次完井后的防砂系統(tǒng)導(dǎo)致，其造成流體入井過流面積縮小、過流阻力增大導(dǎo)致；繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞主要由于堵塞源或泥質(zhì)顆粒運(yùn)移通道的存在造成；而儲(chǔ)層污染造成的堵塞是由二次完井過程中漏失的措施液及添加劑造成。對(duì)于動(dòng)態(tài)上難以分辨的井還需通過試井分析、測井解釋等材料佐證。

原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井，二次完井措施前后采液指數(shù)相近，采液指數(shù)整體遞減較為平穩(wěn)，遞減率高于繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞；繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞井二次完井措施后采液指數(shù)較措施前高，存在短暫的“沖擊解堵”效果，隨后采液指數(shù)下降至措施前堵塞狀態(tài)水平。儲(chǔ)層污染導(dǎo)致的堵塞在二次完井初期采液指數(shù)下降幅度最大，日遞減可達(dá)40m3/d/MPa，但隨著后續(xù)生產(chǎn)儲(chǔ)層污染不斷解除，堵塞井存在“自解堵”現(xiàn)象，對(duì)部分井還存在選擇性堵塞的現(xiàn)象。

原發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞可以嘗試降低二次防砂系統(tǒng)的防砂精度來避免，是小篩管二次防砂預(yù)防堵塞研究的一個(gè)方向。繼發(fā)性顆粒運(yùn)移堵塞可以通過提高原篩管外環(huán)空顆粒充填實(shí)現(xiàn)支撐泥巖段井壁、消滅泥質(zhì)顆粒運(yùn)移通道；可以通過在二次完井過程中加入酸化作業(yè)，消除原防砂系統(tǒng)內(nèi)滯留的堵塞物，進(jìn)一步消滅堵塞物物源，案例井通過酸化作業(yè)堵塞速度降低至二次完井措施前的30%。儲(chǔ)層污染造成堵塞井可以通過提高油田化學(xué)研究、加強(qiáng)防污染管理避免，同時(shí)生產(chǎn)過程中可等待產(chǎn)能恢復(fù)。

文章對(duì)小篩管二次防砂完井后油井堵塞問題進(jìn)行了分析，對(duì)堵塞機(jī)理進(jìn)行了分類，為不同類型堵塞的避免及治理提出了思路，用以指導(dǎo)小篩管二次防砂完井動(dòng)態(tài)分析及生產(chǎn)管理。