單層礫石充填防砂工藝在渤海油田修井作業(yè)中的應(yīng)用

趙海雷 （中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司，天津300452）

趙亭亭 （渤海鉆探第二鉆井工程分公司，河北 廊坊065007）

目前，除少數(shù)油田外，渤海地區(qū)大多數(shù)油田地層普遍具有地層壓力匱乏、漏失大和出砂嚴(yán)重等特點(diǎn)，許多前期未采取防砂措施或因其他原因需要修井的老井都需要進(jìn)行防砂作業(yè)。單層礫石充填防砂技術(shù)是目前國內(nèi)外開發(fā)疏松砂巖油藏最有效的防砂方法之一［1］。下面，筆者對單層礫石充填防砂工藝在渤海油田修井作業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

圖1 外層管柱結(jié)構(gòu)圖

圖2 內(nèi)層管柱結(jié)構(gòu)圖

1 施工工具的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 外層管柱

外層管柱主要由頂部封隔器、磨銑延伸筒、充填滑套、滑套密封筒、下部延伸筒、安全剪切接頭、盲管、繞絲篩管和錨定密封等工具組成 （見圖1），各組成部分的具體作用如下：①頂部封隔器。隔離防砂管柱，分隔生產(chǎn)管柱和上部油套管環(huán)空。②磨銑延伸筒。用于配長，在特殊情況下可割開取出防砂管柱。③充填滑套。充填工具插入防砂管柱后，滑套打開，進(jìn)行充填作業(yè)，完畢后，拉出充填工具，滑套關(guān)閉。④滑套密封筒。與密封模塊配合封閉充填服務(wù)工具與防砂外管柱環(huán)空。⑤下部延伸筒。延長滑套下部的長度。⑥盲管。用于配長。⑦繞絲篩管。阻擋礫石和地層砂，起過濾作用。⑧錨定密封。插入橋塞內(nèi)部的密封筒內(nèi)封隔油套環(huán)空。

1.2 內(nèi)層管柱

內(nèi)層管柱主要包括頂部封隔器座封工具、循環(huán)孔、礫石充填孔、密封短節(jié)、單流閥和滑套開關(guān)工具等，各組成部分的具體作用如下：①頂部封隔器座封工具。通過液壓作用座封頂部封隔器。②循環(huán)孔。礫石充填過程中攜砂液的返出通道。③礫石充填孔。頂部封隔器座封、試擠、循環(huán)等作業(yè)時(shí)液體的通道。④密封短節(jié)。與外層管柱的頂部封隔器密封筒、滑套密封筒等配合，在不同的位置實(shí)現(xiàn)頂部封隔器的座封、試擠、循環(huán)、反循環(huán)和驗(yàn)充填等作業(yè)。⑤單流閥。液體在此處只能向上走不能向下走，攜砂液經(jīng)此處可循環(huán)出井。⑥滑套開關(guān)工具。經(jīng)過充填滑套時(shí)，向下打開滑套，向上關(guān)閉滑套。

2 工藝參數(shù)的確定

2.1 礫石直徑

利用Saucier公式確定礫石直徑［2］：

式中，D50為設(shè)計(jì)礫石的粒度中值，mm；d50為地層砂樣粒度中值，mm。

2.2 充填排量

為了保證礫石順利充填到地層中，攜砂液必須有足夠的礫石攜帶能力，其除了取決于攜砂比和攜砂液黏度外還取決于充填排量。在礫石充填的過程中，應(yīng)使每個(gè)孔眼都接近臨界流速。礫石開始充填時(shí)，所需的排量最大，當(dāng)下部孔眼填滿，井筒逐漸被充填砂掩沒時(shí)，所需排量逐漸減?。?］?？紤]到渤海油田老井地層存在壓力匱乏、漏失較大等特點(diǎn)，一般通過循環(huán)測試，選擇1個(gè)在井口壓力不高、有一定環(huán)空壓力基礎(chǔ)上較大的排量值。

3 攜砂液的選用

礫石充填防砂工藝要求攜砂液具有很強(qiáng)的攜砂能力且不能中途脫砂形成砂橋，應(yīng)具備低濾失、低摩阻、破膠時(shí)間短、破膠徹底和易于返排等特點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)渤海油田館陶組地層薪土含量高的特點(diǎn)，要求攜砂液具有良好的穩(wěn)定黏土膨脹性能和減少水鎖、利于返排特性。由于水基胍膠攜砂液的攜砂能力可達(dá)90%以上且滿足滿足其他性能要求，因而可以將水基胍膠攜砂液應(yīng)用于礫石充填防砂工藝施工中。

4 施工步驟

單層礫石充填防砂工藝的具體操作步驟如下：①下入沉砂封隔器；②井口組裝外層防砂管柱和內(nèi)層服務(wù)工具，組裝完成后下鉆；③將錨定密封插入沉砂封隔器；④座封頂部封隔器；⑤在正、反循環(huán)位置做正、反循環(huán)測試和擠注測試；⑥礫石充填；⑦反循環(huán)沖砂；⑧檢驗(yàn)礫石充填的質(zhì)量。

5 現(xiàn)場應(yīng)用效果

目前，單層礫石充填防砂工藝已在渤海油田眾多老井的修井作業(yè)中得到了成功應(yīng)用。以CB－A25井為例，該井是一口投產(chǎn)近20年的老井，2009年5月24日，該井因出砂無液產(chǎn)出關(guān)井，關(guān)井前日產(chǎn)液113.4m3，日產(chǎn)油18.0m3，日產(chǎn)氣0.098×104m3，含水84.1%。2012年6月經(jīng)過對該井的2個(gè)油層段進(jìn)行單層礫石充填防砂作業(yè)并再完井后，日產(chǎn)液332m3，日產(chǎn)油125m3，含水62%，取得了很好的效果。

6 結(jié)論與建議

（1）單層礫石充填工藝具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)，適用于地層壓力匱乏、漏失大和出砂嚴(yán)重的老井修井作業(yè)中。

（2）現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)渤海油田地質(zhì)特點(diǎn)和現(xiàn)場作業(yè)情況確定合理的礫石直徑和充填排量等工藝參數(shù)，同時(shí)選擇水基胍膠攜砂液應(yīng)用于礫石充填防砂工藝施工中。

（3）目前實(shí)施單層礫石充填工藝的工具結(jié)構(gòu)存在一定不足，無法在礫石充填作業(yè)完成后對充填滑套關(guān)閉后的密封效果進(jìn)行檢驗(yàn)，為此可在礫石充填孔和滑套開關(guān)工具之間加入滑套關(guān)閉工具 （只能關(guān)不能開），這樣就能夠在上提關(guān)閉滑套后于充填位置檢驗(yàn)滑套關(guān)閉密封性。