氣田水平井砂堵的原因分析及預(yù)防措施

喻芳媛+周詩密

摘 要：氣田水平井主要壓裂施工模式有兩種：多級(jí)分段壓裂和水力噴射壓裂。由于采用的施工工藝和壓裂液類型不同使得氣井水平井施工難度大，施工周期較長，一旦發(fā)生砂堵會(huì)導(dǎo)致一系列的困難，必要時(shí)需要?jiǎng)佑眠B續(xù)油管車等特種設(shè)備作業(yè)。因此，預(yù)防水平井的砂堵顯得尤為重要，本文以某氣田巖性低滲透油藏為例對(duì)氣田水平井沙堵原因進(jìn)行介紹，分析并總結(jié)出預(yù)防及處理砂堵的應(yīng)對(duì)措施，為水平井的施工提供一定的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：水平井;砂堵;裸眼封隔器;水力噴射;壓裂液

一、某氣田地質(zhì)特征

我國某氣田屬復(fù)雜的巖性低滲透油藏，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，而且含氣層系多，地層為辯狀河沉積，河道砂體發(fā)育沿南北向呈條帶狀分布，巖性主要以巖屑石英砂巖為主，其次為巖屑砂巖。含氣砂巖平面分布呈孤立狀，局部連片。天然氣組分以甲烷（CH4）為主，非烴類氣體，如氮?dú)猓∟2）、二氧化碳（CO2）含量低，不含硫化氫，天然氣品質(zhì)好，總體屬于低孔、低滲、低壓氣藏。

二、水平井砂堵原因分析

（一）地層因素

1.一般來說，水平井的前幾段壓裂相對(duì)困難。由于氣層砂體的非均質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致裂縫規(guī)模受限，造成壓裂裂縫彎曲，進(jìn)而形成彎曲摩阻，限制了壓裂液在裂縫中的流動(dòng)，特別是水平段地層某些區(qū)域有斷層或隔層的出現(xiàn)，易導(dǎo)致后期加砂難度增加;

2.儲(chǔ)層水敏性。儲(chǔ)層遇水膨脹分散，從而裂縫內(nèi)堆積了垮塌分散的泥沙，流動(dòng)阻力急劇增加，易導(dǎo)致加砂困難而砂堵;

3.巖石彈性模量高，在地面施工設(shè)備和井口裝置承壓的限制下，使得人工裂縫窄，不能形成有效的填砂裂縫，如果繼續(xù)加砂易出現(xiàn)砂堵。

（二）壓裂液的影響

目前水平井施工所用的壓裂液大致分為四種：常規(guī)胍膠液、羧甲基壓裂液、超低濃度壓裂液和陰離子型表面活性劑壓裂液。無論哪一種壓裂液，濾失是導(dǎo)致砂堵的原因之一，其中包括壓裂過程中產(chǎn)生多裂縫引起的正常濾失和天然裂縫引起的額外濾失。隨著壓裂過程中濾失量的增加，大大降低了前置液在裂縫中的利用效率，使裂縫尺寸幾乎達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模。而且每一種壓裂液的粘度大相徑庭，壓裂液的穩(wěn)定性也有差異，這會(huì)影響攜砂液的攜砂能力，一旦出現(xiàn)交聯(lián)不好或脫砂現(xiàn)象，很容易造成支撐劑在近井筒附近的地層沉積而形成砂橋，進(jìn)而砂堵。

（三）工程因素

1.壓裂液溝通了天然裂縫（微裂縫）和孔洞網(wǎng)絡(luò)，壓裂液嚴(yán)重濾失，沒有采取必要的降濾失措施

天然裂縫滲透率很大，壓裂液濾失嚴(yán)重;潛在縫受壓張開，進(jìn)一步加劇了濾失，不能形成較寬的主裂縫，高砂比混砂液無法進(jìn)入裂縫，導(dǎo)致加砂初期砂堵。

2.裂縫彎曲

一般情況下，水力壓裂形成的裂縫與最小主應(yīng)力方向垂直，但在近井筒地帶由于井斜或射孔方位的影響，裂縫可能是非平面的或S型縫，即裂縫的延伸方向不一致。壓裂裂縫模擬發(fā)現(xiàn)，裂縫的開啟不一定總是在射孔端，有可能是發(fā)生在套管外微小孔隙中，當(dāng)射孔方位與壓裂縫方位不一致時(shí)，易造成近井地帶彎曲多裂縫，造成摩阻增加，導(dǎo)致支撐劑形成橋塞或脫砂。

（四）設(shè)計(jì)因素

隨著近些年水平井的大規(guī)?？碧介_發(fā)，砂比和砂量也隨之增加，但前置液量沒有相應(yīng)的增加，使得注前置液階段造縫效果不好，地層加砂量過早飽和，按照設(shè)計(jì)加砂量加砂而使得后續(xù)加砂難于進(jìn)行。砂比過高或砂比提升速度過快，使得高砂比的攜砂液已無法過多的進(jìn)入地層而在裂縫口或射孔孔眼處堆積，導(dǎo)致砂堵現(xiàn)象發(fā)生。

三、 預(yù)防多級(jí)分段壓裂砂堵的措施

（一）增加前置液量，加大低砂比段攜砂液量。增加前置液量，使造縫更加充分;同時(shí)加大低砂比段液量，利用砂子沖刷和摩擦，改善裂縫形態(tài)，減小近井段摩阻，減少形成砂橋機(jī)會(huì)。對(duì)于濾失比較嚴(yán)重的地層，可以考慮在前置液階段加入粉陶段塞或是有針對(duì)性的提高施工排量。

（二）鑒于氣田普遍采用的壓裂體系，各交比凍膠抗剪切能力均欠佳，溫度未上升到設(shè)定溫度（106℃），粘度就已經(jīng)下降到50mPa·s以下，而且現(xiàn)用壓裂液體系在接近地層的溫度條件下，濾失系數(shù)已經(jīng)相當(dāng)高，對(duì)于這種情況，要進(jìn)一步改善壓裂液配方，以使得提高交比凍膠的抗剪切性能和減小濾失系數(shù)。

（三）一旦出現(xiàn)壓力異常超壓或砂堵時(shí)，要立即打開油放閘門進(jìn)行放噴，依靠井筒內(nèi)注入氮?dú)獾纳贤屏偷貙幼陨淼膲毫Ψ党鼍矁?nèi)的攜砂液，待井已放通后，關(guān)閉油放閘門，立刻開泵從油管注入胍膠基液，頂替到位后方可進(jìn)行下一步工序。

四、結(jié)論及建議

（一）建議以后對(duì)水平井壓裂施工設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，提前做好壓裂前的分析工作，必要時(shí)可以借鑒殼牌或道達(dá)爾等國際石油公司的先進(jìn)測試壓裂技術(shù)進(jìn)行測試，通過專業(yè)軟件得出滲透率、閉合壓力、液體效率、入孔摩阻等一系列的參數(shù)，為后期加砂提供更為詳細(xì)的技術(shù)指導(dǎo)，避免了因施工排量和砂量的設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致砂堵。

（二）針對(duì)不同的儲(chǔ)層，要有針對(duì)性的壓裂液作為支撐。目前已經(jīng)試驗(yàn)的三種壓裂液（羧甲基壓裂液、超低濃度壓裂液和陰離子型表面活性劑壓裂液）在不同程度上都有一定的技術(shù)突破。特別是在入井摩阻、攜砂性能和壓后返排等方面有一定的功效，要進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)分析，為今后的水平井做鋪墊。

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