海上疏松砂巖水力噴砂壓裂后防砂完井研究

張明，王靜，王嘯，張啟龍，張?jiān)迄i(.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 30045；.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 30045)

關(guān)鍵字：疏松砂巖；水力壓裂；防砂完井

0 引言

如何提高采收率是石油行業(yè)的一大難點(diǎn)，面對(duì)海上油氣田常規(guī)作業(yè)和微壓裂充填無(wú)法達(dá)到預(yù)期采收率的技術(shù)瓶頸，水力噴砂壓裂是增產(chǎn)增注的重要解決措施之一[1]，但是疏松砂巖儲(chǔ)層在生產(chǎn)過程極易出砂[2-3]，常規(guī)完井過程均需要后續(xù)下入篩管或進(jìn)行礫石充填進(jìn)行防砂，才能提供井下油氣的安全生產(chǎn)通道。因此，針對(duì)海上老井篩管內(nèi)單層、老井篩管內(nèi)多層和新井多層壓裂這三種常見的工況環(huán)境，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇各自最佳的后續(xù)防砂完井方案，才能保障水力壓裂改造地層以提高采收率的增產(chǎn)增注效果。

1 疏松砂巖油藏防砂完井方式調(diào)研

海上以疏松砂巖為主的油藏一般采用的防砂完井方式有獨(dú)立篩管防砂、裸眼充填防砂、套管充填防砂和覆膜砂防砂，如圖1所示。其中獨(dú)立篩管防砂主要用于分選好、產(chǎn)能高和泥質(zhì)少地層，其中裸眼充填防砂主要用于分選差、儲(chǔ)量大、產(chǎn)能高、無(wú)活性泥巖和泥質(zhì)含量高地層，其中套管充填防砂主要用于一趟多層完井、分選差、隔層薄和油水系統(tǒng)較為復(fù)雜的地層，而覆膜砂防砂是主要的化學(xué)防砂技術(shù)之一。

圖1 主要防砂完井方式

目前在海上油田的開發(fā)過程中，疏松砂巖油藏、出砂低產(chǎn)能油藏等中高滲油藏愈加突出，在采取通常使用的防砂措施時(shí)，油井產(chǎn)量必然隨著出砂減少而降低，并且防砂施工設(shè)備較為復(fù)雜，增加了開采成本，不利于油井后期的其他作業(yè)。采用壓裂充填防砂的增產(chǎn)措施會(huì)在防砂的同時(shí)達(dá)到較好的增產(chǎn)效果。壓裂充填防砂技術(shù)即是針對(duì)疏松砂巖這類中高滲油藏提出的，它將端部脫砂與礫石充填兩大完井技術(shù)合理的結(jié)合在一起，具有增產(chǎn)與防砂雙重效果。此技術(shù)是在壓裂過程中控制壓裂液的用量和施工排量使之在裂縫的端部脫砂，阻止裂縫在縫長(zhǎng)方向上的延伸，裂縫由于端部被支撐劑堵住而膨脹并被充填。在壓裂的過程中形成短而寬的具有高導(dǎo)流能力的滲流裂縫。壓裂充填將壓前的徑向流變?yōu)殡p線性流，擴(kuò)大了原油的滲流面積，降低滲流速度，避免了由于沖刷地層將地層砂帶入油井內(nèi)，同時(shí)解除近井帶的污染。最后通過結(jié)合礫石充填技術(shù)，達(dá)到增產(chǎn)和防砂的雙重效果。

隨著海上普遍嘗試壓裂充填防砂技術(shù)，基本達(dá)到了解除近井地帶污染和適度改造儲(chǔ)層的目的，但是對(duì)標(biāo)海上增儲(chǔ)上產(chǎn)和七年行動(dòng)計(jì)劃，海上現(xiàn)有壓裂防砂一趟鉆聯(lián)作技術(shù)的管柱通徑小，壓裂施工規(guī)模受限，存在注水井常見腐蝕、結(jié)垢、出砂和大修切割等問題，后續(xù)處理難度大，無(wú)法滿足薄油層精細(xì)分層的需要。同時(shí)相比陸地油田傳統(tǒng)水力壓裂而言，其壓裂改造規(guī)模較小，增產(chǎn)增注效果有限，平均增產(chǎn)增注效果提高不到30%。

綜上所述，結(jié)合海上水力噴砂射孔、壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘍?chǔ)層改造，并對(duì)老井、新井水力壓裂后再完井防砂方式進(jìn)行系統(tǒng)的綜合考慮。

2 老井篩管內(nèi)單層水力壓裂后完井方式

針對(duì)老井4-1/2”和5-1/2”篩管內(nèi)進(jìn)行不動(dòng)管柱單層水力壓裂后的防砂完井。

考慮普遍籠統(tǒng)注采的需要，保留原井筒的結(jié)構(gòu)和通徑，并結(jié)合水力噴砂工藝管柱。優(yōu)選水力噴砂射孔后上提管柱，投球打開滑套通過油管進(jìn)行壓裂施工，尾追樹脂覆磨砂的防砂完井方式，如圖2所示，可實(shí)現(xiàn)壓裂后一體化聯(lián)作防砂完井，同時(shí)后期可視井筒具體情況針對(duì)性、選擇性下入小尺寸篩管進(jìn)行二次防砂完井，實(shí)現(xiàn)低成本條件下也可有效提高油氣井的防砂壽命。

圖2 樹脂覆磨砂防砂方式

3 老井篩管內(nèi)多層水力壓裂后完井方式

針對(duì)老井4-1/2”～7”篩管內(nèi)進(jìn)行不動(dòng)管柱多層水力壓裂后的防砂完井。

考慮分層注采的需要，優(yōu)選一趟多層不動(dòng)管柱水力噴射壓裂，壓后起出壓裂管柱，下入2-7/8”～3-1/2”小篩管和分層封隔器或隔離密封，封堵被破壞的原篩管防止出砂，從而起到壓裂和防砂的目的，如圖3所示，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)壓裂后一趟多層分段防砂，滿足后期分層注采的作業(yè)需要。

圖3 壓裂后下入小篩管防砂完井

4 新井套管內(nèi)多層水力壓裂后完井方式

針對(duì)新井7”～9-5/8”套管內(nèi)進(jìn)行一趟多層水力壓裂后的防砂完井。

考慮分層注采的需要，優(yōu)選不動(dòng)管柱或油管拖動(dòng)水力噴射壓裂工藝，壓裂后起出壓裂管柱，下入一趟多層大通徑獨(dú)立篩管防砂，實(shí)現(xiàn)9-5/8”套管滿足1趟8層的通徑尺寸不小于152.4 mm，7-5/8”套管滿足1趟6層的通徑尺寸不小于107.95 mm，7”套管滿足1趟6層的通徑尺寸不小于101.6 mm，如圖4所示，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)壓裂后進(jìn)行一趟多層大通徑分段防砂，能夠滿足后期大排量分層注采的作業(yè)需要。

圖4 大通徑一趟多層防砂完井管柱

5 結(jié)語(yǔ)

疏松砂巖采用水力噴砂射孔壓裂可達(dá)到增產(chǎn)增注的效果，文章通過對(duì)老井篩管內(nèi)單層水力壓裂、老井篩管內(nèi)多層水力壓裂和新井套管內(nèi)多層水力壓裂三種不同工況水力壓裂后防砂完井的針對(duì)性分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)了適應(yīng)各自特點(diǎn)的防砂完井方式，既達(dá)到壓裂改造增產(chǎn)增注的目的，同時(shí)又搭建一條防止油氣井出砂的安全生產(chǎn)通道，為整體提高油氣采收率夯實(shí)了基礎(chǔ)。