朱保华：小套管井高效防砂技术研究

朱保华 李鹏 邹远北 王勤田 董双平

摘 要：临盘油田小套管井基本以内径88.3mm为主，侧钻井最小内径大部分为82.3mm，目前防砂有效期偏低，通过开展小套管井防砂提液技术研究，有效解决小套管井防砂施工困难、液量下降快、防砂有效期短的难题，同时具有后处理简单，有效避免大修成本高等问题。

关键词：小套管 留塞式充填防砂 环填防砂 侧钻井化学防砂

1.小套管井防砂存在问题：

1.1出砂储层复杂

含油层系多、油层井段长、层薄、油水层间互层，非均质性严重，泥质含量高，防砂工艺选择受到严重限制。

1.2防砂施工难度高

（1）施工摩阻高。

（2）井眼小，钻塞工艺不完善;

（3）后期打捞困难;

（4）无法实施充填防砂，全局充填工具最小外径为∮95mm。

2. 小套管井堵塞物分析及预处理工艺优化

2.1临盘出砂区块的堵塞物成分分析

2.1.1粘土矿物成分分析

通过对临盘区块的粘土矿物进行取样分析，发现其成分主要为：伊/蒙混层47%、伊利石26%、高岭石24%、绿泥石3%。含水上升后引发粘土膨胀，固相颗粒出现剥离，化学固砂效果差，滤砂管易堵塞。

2.1.2典型出砂区块堵塞物成分分析

对盘二块、盘40块、唐庄、商河四个典型出砂区块的防砂失效井筛管砂及冲出砂做成份分析。

2.2预处理工艺优化

2.2.1酸化处理酸液优选

针对临盘通过对临盘区块的粘土矿物进行取样分析结果，其伊/蒙混层47%，开展了室内实验研究，在溶蚀率相同的情况下，优选多氢酸作为酸化段塞主体酸。

2.2.2地层预处理工艺优化

针对不同区块的主要堵塞原因，结合小套管防砂特点，优化了不同的抑砂处理段塞。

3.机械式防砂工艺技术研究

临盘采油厂因套损小套管治理和老井侧钻挖潜产生小套管油井423口，占比17.7%，常规的挂滤、化防无法完全满足其防砂需求，主要存在充填施工摩阻高，管柱不配套，后期处理难度大;一般挂滤防砂，后期易堵塞。

3.1小套管充填防砂工具研究

3.1.1结构组成

Φ82充填工具主要由丟手解封装置、悬挂密封机构、反洗机构、填砂装置组成。

3.1.3性能特点

（1）封隔压力高，悬挂能力强，避免了施工过程中产生的高压引起管柱的密封失效，导致防砂施工的失败。

（2）不动管柱反洗井，确保了井筒内多余砂及时反洗出井口，避免了管柱的堵塞以及卡管柱等施工安全风险。

3.2易处理防砂筛管的研制

3.2.1 Φ73钨钴合金涂层等径微缝管

（1）结构特点

针对精密微孔滤砂管内通径小（48mm），易堵塞，后期处理困难，研制Φ73钨钴合金涂层等径微缝管。

（2）技术特点：

滤砂管采取内扣连接，无接箍，整体防砂管柱外径一致，方便后期井筒套铣打捞;

内通径大（62mm），中心管内积砂易被清除;

等离子割缝，滤砂管不易堵塞。

（3）参数优化

运用有限元模型建立N80材质基管的微缝管应力模型，通过模拟压溃过程优化钨钴合金涂层厚度为0.2mm，优化缝长50mm、缝密度5条/周。

3.2.2高渗滤砂管

针对细粉砂、泥质含量高的油层，配套高渗滤砂管，排出细粉砂，提高防砂效果。

（1）结构组成

高渗滤砂管主要包括基管、预制填砂层、接头。其中，预制挡砂层可根据地层砂粒径进行相应的优化匹配，以提高防砂效果的适应性。

（2）性能室内实验

制作了7种不同规格预制填砂层的滤砂管，进行了渗流实验。

实验结果：7组不同规格高渗滤砂管（充填40/50目砂），渗透率：12.2～23.3um2，受滤砂管预制填砂层的配方及胶结方式有很大关系。出口含砂量均<3 ‱，排出砂粒径均<40μm，平均粒径24.7μm。高渗滤砂管可排出细粉砂。

（3）滤砂管参数优化

滤砂管外径优化

根据小套管套管尺寸，综合考虑工具加工、施工安全方便、过流面积等因素，优化滤砂管外径为76mm。

滤砂管长度优化

根据滤砂管最大长度、初弯曲挠曲线近似表达式机滤砂管长度与挠度的关系，经过计算，L=1.13m。在斜井中，为了保证滤砂管的顺利下入，避免防砂管柱弯折损坏，兼考虑加工等方面的便利，优化滤砂管长度为1m。

4.小套管井化学防砂工艺技术研究

4.1覆膜砂优选及性能评价实验研究

4.1.1覆膜砂防砂技术原理

针对常规耐覆膜砂在涂覆工艺、固结性能方面存在的不足，通过从涂覆工艺、涂覆材料选择和改性以及涂覆层数的确定等方面的分析，确定采用目前比较先进的热法涂覆工艺，选用具有不同功能的涂覆材料，在石英砂表面从内到外进行可预固化层、可固化层和保护层进行三层涂覆，提高支撑剂的抗破碎率、圆球度、固结和性能等。

4.1.2室内实验研究

（1）覆膜砂性能评价优选

通过室内实验研究，优选固结强度、渗透率较高的新型树脂砂作为高导流自固结充填材料。

（2）新型树脂砂性能评价

新型树脂砂其最终抗压强度可达5.2MPa，渗透率14.6μm2，可建立高强高导挡砂屏障。

4.2留塞式化学充填防砂工艺研究

4.2.1工艺原理

在化学防砂材料优选的基础上，针对较厚油层，采用充填树脂砂或者注入固砂剂的方式进行化防。可形成较高强度的挡砂屏障，保证防砂效果。

而针对较薄油层（≤5m），可采用塞式化学充填的方式。在井筒内留塞，可进一步提高挡砂屏障强度。

4.2.2参数优化：

通过建立小井眼井渗流通道与充填留塞数学模拟，优化了塞式充填防砂参数，主要包括：

砂面位置：射孔段底界30m;砂比：5-30%，泵压：≤5MPa。

沉砂时间：5-10min

顶替液用量：清水， ≤油管容积;侯凝时间：24h以上

钻塞位置：射孔层段顶界1m的位置。

4.2.3适应井况：

可用于4in（内径88mm）套管井，薄油层（≤5m）井的防砂工艺中。

5.结论

（1）针对临盘小套管井出砂储层特点，优选了酸化处理主体酸液类型及配方，泥浆溶蚀率≥50%、返排率≥75%，提高解堵效果。

（2）针对井眼尺寸小的侧钻小套管井，开展小直径循环充填防砂工具、高强度易处理等径微缝管，配套高渗透滤砂管防砂工艺，能满足小套管井防砂需求，解决了筛管易堵塞的难题。

（3）创新研发留塞式化学充填防砂工艺，可形成具有较高胶结强度及渗透率的挡砂柱塞。

（4）开展了小套管井防砂技术现场应用并进行了效果跟踪分析，措施后日液比停产前提高了78.4%，为后期进一步开展技术优化及现场应用提供了技术借鉴。

参考文献：

【1】何生厚，张琪。油气井防砂理论及应用【M】，北京石油工业出版社，2003

【2】董长银，张清华等，复杂条件下疏松砂岩油藏动态出砂预测研究【J】，石油钻探技术，2015，43（6）：80-86

【3】朱春明，王希玲，邓金根等，防砂筛管性能评价实验方法的建立【J】，新疆石油天然气，2011，7（4）：69-72