压裂充填防砂工艺技术

周战凯 

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300452

摘要：胜利油田和辽河油田松散砂岩油藏开发良好。自20世纪60年代以来，这些油田一直致力于研究各种防砂方法。机械防砂和化学防砂均可在一定时间内控制地层砂的产量，但代价是气井的部分生产能力。实施一些工序后，产量减少70％~80％，不利于油气田的快速发展。

关键词：压裂充填 防砂工艺 油田施工

Sand Control Technology of Fracturing Filling

Zhou Zhankai

Engineering Technology Branch of CNOOC Energy Development Co.，Ltd.，Tianjin 300452

Abstract：The loose sandstone reservoirs in Shengli Oilfield and Liaohe Oilfield are well developed. Since the 1960s，these fields have been working on various sand control methods. Both mechanical sand control and chemical sand control can control the production of formation sand within a certain period of time，but at the cost of part of the production capacity of the gas well. After some processes are implemented，the output is reduced by 70%-80%，which is not conducive to the rapid development of oil and gas fields.

Keywords：fracture；sand control technology；oilfield construction

1 概述

对于中高渗透松散砂岩储层，非常规压裂技术结合机械防砂技术，实现了改善油井产量，稳定地层砂的特殊改造过程。在施工过程中，通过压裂可以形成高导电性裂缝，可以提高地层的渗透性，从而消除地层污染，达到提高产量的目的，同时压裂也会缓解这方面的问题。2 压裂充填防砂工艺

该工艺的特点是高黏度，低温防砂工质，高低变排量结构，支撑带清洗和裂缝扩展，防止松散砂岩储层砂。压裂充填防砂工艺被认为是完成中高渗透多孔砂岩油藏的首选。压裂充填防砂工艺研究了松散砂岩储层的一套压裂和填充综合支护技术，指标达到或超过设计指标，可有效提高防砂效率和防砂期，保证防砂效果。在压裂充填防砂工艺中研究的压裂回填管柱和工具具有单层或多层回填的优点。同时，支撑工具具有基本功能，例如悬挂、隔离、填充、密封，反洗等。可以进行填充和回收，填充后可以验证填充和二次填充的质量。通过优化砾石与地层砂和网状节理的相容性，可以减少防砂砂井中砾石的回填，降低渗透率。在现场施工中，可以实现爆破压力挤压试验和填充验证试验，并且可以计算高度和填充系数以实现裂纹扩展。动态显示过程；为优化施工参数并进一步完成二次填砂和后效分析提供科学依据。压裂防砂是一种结合水力压裂和井筒砾石充填的新型防砂技术。通过压裂，形成短而宽的高渗透性裂缝，改变井眼附近的渗透模式。通过砾石充填，建立了有效的防砂屏障，充分发挥了砾石层的压裂效果和防砂效果，达到了增产和防砂的目的。压裂和防砂后的井产能预测是压裂防砂设计和经济性能预测的基础，根据防砂前的流入性能，通过压裂增产与砾石充填能力的比值计算总生产能量比，建立流入性能预测模型。将压裂液注入防砂井中。压裂后，连续注入管道，穿孔，套管和套管充满砾石。由于压裂和填充操作的输出通常很高，井底附近的流体流速非常高，特别是在砾石充填中，砾石层和环形砾石层的流动阻力不小，砾石层将不可避免地影响生产力。应严格控制裂缝砂井底部附近的结构。压裂和防砂对生产率有2个影响：一是压裂引起的高导电率和刺激效应；其次，井筒砾石填料增加了流动阻力，导致产量下降。因此，可以从这两个方面考虑防裂砂井的产能预测。根据井的原始流入性能，考虑了刺激倍数对刺激效应的影响。砾石充填容量比用于表征砾石充填对井的影响。建立了压裂充填防砂井的生产率预测方法。应用结果表明，该方法可用于预测压裂和填砂控制井的产能。对于压裂防砂井，压裂增加了井产量，砾石填料减少了产量，但压裂增加了产量，砾石充填对井产量的影响较小。井筒砾石充填压裂和防砂不仅可以达到更好的防砂效果，还可以提高油井产量。对于具有压裂和防砂条件的井，可优选井眼砾石充填压裂和防砂技术。3 工艺应用

压裂充填防砂技术难度大，施工复杂，投资成本高。在井的选择中，首先评估储层并预测储层容量。如果存在系统的试井数据，则有必要研究试井数据。如果没有试井数据，则有必要根据历史生产条件和相同的生产井来判断井产能和地层污染。正确判断是选井的基础，压裂和填充可以实现防砂并提高产量，产生严重的沙子和高渗透性。然而，近井区存在污染，压裂充满了防砂。通过在污染区域产生裂缝，可以提高生产率并且可以防止产砂。地层泥浆含量高，采取了其他防砂措施。例如，在传统的填砂之后，页岩材料侵入充满沙子的物体，导致充满沙子的物体堵塞。虽然地层是高渗透性的，但是地层没有被污染，但是在防砂之后，井的供油能力恶化。这些井被破碎并填（下转第78页）

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技术研究500~600L/min是比较合适的排量，能够满足携带要求并保持井壁的完好。3.2.2 低转速

在管柱旋转的过程中，由于钻压的变化、井筒的不规则性，钻具在井筒中弯曲变形造成钻具的旋转可以分解为2种旋转方式：一种是钻具绕井筒轴线公转，另一种是钻具绕自身轴线自转，这2种旋转方式叠加在一起产生扰动现象，导致钻头钻出的井眼远大于钻头的直径。塔河油田大部分裸眼完井段采用149．2mm钻头完钻，最后形成的井眼直径在160mm以上，更有甚者，在钻遇易垮塌地层时形成“大肚子”。因此在钻塞时，为了避免损伤井壁造成垮塌，现场施工常采用低转速（4O～60r/min）降低钻具的公转行为，从而降低钻进过程中的扩径及钻具对井壁的碰撞力。3.2.3 轻钻压

钻具在进入斜井段后会紧紧贴在井壁上，产生一个向上的摩擦阻力，使钻压并不能完全有效的作用于钻头；钻具在进入裸眼斜井段后，轻钻压能够使钻具较容易地通过狗腿、台阶并在原来的井眼内钻进，钻头才会比较轻易的趋向硬度小的水泥塞，因此轻钻压能够保证钻头的正常钻进和井眼的原样。2019年第10期返出压井液及少量的灰浆。在该井钻塞过程中，选用Φ149.2mm三牙轮钻头，是因为钻井时裸眼段为采用Φ149.2mm三牙轮钻头钻成，而形成的井眼在160mm以上，环空间隙能充分供建立循环，采用27/8＂斜坡钻杆+27/8＂钻杆+31/2＂钻杆组合，可有效降低在裸眼斜井段钻进时的磨阻并提高钻屑上返速率，同时符合设备提升能力要求，扭矩在5O～70kN·m，当钻具有较大反扭矩时，应缓慢释放反扭矩产生的作用力，后缓慢上提钻具，上下反复划眼，能正常通过该井段后再行钻进。5 结束语

该技术在TK722CH井的成功应用，说明了三牙轮钻头与斜坡钻杆+钻杆的组合与中排量、低转速、轻钻压的钻进参数，能有效降低超深侧钻水平井裸眼斜井段钻塞施工中存在的风险，为在裸眼斜井段钻塞提供可靠的技术保障。钻塞的过程中要不断上下滑眼，接单根要迅速，防止卡钻事故的发生，并且在洗井将井底的水泥屑返到地面的过程中要不断上下活动钻具，防止在斜井段形成砂床，埋钻卡钻。三牙轮钻头在侧钻水平裸眼斜井段钻塞具有良好的导向性，不容易挂卡，相对于磨鞋来说钻进效果较好。4 技术的应用

TK722CH井钻塞井段内的井斜角从11°-48°之间，方位角变化从351°-211°，最大全角变化率为30°，钻塞施工难度大，TK722CH井施工时轻钻压、低转速、中排量的钻进参数，成功完成了152m钻塞施工，钻塞管柱组合：Φ149.2mm三牙轮钻头+27/8＂斜坡钻杆+27/8＂钻杆+31/2＂钻杆，钻塞参数如下：钻压：0.5~2t，转速40~60r/min，泵压15MPa，排量500L/min，钻塞过程中无漏失。每扫塞50m进行反洗井6h，参考文献

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（上接第73页）

充以产生对称的垂直裂缝。地层流体以双线流动模式穿透，这大大降低了井筒附近的流体速度。流体速度是地层砂。因此，它避免了砂填充体的堵塞，并且在泥浆含量高且易于堵塞的井中实现了高生产率。当压裂液接近裂缝末端时，沙子被堵塞有2个原因。首先，裂缝尖端相对较窄并且支撑剂颗粒难以通过。其次，裂缝端的压裂液为极性流体，携砂流体严重脱水形成高黏度块。在任何一种情况下，持续的支撑剂注入将导致塞子进一步防止裂纹生长。压裂液的黏度低于常规压裂液的黏度，损失系数大。通过实验室测试评估，严格优化具体实施，即使考虑非凝胶系统，也可以促进砂浆的轻松去除。液体黏度需要满足2个相互矛盾的方面：液体悬浮液。填；压裂充填技术用于解决部分油井防砂生产问题。在常规施工中，为降低施工压力和最终破裂，采用挤压填充方法，仅在缺水时采砂控制材料区域靠近井筒以减少防砂材料。使用数量来节省成本。高压填料广泛应用于大港油田。压裂充填理论可用于改善高压填充的高压填充和防砂效果，而不会破坏填充条件。例如，提高含砂液的性能，增加砂施工比例，增加裂缝中的砂浆浓度，形成宽裂缝支撑，达到压裂和填充的效果。参考文献 

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4 结束语

正确认识油田压裂充填研究的某些形式的压裂充 78