渤海老油田砾石充填防砂方法研究

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　　摘 要：防砂作业是渤海油田完井作业中的重要环节，其中砾石充填防砂工艺得到了非常广泛的应用。对油田出砂的原因和危害进行了对比分析，指出砾石充填防砂是一种有效的机械防砂方法。通过对砾石尺寸、携砂液粘度、充填工具等关键因素的分析研究，总结出了一套适合渤海老油田的砾石充填防砂方法。
　　关键词：砾石充填;粒度中值;携砂比;一趟多层
　　油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。渤海地区除少数油田外，大多数油田油层为疏松胶结的砂岩，地层出砂严重，防砂问题一直是完井和修井作业中需要解决的重要问题。
　　1 出砂的原因和危害
　　地层出砂没有明顯的深度界限，一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力等因素决定了地层的强度。地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力，还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。一般来讲，地层出砂的因素分为地质因素和开发因素。地质因素是指砂岩地层的地质条件。开发因素有不合理的开采速度、低质量的修井和增产作业等等。
　　油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气井产量降低、套管损坏、设备损坏，甚至造成油井报废。
　　2 防砂方法分类
　　传统的防砂方法主要有砂拱防砂、机械防砂、化学防砂和焦化防砂等。目前渤海地区采用的主要是机械防砂。机械防砂一般分为两种，一种是下入预充填防砂管柱挡砂。这种防砂方法简便易行，但效果差，寿命短。原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂堵塞。另一种就是砾石充填防砂方法，这种防砂方法能有效的把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。
　　3 充填砾石的选择
　　砾石充填的原理是使用砾石挡住地层砂，而砾石本身又被筛管挡住。因此，砾石的选择至关重要。砾石尺寸的计算方法有Saucier、Schwartz、DePriester等方法，其中Saucier法应用最为普遍。以表示D50砾石粒度中值，以d50表示地层砂粒度中值，根据砾石挡砂机理，当D50/d50≤6时，砾石已经起到了防砂效果，但是为保证砾石有较高的渗透性，砾石尺寸不易选的过小。因此，选取D50=（5-6）d50。
　　4 携砂液的选择
　　砾石充填携砂液选择的首要原则是不伤害地层，这就要求携砂液中固相颗粒的尺寸和数量应该控制在一定范围，且与地层液及地层矿物具有配伍性，不会引起化学反应堵塞地层。携砂液可以分为低粘液、中粘液、高粘液和泡沫液三种。其中泡沫液施工工艺复杂，一般用于低压井。其他三种携砂液的性能参数见表1。
　　低粘携砂液有充填密实、工艺简单等优点，且海上油田海水充足，因此渤海油田多使用低粘携砂液。
　　5 充填工具
　　目前比较流行的砾石充填防砂工艺主要有：①“一趟多层”工具，一趟管柱完成多层砾石充填作业;②“两趟多层”工艺，一外一内两趟管柱完成多层砾石充填作业;③单层砾石充填防砂工艺，一趟管柱完成一个油层防砂作业。相较于前面两种工艺，单层砾石充填防砂工艺一趟管柱只能完成一层防砂作业，效率较低，但它管柱结构简单，操作步骤简便，出现砂卡的几率较低，若发生事故，处理也比较简便。目前“一趟多层”和单层砾石充填工具应用的较为广泛。以前渤海的防砂工具市场几乎全被贝克休斯、哈里伯顿等外企占领，随着国内技术的发展，现在国产工具获得了越来越广泛的应用。
　　6 结论
　　①机械防砂是目前应用较为广泛的防砂方法，其中砾石充填工艺非常适合在渤海老油田应用;②砾石尺寸的选择不光要考虑挡砂效果，同时也要考虑砾石渗透率即其对防砂后产能的影响;③携砂液的粘度对携砂比有很大影响，低粘度携砂液具备充填密实、工艺简单等优点，非常适合渤海油田使用;④“一趟多层”和单层砾石充填工艺各有优势，在作业中可以根据井况灵活选择。
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