渤海油田小篩管二次防砂井堵塞的動態分析及措施建議

劉召 劉國振 崔宇 丁鵬飛 康鵬

1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300450

2. 中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300450

渤海油田開發以淺部疏松砂巖油藏為主，油藏埋深較淺、孔隙發育、滲透性好、儲層巖石膠結強度弱，在油井生產過程中，極易出現因井周巖石遭到破壞造成的油井出砂。目前廣泛應用的機械防砂方式主要包括防砂篩管防砂及礫石充填防砂，但兩種防砂方式均存在因篩管沖蝕破損造成油井出砂的井例，導致防砂失效，此類井在渤海油田低產低效井中占比26.7%[1]。在對出砂井的改造中，渤海油田形成了多種防砂治理技術體系，包括：小篩管二次完井防砂、人工井壁化學防砂、篩管漏點卡封、大修后再完井等。其中小篩管二次防砂的機理為在原防砂管內部下入一層小篩管，形成新的擋砂屏障。該技術施工工序簡單、工期短、費用低，因此被廣泛應用于因篩管破損導致的出砂井的治理中。

篩管沖蝕破損一般是由于篩管堵塞形成的局部“熱點”造成，因此二次完井后依然存在堵塞風險[2]；另外新下入的篩管使得入井流體的流動空間變小，也增加了油井堵塞的風險；在二次完井作業過程中的儲層污染問題、關停井造成的近井儲層速度敏感、應力敏感也在不同程度的影響油井產能。因此小篩管二次完井后油井的堵塞問題依然較為普遍。

當前對油井堵塞的研究多基于初次完井，對二次完井后堵塞的研究較少。為對渤海油田小篩管二次防砂井的生產進行指導，亟需對二次防砂完井堵塞進行研究。

1 小篩管二次完井堵塞機理認識

目前防砂井筒堵塞主要包括非充填帶分選橋架、礫石充填層橋架和篩管擋砂層內部橋架三種機制[3]。地層流體裹挾大量的固相顆粒進入擋砂介質內，若部分固相顆粒侵入擋砂介質卻不能順利通過，則會滯留在擋砂層內，縮減擋砂介質過流能力，形成堵塞。

儲層內產出的固相顆粒主要包括地層細粉砂、黏土泥質、鉆完井過程中的固相污染物、原油中的膠質瀝青質以及生產過程中形成的有機垢和無機垢。其中的泥質顆粒具有黏附性，在未進行充填防砂的油井中在防砂篩管外表面膠結地層砂顆粒，在篩管表面形成泥餅，直接堵塞篩管外表面的過流通道；在充填防砂的井中，泥質顆粒進入擋砂介質內部遇水膨脹，使得砂橋更為牢固，堵塞更嚴重，因此砂泥巖地層的油井堵塞問題更加嚴重。

對于顆粒運移導致的小篩管二次防砂井堵塞可分為兩類：原發性堵塞，即原完井狀態下無堵塞現象，二次完井后出現的堵塞；繼發性堵塞，即原完井狀態下就存在堵塞，二次完井后仍然存在堵塞。另外在小篩管二次完井過程中也會存在因儲層污染造成的堵塞，這種堵塞主要與儲層的敏感性相關。

原發性顆粒運移堵塞主要與小篩管下入導致的滲流瓶頸相關。在原完井條件下，較防砂介質過濾精度大的顆粒被防砂介質過濾在井筒外，而較防砂介質過濾精度小的顆粒則可隨儲層流體順利入井，未在防砂介質內外形成堆積堵塞。但在原防砂系統失效后，仍存在一定的過濾作用，二次完井后的新老防砂系統的過濾作用疊加，導致入井過流阻力較原完井條件下大幅升高。在未進行顆粒充填的小篩管二次防砂系統中，原始完井條件下，在小篩管下放層不存在滲流瓶頸，而下入小篩管后，其過流面積僅為管體表面積的1.1%-2.7%[4]，過流面積大幅降低。而在進行顆粒充填的小篩管二次防砂系統中，除新防砂篩管造成的過流面積降低外，原篩管的過流孔處的過流面積也受充填影響大幅度降低，二次完井充填后在原井過流孔處的過流面積僅為原完井條件下的21.5%。二次完井后入井過流阻力大幅度的升高必然造成各滲流瓶頸堵塞的風險增加。

繼發性顆粒運移堵塞分為兩種情況，區別在于原篩管外環空是否充填完全。如外環空未進行充填或充填不完全，則生產段井壁未得到有效的支撐，泥巖段井壁或儲層內產出的泥質顆粒仍存在運移通道，其核心問題為對泥質物源無控制，始終存在運移堵塞通道。

在原篩管外環空進行有效充填的井中，其原完井狀態下存在堵塞，如原完井為簡易防砂篩管完井，則堵塞顆粒聚集在篩管表面；原完井為礫石充填防砂的井堵塞無則聚集在礫石充填層內部。二次完井作業過程中要經歷沖砂、洗井、壓井等多道工序，這些工序對整個完井系統產生較大壓力，且此壓力是由內向外傳播的與生產狀態下的壓力傳遞方向完全相反，而同時這些作業也會帶來一定的措施液的漏失。這些反向壓力及漏失對篩管或礫石層的堵塞具有“沖散”作用[5]，使堵塞物向遠離篩管方向運移、分散，但恢復生產后這些堵塞物又再次聚集至篩管過流通道或礫石充填形成的喉道內，形成堵塞。

二次完井前的準備階段需進行沖砂，在渤海疏松砂巖油藏出砂井沖砂過程中往往存在較大漏失，甚至需要注入稠塞進行堵漏。在漏失洗井液、稠塞及難降解的添加劑較多的井中，近井地帶儲層存在污染風險。這些難降解的添加劑滯留在儲層孔隙中，降低進井儲層的滲透性；而漏失的措施液在與儲層配伍不好的情況下也會造成儲層的酸敏、水敏的問題，造成近井儲層的滲流能力變差。

2 小篩管二次完井堵塞動態特征

小篩管二次完井堵塞的動態特征與常規堵塞動態相同，都存在著流體入井阻力增大所造成的產液量下降、流壓下降、生產壓差增大、采液指數下降等現象，同時分析中也要規避對應注水井、地層能量虧空等因素對油井動態的影響。綜合對比10幾口小篩管二次完井后堵塞的油井，對其堵塞特征進行分析。篩選典型井6口（A、B、C、D、E、F），原發性顆粒運移堵塞井、繼發性顆粒運移堵塞井、儲層污染堵塞井各2口。

篩管破損后的采液指數不能夠反映防砂系統工作正常條件下的油井產液能力，因此對比分析過程中選取篩管破損前采液指數及二次防砂完井后措施初期的采液指數。A、B兩井為原發性顆粒運移堵塞，措施前后采液指數相近。C、D兩井為繼發性顆粒運移堵塞井，措施后采液指數明顯高于措施前（篩管破損前）采液指數，篩管破損前防砂系統存在較為嚴重的堵塞問題，造成其采液指數較低，而二次完井過程中經過沖砂、壓井等作業對堵塞顆粒具有一定的沖開作用，因此措施后初期的采液指數高于篩管破損前采液指數。而儲層污染造成堵塞的E、F兩口井，其措施后的采液指數遠高于措施前，主要原因在于儲層污染堵塞井在二次完井的過程中漏失嚴重，造成井周儲層存在一定的憋壓。

二次防砂完井投產后采液指數的趨勢3種堵塞方式也存在區別。儲層污染造成的堵塞在投產初期堵塞速度最快，采液指數日遞減達到40m3/d/MPa，主要原因是措施過程中漏失液造成的憋壓快速釋放、另外大量的液體回流造成井周儲層的敏感性反應，同時也存在顆粒匯集等作用。而原發性堵塞采液指數遞減速度較為平穩，其初始采液指數也水平較高，主要原因為其原完井狀態下不存在堵塞，因此二次完井初期的采液指數代表了其真實的產能。而繼發性堵塞的井采液指數變化也是比較平穩，但是水平較低，因為原始完井狀態下的堵塞仍然大部分存在，此時的采液指數不能代表油井實際的產能。

對于由漏失造成儲層污染引發堵塞的井還存在自解堵的現象。以F井為例，因二次完井過程中漏失沖砂液5000方，稠塞25方，造成其二次完井后堵塞現象明顯，采液指數從23 m3/d/MPa逐漸下降至5 m3/d/MPa，但連續生產半年后采液指數存在恢復現象，采液指數從5 m3/d/MPa逐漸上升至25 m3/d/MPa。

漏失引發的堵塞還存在對油水的選擇性堵塞，F井二次防砂完井措施后日產油量不降反增，日產液量大幅度下降，見表1。從指數上看，措施后采水指數、采油指數均存在下降，但采油指數下降幅度較小，而采水指數斷崖式下降。F井目標油藏為明化鎮2油組，邊水稠油油藏，F井位于構造高部，依靠邊水注水補充能量驅動，其位水平井生產段內存在非均質性，水驅油水前緣率先通過高滲透段進入井筒，因此高滲透段對應的是產水段。在二次完井作業過程中，漏失的措施液及稠塞主要進入高滲透段（產水段）地層，因此會形成出油段受污染程度低，而出水段受污染程度高的現象。

表1 F井二次防砂完井前后采水指數、采油指數對比

對于原發性顆粒運移堵塞井，需要對其防砂設計進行優化，可采用二次完井防砂精度低于初次完井防砂精度的方式，使得通過原防砂系統的運移顆粒都可以順利通過二次完井防砂系統。對于繼發性顆粒運移堵塞井，首先要保證原篩管外環空的充填率，盡量飽滿的支撐裸眼井壁，避免出現泥巖段泥質顆粒運移通道；對于原篩管外環空充填完全的井，可以在二次完井過程中進行酸化作業，消除附著在原防砂系統內的堵塞物，恢復油井初始產能。

其中C井在二次完井過程中完成了對外環空100%的充填，二次完井投產后存在堵塞，采液指數降低至7.7m3/d/MPa，后進行酸化作業，酸化作業后油井產能得到釋放，酸化后采液指數與投產初期相近。且酸化后，老篩管外泥餅消除，堵塞速度放緩，僅為措施前堵塞速度的30%，見圖1。

圖1 C井各階段采液指數變化

針對儲層污染堵塞井，要加強二次完井施工工藝，對措施液的配伍性及暫堵工藝進行加強；隨時間推移添加劑逐步降解，污染逐步解除、因此這類井在生產過程中存在產能恢復的特征，在生產過程中勿輕易措施，等待產能恢復。

3 結束語

二次防砂完井后堵塞分為三類，即：原發性顆粒運移堵塞、繼發性顆粒運移堵塞、儲層污染堵塞。原發性顆粒運移堵塞主要由二次完井后的防砂系統導致，其造成流體入井過流面積縮小、過流阻力增大導致；繼發性顆粒運移堵塞主要由于堵塞源或泥質顆粒運移通道的存在造成；而儲層污染造成的堵塞是由二次完井過程中漏失的措施液及添加劑造成。對于動態上難以分辨的井還需通過試井分析、測井解釋等材料佐證。

原發性顆粒運移堵塞井，二次完井措施前后采液指數相近，采液指數整體遞減較為平穩，遞減率高于繼發性顆粒運移堵塞；繼發性顆粒運移堵塞井二次完井措施后采液指數較措施前高，存在短暫的“沖擊解堵”效果，隨后采液指數下降至措施前堵塞狀態水平。儲層污染導致的堵塞在二次完井初期采液指數下降幅度最大，日遞減可達40m3/d/MPa，但隨著后續生產儲層污染不斷解除，堵塞井存在“自解堵”現象，對部分井還存在選擇性堵塞的現象。

原發性顆粒運移堵塞可以嘗試降低二次防砂系統的防砂精度來避免，是小篩管二次防砂預防堵塞研究的一個方向。繼發性顆粒運移堵塞可以通過提高原篩管外環空顆粒充填實現支撐泥巖段井壁、消滅泥質顆粒運移通道；可以通過在二次完井過程中加入酸化作業，消除原防砂系統內滯留的堵塞物，進一步消滅堵塞物物源，案例井通過酸化作業堵塞速度降低至二次完井措施前的30%。儲層污染造成堵塞井可以通過提高油田化學研究、加強防污染管理避免，同時生產過程中可等待產能恢復。

文章對小篩管二次防砂完井后油井堵塞問題進行了分析，對堵塞機理進行了分類，為不同類型堵塞的避免及治理提出了思路，用以指導小篩管二次防砂完井動態分析及生產管理。