防砂完井方式对胜利油田浅层透镜状岩性气藏开发的影响

防砂完井方式对胜利油田浅层透镜状岩性气藏开发的影响

张雪松

胜利油田油气集输总厂地质工艺研究所

摘要 胜利油田浅层气藏以河流相沉积的透镜状疏松砂岩为主，由于储层埋藏浅、压实程度低、胶结疏松，气藏开发过程中易出砂，严重影响了气藏的开发效果。本文简要分析了气层出砂的成因及对储层伤害，认为防砂完井方式可有效抑制地层出砂对气藏开发的影响，提高气藏采收率。但完井中的射孔过程也不可避免地造成储层层伤害，但可以通过优化射孔工艺加以抑制。

关键词 疏松砂岩 储层伤害 防砂完井 采收率

气井完井是衔接钻井和采气的一个关键环节。一口井完井方式的合理与否，直接关系到今后的气藏开采能否顺利进行。胜利油田浅层气藏开发井具体的完井方式必须适应气层的地质特性。只有采用与气层特性相匹配的完井方式，才可以减少对气层的损害，提高气井产量，延长气井寿命，真正达到“少投入、多产出”的经济指标。本文结合胜利油田浅层气藏的储层特点，对防砂完井方式对储层安全、气藏开发及采收率的影响进行了分析。

1 防砂完井对浅层透镜状岩性气藏开发的重要性

胜利油田浅层气藏的典型地质特征为埋藏浅、压实程度低、胶结疏松，岩石的抗张强度很低。按岩石力学观点，在开发开采过程中如果井壁岩石所受的最大张应力超过岩石的抗张强度将造成气层大量出砂。而且泥质胶结物经水浸泡后会变得更加疏松，气层更易出砂（图1），因此胜利油田浅层气藏属于易出砂气藏。在气藏开采过程中为保持开采的经济性，生产压差很难控制在出砂极限压差范围内，所以浅层岩性气藏近井地带的出砂是难以避免的。

图1 水砂复合对近井地带的影响示意图

出砂将对气井的安全生产造成严重伤害。首先，近井地带大量出砂将造成井壁垮塌，套管变形受损。同时，由于气体流速较高，大量的砂进入井筒将造成加剧井筒磨损，破坏井下气嘴等设备，同时将对地面管线造成严重伤害。而大量的砂集聚在井筒中，将产生极大的流动阻力，造成气藏有能量而气井无产能的状况。胜利早期没采用防砂完井的气井75％以上都由于气井严重出砂而关井。而采用防砂完井方式，防砂管柱可在产层与井筒之间形成挡砂屏障，阻止地层砂进入井筒，防止因地层亏空导致对骨架砂的破坏，从而有效提高地层的稳定性，降低地层出砂几率，避免或减缓此类伤害的发生。

2 防砂完井射孔过程中的气层伤害

射孔过程可对气层造成一定的伤害，如果射孔工艺和参数选择恰当，就能最大限度地减少伤害，降低钻井过程中已造成的伤害。否则，就会极大地伤害气层，降低气井产能。射孔过程对气层的伤害主要有四个方面：

2.1 射孔对气层的伤害

聚能弹爆炸后产生高温、高压，使金属罩溶化为高速运动金属流，击穿套管、水泥环及油气层岩石，形成一个孔眼。实验表明，射孔过程中在孔眼周围形成一个厚约12.7mm的压实带，其渗透率仅为原始值的10%。这个渗透率极低的压实带将极大地降低射孔井的产能，目前的工艺技术还难以消除此类伤害。

2.2 射孔参数不合理对气层的伤害

射孔参数是由射孔枪、射孔弹所决定的，因此射孔参数的选择可归纳为射孔枪、弹的选择。如果射孔枪、弹选用过小，一是不能有效打开产层，容易因采气强度过大造成地层出砂；二是难以穿透钻井液侵入带，使地层能量难以有效释放。而采用“深穿透、大孔径、高孔密”射孔枪弹则能有效地提高了气井产能，这是因为深穿透使射孔孔道突破钻井液侵入带，大大减小了钻井污染对产能的影响。目前，胜利油田浅气藏开发中普遍采用的“73型射孔枪配89型射孔弹，螺旋布孔”的射孔方式就较好地解决了这一问题。

2.3 射孔压差不当对气层的伤害

若采用正压差射孔，则射孔液回压高于气层压力，在射开气层的瞬间井筒中射孔液就会进入射孔孔道，并经孔眼壁侵入气层。同时，促使固相颗粒、破碎岩屑以及子弹残渣堵塞孔眼。若采用负压差射孔，射孔液回压低于气层压力，在射孔瞬间由于气流向井筒中冲刷，对孔眼具清洗作用。但如果负压值过大，反而容易引起地层出砂；负压值过低，射孔碎片及泥浆又难以排出。因此，根据胜利油田浅气藏储层物性及射孔层位深度，结合以往的开发经验及W.T.BELL的经验关系，负压值一般控制在3.0MPa左右。

W.T.BELL的经验关系

2.4 射孔液对气层的伤害

气层被打开后，射孔液必然或多或少地进入气层，对近井地带储层产生伤害。如花沟气田开发方案中就要求采用与地层配伍的射孔液射孔，但开发初期由于花沟气田附近没有污水站，一直采用清水作为射孔液，也没有添加相应的化学药剂。因此由射孔液侵入地层引起的伤害比较严重。为了避免此类情况发生，目前均采用经过处理与地层流体配伍性良好的区块采出水为射孔液，并加入适量防膨抑砂剂。

3 防砂完井应用效果分析

气藏大量出砂后，储层内部、近井地带和井筒都受到出砂的严重伤害而且其伤害对气藏开发的影响是不可逆的。在储层内部，出砂堵塞孔喉，增大圈闭气体积；在近井地带，出砂造成近井地带孔隙度、渗透率严重降低，从而降低气井产能；在井筒中，出砂严重磨损气嘴、井筒等井下设备，同时井筒大量积砂，将增加井筒中气体流动阻力，降低气井产能，严重时甚至造成气井压死。所以选用合理的先期防砂完井方式将避免在储层、近井地带和井筒中产生伤害，从而大幅提高气藏的采收率。

孤东油气田浅层气藏于1988年12月投产，投产初期即开展了大规模的气井防砂现场实验(包括单纯下入滤砂管、酚醛树脂溶液、酚醛溶液地下合成等方法)，以绕丝筛管砾石充填方法效果最佳。

表1 胜利浅层气藏防砂效果对比表

二十多年的生产实践证明：孤东油气田气井先期防砂是成功的，并见到了良好的开发效果。该油气田第一批投产气井30口，全部采用了绕丝筛管砾石充填先期防砂技术，由上表可以看出，采用合理的防砂完井方式气井的气藏平均采收率比气井投产(或出砂)后进行二次防砂的气藏采收率高10％左右。

4 结论

胜利油田浅层疏松透镜状岩性气藏的储层特点决定了采取防砂完井方式的必要性，采取该方式是确保气层平稳生产的首要条件。否则地层过早出砂将对储层、近井地带、井筒和地面设备造成严重伤害，大幅降低气井的产能，严重影响气藏的开发效果。同时，相比油藏射孔完井而言，气藏射孔过程产生的伤害要严重的多。因此，完井过程中射孔枪弹、射孔液及射孔压差的选择，也在很大程度上影响着储层生产安全。在气藏开发中，必须综合考虑这些因素。

参考文献

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[3] 熊友明，童敏，潘迎德．疏松浅气层防砂完井方式的选择．《天然气工业》1997年03期

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/dbd9d8f6c8d376eeaeaa31f2.html