车争安　修海媚　孟召兰　谭才渊　陈胜宏

(1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452；2. 中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司， 天津 300457)



压裂及高速水充填防砂在蓬莱油田侧钻井中的应用

车争安1修海媚2孟召兰1谭才渊2陈胜宏1

(1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452；2. 中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司， 天津 300457)

摘要：渤海湾的蓬莱油田每年进行近50口井的侧钻井作业，基本上都采用小井眼完井(5″�7″尾管射孔完井)。由于工艺实现方式不一致，相比逐层压裂充填防砂工艺，两趟多层高速水充填工艺在7″尾管中不一定能节省起下钻趟数、工期及费用。现场应用效果分析表明，逐层压裂充填防砂井初期产油量和米采油指数高，月递减率低，具有更好的防砂和增产效果。

关键词：蓬莱油田； 防砂方式； 压裂充填； 高速水充填； 逐层充填

蓬莱油田含油层系为上第三系馆陶组和明化镇组，储层岩性为河流相沉积的陆源碎屑岩[1]。含油层段地层厚度约100～600 m，油层比较厚且埋深较浅，属于中高孔、中高渗储层，疏松易出砂，原油较稠。

疏松砂岩稠油油藏在生产过程中经常伴有出砂现象，压裂充填是常用的增产防砂措施[2]。蓬莱 19-3油田在2008 — 2009年进行了生产井压裂充填防砂试验，油井见水后防砂效果明显。随后在2010年和2011年上半年进行了大规模的压裂充填防砂作业，结果表明，见水后防砂效果明显，产能提高明显。目前蓬莱油田生产井主要采用压裂充填防砂工艺。为了避免压开水淹层影响油井产能或压开断层引起复杂情况，实际作业中常根据实钻情况，在水淹程度严重或是储层距断层小于50 m的完井层段中，采用高速水充填工艺。2014年下半年为了消耗库存，该油田进行了9口井的两趟多层高速水充填防砂作业。

蓬莱油田近年来的作业以侧钻井为主，将先期采用的裸眼+优质筛管防砂井逐步更换为尾管射孔+优质筛管砾石充填完井。由于是侧钻井，基本都采用5″7″尾管射孔完井(1″=2.54 cm)，充填防砂作业需要在5″7″尾管中完成。对于7″尾管完井，目前蓬莱油田充填防砂作业采用的是哈里伯顿公司的充填服务工具Halliburton 7″ Stack Pack System和Halliburton 7″ DTMZ System，前者为逐层充填服务工具，后者为两趟多层充填服务工具。对于5″尾管，由于井筒尺寸太小，只能进行逐层充填防砂作业，采用的充填服务工具为Halliburton 5″ Stack Pack System。受工具尺寸限制，7″ Stack Pack充填服务工具可以进行压裂充填防砂，7″ DTMZ充填服务工具只能进行高速水充填防砂。因此在后面的描述中，7″ Stack Pack代表逐层压裂充填防砂，7″ DTMZ代表两趟多层高速水充填防砂。

本次研究以蓬莱油田为列，分析7″ Stack Pack和7″ DTMZ工艺在该油田侧钻井(5″7″尾管完井)中的应用，主要分析2种充填防砂方式的工艺区别和作业后产能对比情况。

1常用充填方式原理及特点分析

目前常用的充填方式按原理可分为4种：循环充填、高速水充填、微压裂充填、压裂充填。按充填工艺实现方式分为多层充填和逐层充填。

常规水循环充填只充填炮眼与筛套环空，所用充填液一般为低黏度或无黏度液体携砂液(稀胶液或完井液等)。高速水砾石充填所用的充填液为清盐水，黏度为1～2 mPa·s。高速水砾石充填时，将井底压力提高到地层破裂压力附近或略高于地层破裂压力，目的是破坏射孔所形成的压实损害带，同时消除部分钻井、固井损害。采用高速水充填方式可将合适粒径的砾石携入出砂地层，将近井地带、炮眼、环空填实，达到防砂目的[3]。微压裂和压裂充填的原理均是在砾石充填之前，利用水力压裂在地层中造出裂缝，然后在裂缝中充填满砾石，最后再在筛管与套管环空充填砾石[4]。

循环充填方式所造成的表皮因子平均高达15以上，影响油井产能的发挥；高速水充填造成的表皮因子通常在7～12，明显优于循环充填；压裂充填的表皮因子通常只有2～5，可替代增产作业措施[5]。

2蓬莱油田充填防砂特点分析

(1)单层完井段长。从2010年以来，蓬莱区域单井单层完井长度呈现上升趋势，平均单层完井长度从2010年的29.5 m增长到2014年的56.6 m，几乎增长了一倍。蓬莱油田单井单层完井长度统计曲线见图1。

图1　蓬莱油田单层完井长度统计曲线

(2)不同充填防砂方式的施工排量不同。蓬莱油田压裂充填的施工排量普遍在2.78 m3min左右，以确保顺利压开地层，并将支撑剂泵入。高速水的平均排量在1.21 m3min左右。对于5″尾管完井，由于工具的限制，施工排量则为1.92 m3min。蓬莱油田各种充填方式的施工排量见图2。

图2　蓬莱油田各种充填方式的施工排量

(3)不同充填防砂工艺的泵注砂量不同。蓬莱油田压裂充填每层泵注砂量为24.64 t，高速水充填的每层泵注砂量为3.07 t。各种充填方式平均每层加砂量统计见图3。

7″ Stack Pack工具最高允许排量3.18 m3min，最高允许砂量为136.2 t；7″ DTMZ工具最高允许排量1.27 m3min，砂量最高为13.62 t。

图3　各种充填方式平均每层加砂量统计

3充填防砂工艺对比分析

(1)作业特点对比

蓬莱19-3油田近年来作业的生产井绝大部分都是侧钻井，以5″7″尾管套管射孔+充填防砂为主，主要采用压裂充填防砂，2014年下半年有9口井采用7″ DTMZ作业。7″ Stack Pack和7″ DTMZ作业的主要区别见表1。

7″ Stack Pack的充填系数远高于7″ DTMZ的充填系数，因此7″ Stack Pack的防砂效果优于 7″ DTMZ 防砂工艺。

(2)下部完井工序对比

采用7″ Stack Pack作业时，防砂管柱和充填服务管柱一起下入；采用7″ DTMZ完井作业时，分别下入防砂管柱和充填服务工具。另外采用7″ DTMZ工艺完井时需要进行2次刮管作业(射孔作业前和下入防砂管柱前)，采用7″ Stack Pack工艺压裂完井只需在下入沉砂封隔器前进行一次刮管作业。

以同井型分3层防砂为例，7″ DTMZ两趟多层充填(防砂管柱一趟全部下入)与7″ Stack Pack逐层充填完井工序的差别为：①7″ DTMZ完井方式比7″ Stack Pack增加了2个工序，增加一趟刮管洗井作业和一趟下入充填服务工具作业；②7″ DTMZ完井方式比7″ Stack Pack逐层充填防砂减少4趟起下钻，分别是2趟射孔和2趟下防砂管柱作业。总体而言，7″ DTMZ完井防砂作业比7″ Stack Pack完井防砂作业节省2趟起下钻过程。

以同井型分4层防砂为例，7″ DTMZ两趟多层充填(防砂管柱分两趟下入)与7″ Stack Pack逐层充填下部完井所需起下钻趟数一样，都需要10趟，可见在防砂层位为4层的情况下，采用7″ DTMZ工艺完井并不比7″ Stack Pack工艺完井节省起下钻趟数。

表1　7″ Stack Pack和7″ DTMZ作业对比表

(3)完井工期对比

2014年下半实施的7″ DTMZ完井的9口井中，有4口井防砂管柱是一次全部下入，其余5口井的防砂管柱均分2次下入。一次性下入防砂管柱的井的射孔段跨度在165～276 m，平均射孔段跨度长度为229 m，分2次下入防砂管柱的井的射孔段跨度在295～441 m，平均射孔段跨度长度为394 m。受工具尺寸限制，防砂管柱分几次下入，主要取决于冲管长度和整个完井段长度的限制。根据服务工具厂家哈里伯顿的推荐，7″ DTMZ工具的冲管长度不超过180 m(即最下面一层防砂段的顶至最上面一层防砂段顶的长度不能超过180 m)，为了达到较好的防砂效果，单层防砂段的长度要求不大于100 m，因此单井完井段长度应不超过280 m。由于蓬莱油田的油层较厚，各井完井段长度普遍较长，因此，该油田仅少部分完井井段长度不超过280 m的井的防砂管柱可一次性全部下入，完成全部层位的高速水充填，其余井两趟多层高速水充填作业时的防砂管柱均需分2次下入。

对于7″ DTMZ作业的9口井，一次性下入全部防砂管柱的4口井的平均防砂层数为2.8层，平均完井工期为9.4 d；分2次下入防砂管柱的其余5口井的平均防砂层数为4.6层，平均完井工期为14.1 d，见表2。而对于7″ Stack Pack作业的9口井，平均防砂层数为4.3层，平均完井工期为17.4 d，见表3。根据2种充填防砂方式在蓬莱油田的实际作业情况分析可知，7″ DTMZ作业比7″ Stack Pack作业节省工期，但节省幅度有限。

由此可见，如果完井井段跨度在280 m以内且冲管长度不超过180 m的井，采用7″ DTMZ作业工艺，防砂管柱可以一次性全部下入，否则防砂管柱需分2次下入。

表2　7″ DTMZ作业完井工期统计

表3　7″ Stack Pack作业完井工期统计

4生产效果对比分析

(1)实际产量与初期配产量对比分析

2014年下半年7″ DTMZ作业的9口井在投产第一个月的单井平均产油量均未达到初期配产量。9口井配产平均为176 m3d，而实际投产第1个月的单井平均产油量为116 m3d，仅为初期配产量的66%，7″ DTMZ作业井实际产量与配产对照柱状图见图4。

2014年下半年采用7″ Stack Pack作业的9口井投产第1个月的单井平均日产油量均超过初期配产量。9口井平均单井配产为235 m3d，而实际投产第1个月的单井平均产油量为253 m3d，为初期配产量的108%。采用7″ Stack Pack作业井实际产量与配产对照柱状图见图5。

图4　7″ DTMZ作业井实际产量与配产量对照柱状图

图5　7″ Stack Pack作业井实际产量与配产对照柱状图

(2)米采油指数对比分析

2014年下半年7″ DTMZ作业的9口井投产初期米采油指数在0.124～0.500 m3(MPa·d)，平均为0.278 m3(MPa·d)。2014年下半年7″ Stack Pack作业的9口井投产初期米采油指数在0.144～0.919 m3(MPa·d)，平均为0.415 m3(MPa·d)，见表4。通过分析米采油指数可知：采用7″ Stack Pack工艺的平均米采油指数比采用7″ DTMZ工艺的平均米采油指数高49%。

(3)产油量月递减率对比分析

2014年下半年开展7″ DTMZ作业的9口井投产前 4个月，逐月递减，第2个月的递减率为 -27%，第3个月为-37%，第4个月为-44%。2014年下半年开展 7″ Stack Pack作业的9口井逐月递减，第2个月的递减率为 -17%，第3个月为-9%，第4个月为-9%，见表5。

因此，7″ DTMZ作业完井的平均月递减率比7″Stack Pack作业完井的大。

表4　米采油指数对比表

表5　日产油量及月衰减率分析表

5结语

(2)由于蓬莱油田的油层较厚，各井完井段长度普遍较长，大部分侧钻井在进行7″ DTMZ 作业时，防砂管柱需要分2次下入。

(3)相对于7″ DTMZ作业，7″ Stack Pack作业工艺增产效果更好，米采油指数更高，月递减率更低，能获得更好的经济效益。

参考文献

[1] 邓云华，李秀芬．蓬莱19-3油田地质特征及启示[J]．中国石油勘探，2001，6(1)：68-71.

[2] 卞晓冰，张士诚，王雷．海上疏松砂岩稠油油藏压裂充填优化设计[J]．油气井测试，2012，21(1)：39-41.

[3] 罗天雨，郭建春，赵金洲，等．三种砾石充填方式的油藏条件对比[J]．海洋石油，2005，25(4)：31-37.

[4] 常方瑞．压裂充填防砂技术的应用[J]．胜利油田职工大学学报，2004，18(1)：28-30.

[5] 范白涛，邓建明．海上油田完井技术和理念[J]．石油钻采工艺，2004，26(3)：23-26.

The Stage Fracture and High Rate Water Pack in Sidetrack Wells of Penglai Oilfield

CHEZheng′an1XIUHaimei2MENGZhaolan1TANCaiyuan2CHENShenghong1

(1. Engineering Technology Branch, CNOOC Energy Development Limited, Tianjin 300452, China;2. Pengbo Operating Company of CNOOC(China)Co. Ltd., Tianjin 300457, China)

Abstract:There are around 50 sidetrack slim hole completion per year in Penglai oilifeld in Bohai bay, which are mostly No.5 and No.7 liner. Since the operation process is different, the DTMZ system will not be able to save the tool run in hole time and thus save rig time and completion cost comparing with stack pack system. The following conclusions are drawn from the comparison: the stack pack frac pack wells have better initial production rate and oil productivity index, and the monthly oil production decline rate is much lower comparing with the DTMZ HRWP wells. Therefore, frac-pack wells have better sand control and stimulation effect.

Key words:Penglai oilfield; sand control method; frac-pack; high-speed hydraulic pack; stack pack

收稿日期：2015-09-29

基金项目：中海油能源发展级科研项目“渤海油田主力储层筛管挡砂效果评价”(HFKJ-GJ2014006)

作者简介：车争安(1982 — )，男，硕士，工程师，研究方向为油气井工程。

中图分类号：TE357

文献标识码：A

文章编号：1673-1980(2016)03-0086-04