疏松砂岩储层多层充填防砂工具的应用分析

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300459）

摘 要：本文针对疏松砂岩储层特点，介绍适用与该储层的多层充填防砂工具，从工具结构、特点出发，与实际操作相结合，探索多层防砂工具在现场应用的特点和关键点并进行总结，力求针对疏松砂岩储层完井防砂方式的特点总结出一些施工方法和经验总结，为其他类似油田充填井提供作业借鉴。

关键词：多层充填防砂；砾石充填；防砂工具 

1 概述

防砂完井作为一种完井工艺使用已经有几十年的历史了，尤其八十年代中后期，由于大量高科技的广泛应用，解决了防砂完井技术中一系列难题，充填防砂可更好的降低表皮系数，在疏松砂岩储层中，充填防砂应用非常广泛，针对充填防砂工艺，目前有很多防砂工具可实现充填防砂，其中多层充填防砂工具作为一种非常节省工期，可有助于提高时效的工具备受重视，本文旨在从结构和特点出发，结合实际现场应用特点进行总结，力求总结出一些通用方法和经验，为将来的疏松砂岩储层作业提供指导。

2 多层充填防砂工具介绍

防砂工艺基本过程是逐层坐封逐层打砂，下一趟管柱完成多层的防砂，节约时间。该工艺的核心工具是由充填服务工具、旋转球阀、定位负荷显示器、单开工具和开关工具以及密封模块组成的工具串与封隔器的密封筒相对位置的移动，形成正反循环通路。

2.1 外部管柱

外部管柱主要分为三个部分：（1）顶部封隔器总成，主要作用是悬挂防砂外管柱和分隔生产井段和上部油套环空，其上有双向定位卡瓦，坐封后，卡瓦咬合在套管壁上，悬挂整个防砂管柱。胶皮在坐封后膨胀将封隔器和套管环空密封住，防止油气上窜，需要砾石充填的井使用的封隔器上面有充填滑套总成、延伸筒和负荷显示接箍；（2）隔离封隔器总成，主要作用是封隔两个不同的射孔段；（3）沉砂封隔器，主要作用是隔离人工井底和射孔段，承担一部分防砂外管柱的重量，坐封深度一般在射孔段以下3米，避开套管接箍。

内部服务管柱主要分为五个部分：（1）顶部封隔器坐封服务工具，同时也是连接4″和悬挂2 7/8″ 服务工具的工具，坐封后，通过打压或旋转脱手，在防砂作业中，其上的循环通道构成反循环冲砂的通道；（2）砾石充填服务工具，主要作用是为坐封、验封封隔器，砾石充填，试挤，反循环构建循环通路；（3）旋转球阀，其相当一个单流阀，主要作用是通过其内部的小球起到建立循环和反循环通道的作用，主要由小球和球座以及可以上下活动的小球支座构成和旋转接头，旋转接头起的主要作用是可以保证充填转换工具负荷显示的时候能够旋转换位；（4）定位弹性爪，作用是与封隔器定位显示接箍配合，定位砾石充填位置；（5）底部隔离密封总成，作用是与隔离封隔器配合，封隔上下射孔段，构成正循环通路，分中部隔离密封和底部隔离密封，底部隔离密封位于最下端，并装有带孔圆堵。

2.2 防砂循环通道

多层充填防砂工具主要有充填和反循环两个循环道。

2.2.1 充填通道

充填时砂浆通过钻杆到达2 7/8"中心管柱，然后砂浆通过充填孔泵入到略低于充填孔的充填滑套而进入筛套环空及地层，充填陶砾挡在筛管外，充填液通过隔离密封上的带孔管向上通过旋转球阀经过转换工具内壁上的循环通道，向上经过2 7/8"和4"最后通过顶部坐封工具上的循环孔，进入环空返至泥浆池。此时反循环孔处于封隔器充填滑套下的密封筒之内（图1、图2）。

2.2.2 反循环通道

在充填结束后，上提管柱至反循环位置，此时充填孔和反循环孔都不处于密封筒内。泥浆泵环空打压，泵入液首先通过环空进入脱手的顶部坐封工具上的循环孔，进入2 7/8"@4"环空，接着通过充填转换工具内壁的循环通道，到达MARS球座，在球座处冲砂液顶开反循环处球座从反循环孔流出，再经过充填孔（图3、图4）。

3 防砂作业流程

多层井进行砾石充填作业时，管柱处于正确位置时，该层由封隔器与其他层位隔离，内部流通通道被服务工具及底部隔离密封总成所密封，类似于单层砾石充填。

根据服务工具负荷显示工具与封隔器内部显示接箍配合，标记出充填位置、反循环位置、隔离封隔器坐封位置及验封位置。

进行反循环测试、循环测试、挤注测试、小压分析，根据测试结果，确定合理充填参数，选择相应的方式进行充填。在充填位置，由防砂泵泵入前置液、携砂液、顶替液，一旦达到脱砂压力，立即将管柱上提到反循环位置，开泵大排量反循环，直至将钻杆里的砾石全部清洗干净为止，缓慢停泵，上提管柱至安全位置，对地面管线扫线，将管柱下放到底层循环充填位置，以较小排量检验充填效果，上提管柱，关闭滑套。

充填结束后，根据各项参数，可利用达西公式计算盲管埋高：

式中： △P=泵压与环空压力之差 ——(psi) ；Q=最终泵排量 ——(bpm) ； A=盲管与套管之环空体积 ——(ft2/ft) ； K=砾石砂渗透性 ——(darcy) ；ρ=携砂液浓度 ——(ppg) ；μ=携砂液粘度 ——(cps )

图5 泵送砾石作业充填流程图

4 总结

（1）多层充填防砂工具再调整内外管柱的相对位置时，主要通过负荷显示器来定位，因此前期洗井过程中，要确保井筒内干净清洁无固相杂质。

（2）选用带有旋转球阀工具具有简化操作，提高作业安全性的作用，它可以绕中心旋转，正转管柱脱手顶部服务工具时减小管柱的扭拒；二是下压心轴将球顶起，沟通环空与地层，使地层压力传递到环空；三是上提管柱球座打开时，建立循环。

参考文献：

[1] 包陈义. 水平井含泥岩段旁通充填防砂工具研发与应用[J].中国海上油气.2018（02）：132-137.

[2] 张明. 自主化一趟多层砾石充填防砂技术研究与应用[J].中国海上油气.2006（03）：105-109.

来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>