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[摘 要]疏松砂岩在油藏开发中最突出的问题就是出砂，尤其是在水平井出砂后措施难度更大。由于油藏类型不同，水平井大多采用裸眼筛管砾石充填、管内砾石充填、裸眼筛管防砂完井技术等。砾石充填是适用于疏松砂岩油藏水平井的一种较好的防砂方法，水平井底部环空循环充填的防砂工艺，同时配套了酸洗解堵（清除泥浆滤饼）及充填防砂一体化工艺管柱。
[关键词]水平井、防砂、砾石充填
中图分类号：TE249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0356-01
水平井作为一种提高油井产量、改善油藏管理的方法，已在港西油田的开发中得到广泛应用。水平井出砂带来的危害很大：出砂可能导致砂埋油层或停产；出砂导致井下和地面设备磨损加剧；出砂还可能造成油层部位亏空、井壁坍塌、套变加剧乃至使水平井报废。砾石充填采用高渗的砾石来充填井眼并使之稳定，避免了滤砂管防砂中出现的堵塞和腐蚀等弊端，因此近年来，水平井砾石填充方法防砂工艺开始广泛应用。
1.砾石充填防砂概况
砾石填充是水平井完井防砂一个新的方法。当进行砾石填充时，筛管和井眼之间的环形空间填充满砾石，砾石稳固井眼并消除了流体进入环形空间后的横向流动，主要优点是可以保持较高产量。砾石充填防砂分为以下两种。
（1） 裸眼砾石充填防砂。该防砂工艺比较经济，受井壁稳定性、筛管居中性、充填液的漏失等因素的影响，存在风险。
（2） 套管内砾石充填防砂。该技术关键是砾石的携带以及保证砾石在水平段不提前滞留形成砂桥或砂丘，进而保证水平段上侧充填密实。
2.关键技术
在对井筒进行处理的基础上，在生产井段下入精密防砂筛管，在筛管底部接底部充填防砂服务器，上部接水平井悬挂丢手封隔器，座封，打开底部充填服务器，用大排量高砂比携砂液，0.4-0.8mm石英砂将地层和井筒环空充填压实，形成连续稳定高强度砂体，阻止地层砂向井筒运移，从而解决出砂问题。
充填原理：
（1）a充填过程——水平井筒底部的“平衡”正向充填过程。
砾石砂浆进入水平井段后，由于砾石的密度通常大于携砂液的密度，砾石颗粒开始在筛管与套管环空底部沉积，形成沉积床，即所谓“平衡堤”。砾石颗粒的沉积是一个动态平衡过程，随着砾石颗粒的沉积，砂床高度升高，砂床上砂浆流动空间减少。在流量条件下不变的条件下，流动面积减少导致流速增大，从而流体携砂能力上升，到一定程度后，流体义重新携带卷起一部分已沉积的砾石颗粒，以增大流动空间依此反复，直到的启动与沉降达到一个动态平衡过程，这个平衡过程条件下的沉积砂床即沉积平衡堤。
（2）b充填过程
b充填过程中，返回地面的流体必须通过已充填的砾石层才能进入冲管返回地面，阻力比第一阶段增加，因此水平井筒内压力升高。
3.参数设计
3.1 挡砂精度的选择
优选水平井精密复合滤砂管，钢级：N80，壁厚：7.72mm，滤砂管最大外径为165mm。设计滤砂管挡砂精度为0.12mm，筛管过流面积比为3%，基本可以满足该井正常生产的要求。
3.2 充填材料的优选
为了确保长井段水平井充填密实性，建议采用φ0.425-φ0.85mm石英砂及水平井用携砂液，粘度要求不低于60-80mPa.s。
3.3 施工参数优化
结合水平井砾石充填机理与固液两相流理论，通过裸眼水平井砾石充填数学模型，优化施工排量为1800～2000L/min，施工砂比为5%～20%。循环充填排量为1000L/min，施工砂比为5%。
4.现场应用
截止2014年6月该工艺在港西油田应用2口井，成功率100%。并且稳产1年后，检测产液中含砂为 0，取得了显著防砂效果。详细施工参数如表1。
4.1 施工步骤
（1）依照设计要求配接、下入完井管柱，胀封封隔器、打开分级箍。注水泥固井、关闭分级箍，候凝。
（2）井口、井筒按标准试压合格后，钻穿分级箍和盲板，并在分级箍和盲板处多次划眼，保证管柱通过时无卡阻现象。下Ф116mm×1.5m的橄榄型通井规通井至水平井管外砾石充填工具，充分循环洗井，清除井内杂质。
（3）下充填防砂内管柱后，反洗井，用本区处理热污水50m3大排量反洗井，要求排量为1m3/min左右，充分循环3周。进行充填防砂。
（4）反洗井，起出充填内管柱，下完井管柱。上提管柱2-3米，用污水反洗井（排量0.5m3/min），洗出管内多余砾石，直至返出液无砂为止。关井待压力完全扩散井口无溢流起出充填防砂内管。若4h后压力未完全扩散，则进行压井作业，压井成功后起出充填内管。下入完井管柱。
4.2 施工难点分析
（1）受地层砂分选性差、储层非均质影响，筛管挡砂精度优化难度大。目前地层砂粒度分布规律研究仅仅是点上数据，不代表整个水平段横向粒度分布情况。同时地层砂分选性差、细粉砂含量高，造成了挡砂参数优化难度大。
（2）充填效果难以保证，充填工具易卡。由于充填过程中，携砂液的滤失使沉积平衡堤高度不断升高，如果在充填前沿还没有达到水平井筒子末端时，平衡堤高度已经达到套管顶部高度，则发生砂堵，堵塞点后面的井段将得不到充填，形成亏空，造成充填失效。
（3）在整个施工过程中要强化油层保护意识 ，彻底清洗井筒，返 出液达到相应 的标准是油层保护的一个重要环节 。其次要保证施工用液要与油层配伍，选择合理 的压井液、携砂液，并彻底过滤和检测，减少对油层的堵塞污染。总之 ，油层保护贯穿于整个施工过程，以尽可能地减少地层污染。
5.结论
（1）在较长的水平段中进行砾石充填防砂施工，严格地控制施工质量是防砂成功的关键，同时选择性能优良的井下工具是防砂成功的保障。为了在防砂成功的同时尽可能的提高油井产能，在整个施工过程中，必须要注意油层保护，防止油层污染。
（2）通过对港西油田易出砂油藏储层特性的研究，分析了油田水平井防砂技术难点，分析了防砂失效的原因。
（3）水平井裸眼砾石充填防砂完井技术在港西油田的成功应用，为大港油田疏松砂岩油藏的防砂工艺的选择及实施奠定了坚实的基础。
参考文献
[1] 万仁溥，罗英俊.采油技术手册 [M].北京：石油工业出版 社 .2004.
[2] 董长银，张琪，孙炜，等.砾石充填防砂工艺参数优化设计[J].石油钻采工艺，2006，28（5）：57—61.
[3] 李爱芬，王士虎，王文玲，层砂粒在液体中的沉降规律的研兜EJ3.油气地质与采收率.2001.
[4] 万仁溥著.现代完井工程.北京石油工业出版社，2008：17-87.
[5] 王子元，顾长亮，杨小敏。水平井砾石充填防砂工艺研究。新疆石油科技 2011年02期 .
[关键词]水平井、防砂、砾石充填
中图分类号：TE249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0356-01
水平井作为一种提高油井产量、改善油藏管理的方法，已在港西油田的开发中得到广泛应用。水平井出砂带来的危害很大：出砂可能导致砂埋油层或停产；出砂导致井下和地面设备磨损加剧；出砂还可能造成油层部位亏空、井壁坍塌、套变加剧乃至使水平井报废。砾石充填采用高渗的砾石来充填井眼并使之稳定，避免了滤砂管防砂中出现的堵塞和腐蚀等弊端，因此近年来，水平井砾石填充方法防砂工艺开始广泛应用。
1.砾石充填防砂概况
砾石填充是水平井完井防砂一个新的方法。当进行砾石填充时，筛管和井眼之间的环形空间填充满砾石，砾石稳固井眼并消除了流体进入环形空间后的横向流动，主要优点是可以保持较高产量。砾石充填防砂分为以下两种。
（1） 裸眼砾石充填防砂。该防砂工艺比较经济，受井壁稳定性、筛管居中性、充填液的漏失等因素的影响，存在风险。
（2） 套管内砾石充填防砂。该技术关键是砾石的携带以及保证砾石在水平段不提前滞留形成砂桥或砂丘，进而保证水平段上侧充填密实。
2.关键技术
在对井筒进行处理的基础上，在生产井段下入精密防砂筛管，在筛管底部接底部充填防砂服务器，上部接水平井悬挂丢手封隔器，座封，打开底部充填服务器，用大排量高砂比携砂液，0.4-0.8mm石英砂将地层和井筒环空充填压实，形成连续稳定高强度砂体，阻止地层砂向井筒运移，从而解决出砂问题。
充填原理：
（1）a充填过程——水平井筒底部的“平衡”正向充填过程。
砾石砂浆进入水平井段后，由于砾石的密度通常大于携砂液的密度，砾石颗粒开始在筛管与套管环空底部沉积，形成沉积床，即所谓“平衡堤”。砾石颗粒的沉积是一个动态平衡过程，随着砾石颗粒的沉积，砂床高度升高，砂床上砂浆流动空间减少。在流量条件下不变的条件下，流动面积减少导致流速增大，从而流体携砂能力上升，到一定程度后，流体义重新携带卷起一部分已沉积的砾石颗粒，以增大流动空间依此反复，直到的启动与沉降达到一个动态平衡过程，这个平衡过程条件下的沉积砂床即沉积平衡堤。
（2）b充填过程
b充填过程中，返回地面的流体必须通过已充填的砾石层才能进入冲管返回地面，阻力比第一阶段增加，因此水平井筒内压力升高。
3.参数设计
3.1 挡砂精度的选择
优选水平井精密复合滤砂管，钢级：N80，壁厚：7.72mm，滤砂管最大外径为165mm。设计滤砂管挡砂精度为0.12mm，筛管过流面积比为3%，基本可以满足该井正常生产的要求。
3.2 充填材料的优选
为了确保长井段水平井充填密实性，建议采用φ0.425-φ0.85mm石英砂及水平井用携砂液，粘度要求不低于60-80mPa.s。
3.3 施工参数优化
结合水平井砾石充填机理与固液两相流理论，通过裸眼水平井砾石充填数学模型，优化施工排量为1800～2000L/min，施工砂比为5%～20%。循环充填排量为1000L/min，施工砂比为5%。
4.现场应用
截止2014年6月该工艺在港西油田应用2口井，成功率100%。并且稳产1年后，检测产液中含砂为 0，取得了显著防砂效果。详细施工参数如表1。
4.1 施工步骤
（1）依照设计要求配接、下入完井管柱，胀封封隔器、打开分级箍。注水泥固井、关闭分级箍，候凝。
（2）井口、井筒按标准试压合格后，钻穿分级箍和盲板，并在分级箍和盲板处多次划眼，保证管柱通过时无卡阻现象。下Ф116mm×1.5m的橄榄型通井规通井至水平井管外砾石充填工具，充分循环洗井，清除井内杂质。
（3）下充填防砂内管柱后，反洗井，用本区处理热污水50m3大排量反洗井，要求排量为1m3/min左右，充分循环3周。进行充填防砂。
（4）反洗井，起出充填内管柱，下完井管柱。上提管柱2-3米，用污水反洗井（排量0.5m3/min），洗出管内多余砾石，直至返出液无砂为止。关井待压力完全扩散井口无溢流起出充填防砂内管。若4h后压力未完全扩散，则进行压井作业，压井成功后起出充填内管。下入完井管柱。
4.2 施工难点分析
（1）受地层砂分选性差、储层非均质影响，筛管挡砂精度优化难度大。目前地层砂粒度分布规律研究仅仅是点上数据，不代表整个水平段横向粒度分布情况。同时地层砂分选性差、细粉砂含量高，造成了挡砂参数优化难度大。
（2）充填效果难以保证，充填工具易卡。由于充填过程中，携砂液的滤失使沉积平衡堤高度不断升高，如果在充填前沿还没有达到水平井筒子末端时，平衡堤高度已经达到套管顶部高度，则发生砂堵，堵塞点后面的井段将得不到充填，形成亏空，造成充填失效。
（3）在整个施工过程中要强化油层保护意识 ，彻底清洗井筒，返 出液达到相应 的标准是油层保护的一个重要环节 。其次要保证施工用液要与油层配伍，选择合理 的压井液、携砂液，并彻底过滤和检测，减少对油层的堵塞污染。总之 ，油层保护贯穿于整个施工过程，以尽可能地减少地层污染。
5.结论
（1）在较长的水平段中进行砾石充填防砂施工，严格地控制施工质量是防砂成功的关键，同时选择性能优良的井下工具是防砂成功的保障。为了在防砂成功的同时尽可能的提高油井产能，在整个施工过程中，必须要注意油层保护，防止油层污染。
（2）通过对港西油田易出砂油藏储层特性的研究，分析了油田水平井防砂技术难点，分析了防砂失效的原因。
（3）水平井裸眼砾石充填防砂完井技术在港西油田的成功应用，为大港油田疏松砂岩油藏的防砂工艺的选择及实施奠定了坚实的基础。
参考文献
[1] 万仁溥，罗英俊.采油技术手册 [M].北京：石油工业出版 社 .2004.
[2] 董长银，张琪，孙炜，等.砾石充填防砂工艺参数优化设计[J].石油钻采工艺，2006，28（5）：57—61.
[3] 李爱芬，王士虎，王文玲，层砂粒在液体中的沉降规律的研兜EJ3.油气地质与采收率.2001.
[4] 万仁溥著.现代完井工程.北京石油工业出版社，2008：17-87.
[5] 王子元，顾长亮，杨小敏。水平井砾石充填防砂工艺研究。新疆石油科技 2011年02期 .