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| 打开地下原油的通道 |
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□ 周钇 杜卫刚 季鹏
——海洋工程公司井下作业事业部实施科学防砂侧记
8月15日，大港油田埕海606井正在进行三开后的快速钻井。目前，中国石油首座自营海上采修一体化平台——大港油田埕海一号平台共有10多口井已投入原油开采，标志着大港油田海上增储上产迈入海油海采方式新阶段。由于海上完井防砂方式、作用与陆地差异较大，高质量的完井防砂已成为海洋工程公司井下作业事业部（以下简称事业部）海上油气上产发展的一大瓶颈。经过事业部科技工作者的不懈努力，这个区块的完井防砂工作有了突飞猛进的发展。
攻坚克难 开发被动沉砂技术
在海上油气生产过程中，完井防砂技术直接影响采油量及经济效益，甚至关系到整个油田的开发效率。
大港油田埕海1-1区块于2018年正式启动海油海采方式，完井采用长水平裸眼井完井方法，即水平井裸眼砾石充填，这是目前最好的裸眼井完井方法。然而，在实施过程中，事业部却发现了提前脱砂现象，这将造成砾石充填率低、充填压力过高、地层滤失量大等一系列防砂问题。事业部通过对方案和施工过程的详细分析发现，埕海1-1区块防砂中遇到的问题不仅是由于该区块特殊的储层非均质性、层薄、轨迹复杂、边底水活跃等问题，还因为原有的施工方式不适用该区块裸眼水平井连续钻井的要求。
为了解决提前脱砂堵塞或可能形成“无底洞”式充填的问题，事业部成立了防砂研究攻关小组，认真研究地质资料和前期防砂资料，深入了解甲方开发方案对防砂的要求。在此基础上，以储层滤失量大和非均质性特征为研究重点，事业部先后完成了多项重点难题攻关，在理论上摸清了该区块防砂的重要影响因素及原因，详细分析了裸眼水平井砾石充填实际工况，开展了100多组试验，设计搭建全尺寸筛管室内可视化砾石充填平台，建立砾石充填物理模型，构建完整的水平井砾石充填防砂理论。
在水平井砾石充填防砂理论的指导下，事业部进一步优化工具组合、支撑剂选型、液体密度等施工参数，结合数值模拟与实验分析，发现了新的沉降和充填现象，以及地面仪表所采集的数据与室内实验基本一致等规律。根据这一沉降过程及其压力变化规律，技术人员将其命名为被动沉砂技术。这一技术极大地简化了施工判断，有利于提高现场施工人员对施工情况的判断准确率，并据此及时采取预防措施。
更为可喜的是，被动沉砂技术由于没有砂丘堆积运移过程，砂浆流动性更好。原来的理论认为当一口井的滤失量大于20%时，不能采取裸眼砾石充填工艺。而被动沉砂技术在滤失量高达52%的情况下，仍然能够完成施工。这一发现成功解决了一直困扰水平井砾石充填的砂高控制难题，避免了漏失、长水平段地层充填提前脱砂、泥岩互层充填率低等施工困难。这一技术的应用，提高了埕海裸眼水平井完井防砂成功率，有效改善了近井地带稠油的渗流阻力，延长了埕海疏松砂岩防砂的有效期，减少了后期油井的维护成本。
目前，这一技术已应用14口井，施工成功率达100%，其中埕海6-H1井喜获200吨/日以上高产，此后陆续多口井获每天百吨以上高产。部分井已开采1年以上，生产中未发现任何出砂征兆。
优化布局 创建平台支撑方式
埕海1-1区块全部采用裸眼水平井工艺，主力油层沙河街岩石胶结疏松，钻井效率高。为减小打开地层后钻井液对地层的污染，通常情况下选用的是无固相钻井液，但其泥饼寿命短，防砂施工时间窗口小。
由于防砂设计需要根据储层实钻进行设计，而钻开目的层后很快就进入了防砂阶段，造成防砂设计时间短、防砂施工物料组织时间短。另一方面，由于海上生产组织、施工作业等不仅受正常的物料周期影响，还受天气和海况等因素影响，如遇到海上恶劣天气时，船舶无法出港只能被迫停靠。
埕海1-1区块防砂施工最初采用的是防砂船舶靠泊海上钻井平台的一种方式，最大的优点是可以提前组织施工、开展设备调试，可以有效减少平台占用时间，整体效率较高。但在实际应用中，由于批钻效率高，防砂时间密集且连续，以及在天气和海况不好时，防砂船无法靠泊平台进行施工，造成钻开后裸眼段等停。加上泥饼支撑较弱、寿命较短，有可能造成地层污染、井眼坍塌等风险。
为了实现裸眼水平井砾石充填防砂过程中的连续性，攻关小组转向了平台支撑方式优化。根据不同的平台提前制订施工流程图，确保施工流程完整。结合现场实际，跟踪钻井工序，合理安排防砂设备吊装、就位，形成一套适用于埕海一号平台支撑的防砂施工作业流程，保证了钻开裸眼后防砂施工的连续性，降低了船舶运输时间及成本，有效规避恶劣天气海况对施工带来的影响。实施后，综合施工时效提升了24%，作业成本下降了15%。不仅如此，事业部还制订了海上水平井裸眼砾石充填防砂作业规程企业标准，既为埕海1-1区块的现场作业做到有标准可依，现场施工可控，也为其他区块相类似的作业提供了参考依据。
深耕防砂 打造一体化配套技术
随着埕海1-1区块防砂井数的增加，以及事业部对该区域的地质认识和工程经验增加，逐渐形成了多种个性化的定制防砂方案和防砂体系。
在埕海1-1区块某井水平段长度达905米，采用数值模拟方法实现防砂管柱一次性下入，创埕海海域最长水平段纪录。在埕海水平段均质性差且边水活跃的井段，通过优化防砂完井管柱结构，研究形成密封筒+膨胀封隔器+顶部砾石充填的防砂工艺，出水后在完井管柱中下入打孔管+密封杆，重新开井，含水降至20%。针对泥岩互层、交替出现等情况，事业部优选盐水基完井液，稳定黏土、防止黏土膨胀引起储层堵塞，严格控制固相含量，避免固相颗粒对储层造成伤害。
不仅如此，针对传统防砂设计软件模拟压力、液量、砂量误差较大的问题，事业部积极开展科研项目研究，先后对被动沉砂技术下填充形态、压力计算、设计等进行不断改进，形成了基于被动充填技术的防砂设计方法。通过对充填施工排量、充填砂量、充填液量等反复计算、模拟与实际施工对比，形成一套拥有自主知识产权的适用于被动沉砂技术的防砂软件CPOE-OHGP-V1。
目前，埕海一号平台设计压力砂量和实际误差均控制在5%以内，综合时效提高了13.5%，标志着埕海一号完井防砂技术从成熟的1.0阶段全面进入精细化的2.0阶段。该技术系列先后在渤海湾不同滩浅海储层应用，施工成功率高、防砂效果好、防砂有效期长，为大港、冀东、中国海油等油田增储上产项目的顺利实施提供了坚实的技术保障。
通过对埕海1-1区块的防砂治沙研究、设计模拟实验等，事业部先后撰写学术论文14篇，申请发明专利1项，实用新型专利2项。
目前，防砂业务已成为近年来事业部技术应用成熟、技术配套齐全、应用效果良好的技术系列。事业部与国内外专业公司、高校科研院所开展持续性的技术交流和科研合作，始终保持防砂理念、防砂技术的先进性。事业部充分发挥人才在技术推动中的重要作用，不断发现与挖掘专业人才，广泛开展有针对性的培训、学习、内训师自培等，提高专业人员的技术水平，培养和造就了一大批科研创新人才队伍，为中油海工完井事业作出了突出贡献。
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