疏松砂岩储层的适度防砂完井技术
在新的开发模式下，油藏开发速度高，油井产量大，这就要求完井时对油井的产能影响小或不影响，适度防砂完井技术就能够满足这一要求，它允许一定粒径的细砂被采出，提高了油藏的渗透流能力。与此相配套的井下螺杆电潜泵举升技术具有排量大、具有一定容砂能力的特点。
防砂完井作业作为完井技术已经走过了几十年的历史，但真正比较成熟的防砂完井技术始于80年代中后期。
由于大量高科技的广泛应用，解决了疏松砂岩井，特别是疏松砂岩稠油井防砂完井技术中的一系列难题。目前世界上最具代表性的防砂完井技术为：STRAT PACK（分层射孔，分层防砂）技术；DUAL TRIP（两趟管柱，多层防砂）技术；ONE TRIP（一趟管柱，多层防砂）技术。另外，膨胀式防砂筛管技术，由于独特的设计原理、施工工艺和近似裸眼完井的优点，现场使用效果正在逐渐显示出优势，将来可能成为一种很有竞争力的防砂完井技术。目前海上油田已很少使用STRAT PACY防砂完井，用得最多的是DUAL TRIP（两趟管柱，多层防砂）技术和ONE TRIP（一趟管柱，多层防砂）技术；膨胀式防砂筛管技术在南海油田有少量试用，并获得了较好的防砂效果。
一、防砂完井工艺设计及作业
（一）完井液体系配方
以绥中36-1-Ax井为例：该井油层段粘土平均含量为10%，蒙脱石在粘土总量中高达58%，高岭石平均含量为29.6%（表10-11，表10-12）。因此，在设计完井液性能时应充分考虑完井液的防粘土膨胀性能，防止岩心中的蒙脱石遇不配伍的完井液而膨胀，在泵送砾石充填液作业时，应适当控制泵速，防止泵速过高引起岩心速敏效应而伤害油层渗透率。
表10-11 SZ36-1-Ax井全岩分析报告（根据x－射线衍射）
表10-12 SZ36-1-Az井岩心粘土矿物定量分析报告
该井的完井液体系配方如表10-13x注：1.HCS—?土稳定剂；BPA—桥堵剂；JWY—清洗剂；HTA—隐性酸螫合剂；HEC—聚合物增黏剂；0SY—除氧剂；CA1O1—防腐剂；2．海水过滤标准：10μ和2μ两级过滤；3．完井液浊度值：≤30NTU（堵漏液除外）。
表10-13 绥中36-1-Ax井完井液体系配方（基液为过滤海水，≤1.03S.G)
续表
（二）STARS特殊筛管结构
一般的防砂理论是充填砾石采用地层砂粒度中值粒径的5～6倍，经过反复研究绥中36—1油田出砂的颗粒形状和尺寸，根据地面设备的处理能力，适度放大防砂粒径，允许部分地层砂随原油产出，从而避免细小砂粒堵塞筛管造成近井地带油流通道的堵塞，并可在近井地带形成“蚯蚓洞”，从而提高地层渗透率。因此，在水平分支井的防砂工艺上选择STARS优质筛管完井。
1．特点
目前机械防砂筛管比较先进的过滤介质结构，属平纹网、荷兰式斜纹网和多层复合网，它们的***性是有规则地编织而成，缺点是不能获得更高的防砂精度和防砂范围，并且容易砂堵。针对这一问题，做了大量的实验分析，查阅有关资料，设计独特的孔眼，采用金属纤维堆积在一起做渗透过滤介质。当一个非受控砂粒位于两条丝中间时，只要给砂粒足够大的力，这个砂子就可以通过缝隙，这就避免了金属纤维滤砂管的砂堵。当砂子通过筛管以后，由于金属纤维的弹性，又可以恢复滤砂管的原有参数。实践证明，这种孔眼设计取得更高的防砂精度和防砂范围，具有极好的渗透性能。
图10-14 STARS筛管结构图
金属绵蠕动滤砂管以优质无缝钢管做基管，在基管上钻阶梯孔，过滤单元通过螺纹旋接在基管孔中，基管两端为丝扣自由连接。整体结构与油管和套管相似，见图10-14。
STARS筛管采用单层厚壁无缝钢管做基管，滤砂室与基管阶梯孔采用螺纹连接，提高抗拉、抗扭、抗挤强度。特别适用于大斜井、大位移井、水平井以及水平分支井的完井作业，不会影响防砂精度。根据不同油藏成分、地层压差、防砂粒径来确定滤砂室的技术参数。
过滤介质是一种耐腐蚀、耐高温的金属材料，相当于砾石目数30/40目。实践证明，本产品具有高渗透、低摩阻、自动解堵、反冲洗彻底等优点，更显卓越的防砂、控砂能力。
2.STARS特殊筛管防砂原理
分支水平井、适度防砂工艺运用优质筛管防砂原理，对进入分支井内的流体进行过滤，将一定粒度范围内的地层砂阻挡在优质筛管外，形成砂桥，达到防砂的目的。
STARS金属绵蠕动滤砂管以金属纤维做过滤材料，大量的金属纤维堆积，从微观上看，有范德瓦尔斯相互作用力、接触静电吸引力、剩余电荷吸引力、液体桥力4种力作用在细小的砂粒上，在不同条件下其中的一种力起主要作用，很难从理论上计算出这个力的大小。一般均只有通过实验测定各种参数条件下的防砂能力。
从总的情况来看，缝隙大小与纤维的堆集紧密程度有关，纤维堆集越紧密，纤维间缝隙就越小，其吸附力也就越大。STARS筛管防砂的主要原理就是利用这一缝隙挡砂，通过控制金属纤维间缝隙的大小达到防砂之目的，见图10-15。
图10-15 STARS筛管防砂原理图
3．现场实践效果
现场下筛管前，丈量、检查筛管；按设计防砂施工管柱组合管串，即浮鞋＋无孔管接头＋无孔管＋扶正器＋滤砂管＋无孔管＋滤砂管＋滑套＋转换接头＋套管＋封隔器；组合时，涂上丝扣油，上紧扣；下入过程中应平稳、均匀，防止猛提、猛放。
下钻到位后，循环井内流体，投球作挂管串，起出送入工具，下生产管柱进行采油作业投产初期产液强度不宜过大，经稳产一段时间，再逐渐提高采液强度至合理范围。
（三）高孔密、大孔径、负压射孔
1．射孔参数确定
该井是9-5/8＂套管防砂井。为了提高防砂效果，降低射孔污染，同时考虑到射孔管柱的安全，该井将采用6＂油管传输射孔枪、高孔密、大孔径、负压射孔技术。
枪直径——6”；射孔弹相位——1350/450；孔密——12孔/英尺；
2．射孔负压值确定
a．首先根据该井油层砂岩的体积密度（1.95～2.0g/cm3），查得该井的最大射孔负压值Pmax=600psi。
b．然后根据公式 计算该井的最小射孔负压值Pmin≈1.449MPa
式中：K为油层平均渗透率，10-3μm2;P为压力，MPa。
c．考虑到该井负压射孔时可能将有大量的地层砂反涌至井筒而有卡钻的危险，因此，为了安全起见，暂定该井的负压射孔值为200psi，通过2～3口井的实践后，再逐步提高或降低负压值。
（四）防砂作业
1．组装防砂管柱
典型的一趟管柱（ONETRIP)3层砾石充填井下连接总成，按照部件顺序连接，并下到井里预定的深度，按设计要求分别打压、坐封、验封各封隔器，合格后即可进行下步作业。
2．泵送砂浆作业
作业时要求按照砾石充填砂浆循环流程进行，现场完井总监和防砂工程师亲临现场，在泵送砂浆的过程中，司钻、井口作业工、泵工和泥浆工应紧密配合，严格服从现场完井总监指挥。
二、适度防砂技术及其实施效果
多年来，渤海地区采用ONE TRIP和DUAL TRIP防砂技术***完成作业500多口井，1400多个防砂层，***计64500多米，创造了中国海油完井防砂史上23个单项技术的一次成功和29项防砂完井作业单项记录。
由于该技术采用了水携砾石、一趟或两趟管柱多层防砂，并可有选择性地使用高速循环或微压裂充填技术，因此，大幅度缩短了作业周期。绥中36-1二期76口井完井作业平均周期仅为3.6天/口，降低了作业成本，提高了防砂质量，取得了良好的经济效益。初步估算，其综合防砂效益是1985年以前的60倍。
在防砂技术的基础上，为进一步提高产量和稠油油田采收率，经过研究攻关，在防砂技术上，突破性地发展成适度防砂技术。
“适度防砂”是要求防砂作业后，基本不影响机械采油、地面流程正常工作的前提下，允许地层适度出砂。这样在相同油气产量情况下，与常规防砂方式相比较，可以明显降低生产压差。
目前有以下两种方法：①地层砂比较均匀，可参照几倍的d50所选择的砾石尺寸的基础上，往上增大一级砾石；②采用特殊设计的筛管，其性能表现为，当生产压差大于某一值时，只允许某一范围的地层砂通过筛管，见图10-16。
图10-16 适度防砂技术示惠图
本井采用7”金属绵蠕动筛管防砂技术。