如今仍未能有效解决油气井出砂量不断增加的问题，迫使作业公司实施修井作业。本文介绍了一种过油管的防砂补救工具，可在安装期间进行清砂作业。一旦安装，该工具无需进一步的修井作业且易于回收。
从最初的完井设计到现存的井下设备故障，又或生产末期的含水量上涨，防砂挑战贯穿了油气井的整个生命周期。如今，恢复现有完井工具的防砂完整性成为急需解决的难题。在下套管射孔完井作业中，需要斟酌究竟是在建井期间安装防砂工具还是在生产后期安装防砂工具。
NO.1、防砂新技术
为解决完整性问题，TAQA旗下Tendeka公司研发出新一代防砂技术。Filtrex是一项过油管的补救方案，具有独特的过滤机制，采用了多层多孔的基体聚合物（OCMP），如图1所示。最近，印尼国家石油公司的Hulu Mahakam作业公司将该工具应用于Mahakam油田浅水区域的三口井，该油田遭遇了诸多防砂问题，主要是侵蚀、穿透与堵塞。总体而言，OCMP筛管提高了挡砂能力，进而提高了油井产量。在此基础上，该技术正进行进一步升级，以应用于可能会提前见水、需要防砂的气井。
▲图1 创新型Filtrex防砂工具
NO.2、过油管补救新方案
基于现场实际出砂情况选择对应尺寸，实验室与现场选用露头砂与地层砂进行测试的目的是研究OCMP筛管的适用性与功能性，如图2所示。OCMP筛管被选为机械筛管的替代方案，以解决筛网开孔尺寸不当、均匀性系数（UC）过高而造成的出砂与砂堵问题。
OCMP采用多层设计，孔隙率高达85%，渗透率高达43.4达西。利用连续油管或钢丝绳将压缩于套筒内的该工具下入至井中，它可与一体式锚固系统一起下入，也可锁存于可回收的封隔器中。一旦安装，该过滤介质将恢复至自然形状和大小，以适应不同的井筒内径。因此该工具能够通过最狭窄的上部完井工具，同时还适用于尺寸更大、防砂失效的套管/筛网。OCMP过滤工具完全填充了环形间隙，可防止固体继续进入井筒，从而减少了后续所有潜在的侵蚀与堵塞问题。
▲图2 多孔基体聚合物的电子显微镜扫描成像
由于OCMP在安装后不会发生变化，因此在安装之前就知道了孔隙大小与形状，从而能够准确知晓其在井筒中的性能。该工具拥有多种尺寸型号，应用范围广泛，一旦安装，无需进一步修井作业，而且如果需要，可在以后轻松回收。
在安装期间，压缩套筒可完全保护与压缩OCMP，直至下入到设计深度，然后移除套筒。移除套筒后，OCMP将会膨胀并恢复到其初始尺寸和形状。该工具拥有自扶正功能，可用于大斜度井。OCMP附着于优化后的基管，不局限于API标准基管尺寸。该基管本体是专门为在高流速环境中支撑OCMP而设计。
NO.3、作业公司的挑战与方法
Mahakam油田的策略是在生产寿命有限的油气储层中，优先开采更浅的松散地层段。因此，应用合理的防砂方法至关重要。出砂与砂堵是该油田常见挑战，这与粒度分布（PSD）有关。迄今为止，还没有特定筛管能够解决PSD相关的出砂问题。同时，高产量也造成了侵蚀。常规的防砂措施，如过油管筛管和砾石充填，以及抗侵蚀筛管，都取得了不同程度的成功。
3口井进行了防砂修井。所有这三口井（两口来自不同油田）都具有相同的井身结构，单通道下3.5英寸套管（内径2.992英寸）射孔完井，其最小内径为2.81英寸。由于生产周期很短，只有3到6个月，因此在储层水淹之前尽可能多地开采油气是重中之重。OCMP的目标是延长防砂完整性的持续时间，使之远超先前实施的其他解决方案。
在实验室进行挡砂实验期间，泵入制备的地层砂浆并提前用水稀释，然后流经压缩的OCMP筛管。记录一段时间内的压力，以监测压力积聚情况，以证明OCMP筛管是否提供了足够的挡砂能力以及是否在试验期间容易堵塞。
收集到的流出物样品通过预先称重的1.2微米滤膜过滤，干燥后重新称重。整理压力数据和出砂数据结果，并以图形方式表示，以便与OCMP筛管的出砂图像分析一起进行解释。大多数砂粒的分选D10值为250至300微米。但是，还有其他具有挑战性的例外情况，包括分类不当、双峰分布等。
在提供的数据中，选择露头砂与储层砂来代表PSD，可涵盖目标井中潜在的所有粒度分布。有两种露头砂（混砂4和混砂5）：一种分选差、细粒含量高，另一种分选D10值低、细粒含量低。所选储层样品的分选非常差，且颗粒小于45微米的细粒比例大于30%。采用干筛分析测量了砂粒的PSD。
NO.4、OCMP防砂效果
根据制造与作业要求，压缩了OCMP筛管，以达到最佳防砂效果。在评估过程中，防砂实验的出砂量很少，防砂效果很好。为了进一步验证OCMP筛管的防砂性能，分析了出砂量随时间与压力的变化。从本质上讲，如果在测试期间出砂量迅速降至较低水平，则实现了防砂。若防砂效果不好，那么在测试期间将持续产生大量砂粒。筛管本身的渗透性太强，无法产生任何显著的压降，因此出现的压降是砂粒渗透性与OCMP筛管堵塞造成的。
因此，每个聚合物筛管的特定砂粒的压力曲线应相似，前提是防砂效果良好且无堵塞。在防砂测试结束后，停止注砂，进行抽汲与激动测试，以帮助判断筛管的堵塞情况。定期启动和停止清洁水的流动，并观察压力是否存在任何不一致的情况。图3至图5显示了防砂实验获得的数据，效果显著。
▲图3 抽汲与激动测试的压力曲线（混砂4）
▲图4 抽汲与激动测试的压力曲线（混砂5）
▲图5 抽汲与激动测试的压力曲线（储层细砂）
由于细砂比例更高，混砂4与储层细砂穿过筛管的砂粒更多，但随着时间推移，出砂量逐渐降低至其他测试砂（混砂5）的水平。测试期间记录的压力曲线也证实了这点。由于砂粒渗透性与细砂含量低（2.6%），混砂5产生了更低且稳定的压力曲线。在测试过程中没有发现堵塞的迹象，每次测试都取得了良好的防砂效果。随时间的出砂量变化也证明了整体防砂效果很优异，同时压力数据稳定且与砂粒特性相匹配。没有证据表明测试的砂粒发生了堵塞。
必须要注意的是，任何OCMP筛管都有堵塞的可能性，但如今仍没有足够的信息来制定具体标准，用于判断是否存在堵塞风险。以上测试结果表明，OCMP筛管的防砂效果显著，提高了油井产量。
NO.5、进一步测试
防砂实验测试了OCMP筛管性能的总体趋势。每次测试的总出砂量可用于检查给定筛管前提下，砂粒参数与防砂效果之间是否存在相关性。所评估的聚合物筛管是深度过滤器，因此防砂效果可能与砂粒的D50值相关，与砾石充填类似，而金属网面筛管则与D10值相关。需要注意的是，砾石充填具有单一尺寸的孔隙，而聚合物筛管拥有不同的孔径，因此在这种情况下，不同参数之间也存在关联性。在本次测试结束后，能够提供参与测试的聚合物筛管的出砂分布情况。
基于OCMP初始发展阶段的可用数据，无法确定防砂标准。然而，根据迄今为止收集的结果，如果砂粒足够大且可被挡住（根据D50值判断），那么穿过聚合物筛管的出砂量与细砂含量相关。当细砂含量较高时，OCMP的压缩会对防砂能力产生显著影响。
通过对单个与多个PPI筛管组合进行实验室测试，并压缩这些材料（包括一个额外的聚合层），Tendeka公司在具有挑战性的新场景（包括露头砂和储层砂）中不断提高性能，并深化了对井下筛管防砂机制的理解。
NO.6、作业应用
Filtrex系统最初设计为使用连续油管进行安装。然而，Mahakam油田的大多数过油管防砂设备都是利用钢丝绳下入井内。因此，开发了该工具的钢丝绳型号。首先在设计深度预先坐封封隔器，利用OCMP筛管下方的套管接箍定位器作为锚固系统。然后将OCMP防砂筛管卡入封隔器中。一旦该工具被锁紧并锚定，下入工具就会脱手。然后施加拉力与振动，拔出并取回压缩套筒，露出OCMP筛管。由于三口井（Ax-1、Ax-2和Ax-3）都不需要顶部封隔器，因此设计了射孔间隔，使OCMP筛管存在1至2英尺的重叠，如图6所示。
▲图6 利用钢丝绳安装结果
NO.7、技术应用成果
Ax-1采油井被确定为出砂风险高，产量目标为150桶/日。安装该工具后，试井结果显示其日产量为600桶，无出砂。在五个月的时间里，采收率上升了155%。
随后完成了Ax-2和Ax-3产气井，井斜最高达58度。最初的试井结果显示，产量为255万立方英尺/天，无出砂。目标产量为100万立方米/日。因此，该工具应用效果远超预期，并且在类似井的防砂处理中取得了更好效果。然而，当产量达250万立方英尺/天后出现了水窜，开采一个月后，这俩口井都开始出砂。
两个月后，Ax-3井的产量翻了三倍，但仍以100万立方米/日的较低产量进行开采，确保无出砂。然而，可能因为该井页岩含量高于其他两口井，导致井口流动压力更低，没有造成出砂。所有井都显示出异常低的表皮辅助产量。这在实施该作业之前是个未知数。
由于该作业的成功，这家作业公司计划在下套管射孔储层中使用OCMP防砂工具作为其主要防砂系统，以此避免各种尺寸的筛网与砾石的库存。三口井的作业结果表明，Filtrex具有很大潜力，可以胜过Mahakam油田中使用的其他大多数成熟防砂技术。
