油井防砂及配套工藝技術(shù)

劉芳 吳岸 張文澤（長(zhǎng)江大學(xué),湖北 武漢430100）

隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展和科技的突飛猛進(jìn)，出砂仍然是油氣田開(kāi)采過(guò)程中最難解決的問(wèn)題之一，我國(guó)疏松砂巖油藏分布范圍廣、儲(chǔ)量大，占有重要地位[1]。這類(lèi)油藏具有共同的特點(diǎn)，即通常為稠油油藏、高孔高滲、埋藏淺、膠結(jié)作用弱。油層出砂是由于井底附近地帶的巖石結(jié)構(gòu)受到破壞所引起的，滲透率過(guò)高、地層壓力下降、生產(chǎn)壓差過(guò)大、固井質(zhì)量差等都可能導(dǎo)致出砂，這會(huì)給生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)極大的傷害，如形成大孔道、井筒砂堵、腐蝕設(shè)備、損壞套管等，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致油井停產(chǎn)。這些危害迫使我們每年都需要消耗大量的人力物力財(cái)力進(jìn)行防砂研究，這樣不僅提高了生產(chǎn)成本，還加大了油田的開(kāi)采難度。因此，對(duì)疏松砂巖油藏采取合理有效的防砂方法進(jìn)行開(kāi)采具有十分重要的意義。

1 主要防砂工藝技術(shù)

1.1 纖維復(fù)合防砂技術(shù)

纖維復(fù)合防砂是采用耐鹽、抗酸、抗堿、抗溫能力較強(qiáng)、密度和地層密度接近的纖維，并用纖維表面處理劑處理其表面，增加其與樹(shù)脂的親和力，使纖維表面吸附一層可以膠結(jié)的物質(zhì)[2]，確保纖維復(fù)合體的強(qiáng)度，通過(guò)相互纏繞、折疊形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)絡(luò)，可以將砂粒裹住，形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的網(wǎng)絡(luò)擋砂過(guò)濾體，阻擋了地層流體攜帶的細(xì)粉砂結(jié)合體和較大粒徑的砂粒進(jìn)入井筒，起到了防砂、穩(wěn)砂、擋砂的作用。

纖維復(fù)合防砂無(wú)須下入篩管，對(duì)滲透率不會(huì)造成損害，降低了綜合成本[3]。纖維復(fù)合防砂能滿(mǎn)足稠油油藏的開(kāi)發(fā)要求，在注蒸汽過(guò)程中對(duì)已經(jīng)形成的防砂墻沒(méi)有影響，充填層對(duì)地層砂骨架可以起到很好的穩(wěn)固作用，不僅能有效地防細(xì)粉砂，而且纖維復(fù)合砂體的自清潔作用還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)防砂管柱容易被堵塞的缺限，可應(yīng)用于多層完井。

1.2 高壓礫石充填防砂技術(shù)

高壓礫石充填防砂技術(shù)是在高滲透油藏開(kāi)發(fā)中由于地層容易出砂導(dǎo)致油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)的基礎(chǔ)上提出的一種新型防砂技術(shù)。它是利用高壓一體化管柱在管外地層進(jìn)行擠壓充填，然后在管內(nèi)和篩管與套管的環(huán)形空間進(jìn)行循環(huán)充填[4]，形成篩套環(huán)空礫石層。由于管外充填礫石提高了井筒附近地層的滲透性，管外、管內(nèi)礫石層形成了擋砂屏障[5]，達(dá)到了防砂的目的。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了管外、管內(nèi)充填一體化，施工簡(jiǎn)單，成功率高，不僅縮短了作業(yè)周期，而且節(jié)約了作業(yè)成本；同時(shí)管外充填砂體和管內(nèi)砂體在高壓下一次性形成，砂體連續(xù)、穩(wěn)定、充實(shí)，防砂半徑大，防砂、擋砂效果好，延長(zhǎng)了防砂有效期[4]。對(duì)地層虧空嚴(yán)重的井，應(yīng)用高壓礫石充填防砂工藝，礫石主要指石英砂、陶粒、高溫涂料砂等，可有效的保護(hù)地層結(jié)構(gòu)，提高防砂綜合效果，具有增產(chǎn)和防砂的雙重作用。

1.3 端部脫砂壓裂充填防砂技術(shù)

利用水力壓裂產(chǎn)生裂縫，大排量泵入低砂比砂漿[6]，在井底憋起高壓，當(dāng)井底壓力大于地層破裂壓力時(shí)，在井底附近地層產(chǎn)生裂縫，由于注入速度大于濾失速度，裂縫向前延伸并填以壓裂前置液，最后壓裂液全部濾失至地層?？p內(nèi)砂漿前緣到達(dá)縫寬很小的裂縫前緣端部，其中的砂粒被卡在具有一定硬度的裂縫壁面之間不再移動(dòng)。繼續(xù)注液，在裂縫端部的狹小地帶逐漸堆積形成的砂橋，使壓裂液越不易通過(guò)砂橋，從而使得裂縫的縫長(zhǎng)和縫高不能繼續(xù)延伸。泵壓增大，加速裂縫的體積膨脹，即縫寬變寬，形成短寬裂縫，當(dāng)井底壓力或縫寬達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)停止，用礫石進(jìn)行充填，形成高導(dǎo)流能力的人工裂縫，達(dá)到防砂和改造地層的目的[7]。

高導(dǎo)流能力的壓裂裂縫改變了地層流體的滲流狀態(tài)，使原本的徑向流動(dòng)變?yōu)殡p線(xiàn)性流動(dòng)，這樣不僅使生產(chǎn)壓差減小了，而且大大降低了壓力梯度，還降低了地層流體對(duì)微粒的沖擊攜帶作用，因而減緩了儲(chǔ)層巖石的結(jié)構(gòu)破壞，減輕了地層傷害，起到了有效的防砂作用，使油氣井產(chǎn)量大幅度提高。

2 防砂配套工藝技術(shù)

為減少地層出砂，除采用必要的防砂技術(shù)之外，還應(yīng)該使用配套工藝技術(shù)，節(jié)約成本，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到防砂和增產(chǎn)的雙重目的。下面重點(diǎn)介紹了幾種常用的防砂配套工藝技術(shù)。

2.1 地層預(yù)處理技術(shù)

針對(duì)鉆井過(guò)程中造成的油層傷害等問(wèn)題，防砂前需進(jìn)行原油降粘、油層炮眼清洗、酸化解堵、混氣排解堵等地層預(yù)處理，最大限度的解除鉆井液污染及地層堵塞對(duì)地層造成的傷害。根據(jù)儲(chǔ)層粘土礦物含量的高低選擇性能穩(wěn)定、抗攪動(dòng)、耐沖刷、配伍性好、有效期長(zhǎng)的防膨劑，防止地層粘土膨脹和運(yùn)移，達(dá)到保護(hù)油層、降低油層近井地帶污染的目的。

2.2 管內(nèi)環(huán)空陶粒充填技術(shù)[8]

采用比重低、質(zhì)量高、強(qiáng)度中等的陶粒作為充填砂，可以有效提高油井防砂后的滲流能力，使充填層保持較好的滲透性，達(dá)到提高油井產(chǎn)能的目的。

2.3 抑砂擠壓充填工藝

鑒于伊利石、高嶺石等遇水破碎堵塞油層，需配套使用抑砂擠壓充填技術(shù)，先期采用前置體型高分子膜溶液進(jìn)行抑砂固結(jié)，對(duì)粉細(xì)砂骨架進(jìn)行“穩(wěn)砂”，有效避免細(xì)粉砂在層間運(yùn)移，減緩了對(duì)儲(chǔ)層滲透率造成的傷害，最后按照儲(chǔ)層特點(diǎn)進(jìn)行擠壓充填能達(dá)到較好的防砂效果。

2.4 高溫涂料砂封口技術(shù)[8]

高溫涂料砂具有在常溫下穩(wěn)定，不發(fā)生粘連和聚合反應(yīng)，且在高溫蒸汽狀態(tài)下仍能保持滲透率不變的特性。涂料砂在充填過(guò)程末端被攜砂液攜到油井出砂部位，充填砂在注汽過(guò)程中受到高溫蒸汽的作用會(huì)發(fā)生交聯(lián)固結(jié)反應(yīng)，進(jìn)而形成具有一定強(qiáng)度的人工井壁，起到防砂作用。

2.5 螺桿泵舉升工藝

螺桿泵具有運(yùn)行平穩(wěn)、耐磨、攜砂能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)出砂嚴(yán)重的油層，為防止工作制度、加工工藝不合理和抽油桿斷脫等問(wèn)題，需要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)、檢驗(yàn)空心桿桿體的性能，保證油井嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，還使用了專(zhuān)用防脫抽油桿、抽油桿扶正器等，并通過(guò)優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)提高了螺桿泵舉升工藝的適應(yīng)性[9]。適用于稠油、出砂、產(chǎn)液量較高的油井。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1纖維的抗鹽、抗酸、抗堿以及耐溫性能好，加入纖維后可提高樹(shù)脂涂敷砂強(qiáng)度的50%左右，同時(shí)改善了人工井壁的滲透性，延長(zhǎng)了防砂有效期。纖維復(fù)合防砂技術(shù)對(duì)地層條件適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適用于氣井、套變井、粉細(xì)砂巖油藏，對(duì)于粘土含量高的油藏防砂增產(chǎn)效果尤為明顯。

3.2高壓礫石充填防砂具有防砂有效期長(zhǎng)、增產(chǎn)、改善近井地帶的滲流情況、降低流動(dòng)阻力等特點(diǎn)。

3.3端部脫砂壓裂充填防砂工藝對(duì)稠油、粉細(xì)砂巖具有較好的增產(chǎn)和防砂作用，發(fā)展前景廣闊。

3.4本文介紹了近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的幾種主導(dǎo)的防砂工藝技術(shù)和配套工藝技術(shù)，希望對(duì)同類(lèi)型油藏的高效開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義。

[1]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].中國(guó)石油大學(xué)出版社,2000.

[2]張樹(shù)軍.改性纖維與特種纖維.北京∶中國(guó)石化出版社,1995.93-108,305-332.

[3]齊寧,張琪,周福建.纖維復(fù)合防砂技術(shù)的機(jī)理研究及應(yīng)用[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,31(2)∶83-86.

[4馮勝利,石振軍,梁永杰,等.高壓充填防砂工藝在澀北氣田的應(yīng)用[J].特種油氣藏,2006,13(3)∶73-75.

[5]黃文強(qiáng).高壓礫石充填防砂技術(shù)在曙三區(qū)的應(yīng)用[J].特種油氣藏,2010,17(4)∶110-114.

[6]張啟漢,張士誠(chéng),黃曉東.端部脫砂壓裂充填防砂設(shè)計(jì)及其在澀北氣田的應(yīng)用[N].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào),2007,31(6)∶55-60.

[7]敖西川,郭建春,侯文波.高滲透油層端部脫砂壓裂技術(shù)研究[J].鉆采工藝,2003,26(4)∶25-27.

[8]魏勇舟.稠油吞吐井防砂技術(shù)應(yīng)用及效果分析[J].內(nèi)蒙古石油化工,2015,04∶109-110.

[9]趙曉,周俊杰,吳杰生.羊三木油田疏松砂巖稠油油藏綜合配套技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2002,S1∶17-19.