淺析油井沖砂新工藝的現(xiàn)場應(yīng)用

郝利松

摘要：本文通過對漏失井幾種清砂工藝：機械撈砂、暫堵劑堵漏沖砂、涂料砂堵漏沖砂、大排量沖砂以及氮氣泡沫沖砂的應(yīng)用進行比較，提出涂料砂堵漏沖砂是解決漏失井沖砂不返的最有效方法，值得推廣應(yīng)用，并提出有針對性的建議能較好的指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

關(guān)鍵詞：大排量；涂料砂；水力沖砂

1.油水井出砂原因、危害

隨著油田的開發(fā)生產(chǎn)進入特高含水后期。大泵提液、電泵提液是油田穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一。隨著大排量的提液導(dǎo)致油水井的出砂問題越來越嚴(yán)重。油井出砂是指地層中的松散砂粒在生產(chǎn)壓差的驅(qū)動下，隨產(chǎn)出液流向井底。一部分被產(chǎn)出液攜帶至井口；另一部分直接沉積或由于密度差的作用重新沉積到井底，而造成井底積砂。

1.1造成油井出砂的原因

1.1.1內(nèi)因---------砂巖油層地質(zhì)條件

油層巖石的性質(zhì)及單井控制范圍內(nèi)目的層應(yīng)力分布狀態(tài)是造成油井出砂主要原因，有以下幾方面：油層巖石應(yīng)力場的不均衡分布是造成巖石結(jié)構(gòu)破壞的主要因素；2油層膠結(jié)類型、滲透率影響。

東營組、沙一段、沙二段，巖性從粉砂巖到礫狀砂巖。膠結(jié)物含量少，碳酸鹽含量低于1%，泥質(zhì)含量為4%-6%。膠結(jié)類型以接觸式、孔隙接觸式為主，其次為支撐---接觸式膠結(jié)，能形成良好儲油孔隙。這種儲層具有孔隙度大、滲透率高、砂巖膠結(jié)強度低，油層易出砂的特點。

1.1.2外因---------開采條件

油田注水可使儲層中粘土膨脹分散、溶解，會隨地層流體遷移從而使地層膠結(jié)力下降導(dǎo)致砂巖地層出砂；油水井工作制度不合理造成出砂。

大泵、電潛泵提液、水井噴水降壓等會造成油層結(jié)構(gòu)破壞，引起出砂。生產(chǎn)壓差過大或采液速度過高時，地層中液體的滲流速度大。越靠近井壁，液體的滲流速度越大。具有很高流速的地層流體將對地層中的巖石產(chǎn)生巨大的沖刺力，加大地層流體對地層砂拽力，易引起油井出砂。

油田的長期開采，地層壓力不斷下降。地層中的原油脫氣，導(dǎo)致原油粘度增大，使其對孔隙中的砂粒的攜砂能力增加，引起油井運移出砂；過度酸化和重復(fù)壓裂等油層改造措施破壞巖石結(jié)構(gòu)會造成出砂。

1.2.油水井出砂的危害

1.2.1導(dǎo)致油氣井產(chǎn)量下降甚至停產(chǎn)（砂埋生產(chǎn)層或砂卡活塞等）。

1.2.2出砂易造成井下設(shè)備的磨損。

砂子的主要成分為二氧化硅，其性能堅硬。在井下容易對抽油泵泵筒、活塞進行磨損，易引起泵效下降、產(chǎn)量降低。

1.2.3出砂易導(dǎo)致套管損壞，嚴(yán)重的將使油水井報廢。

油層出砂致套管損壞有兩方面的原因：長期出砂對射孔炮眼產(chǎn)生摩擦作用，使炮眼孔徑變大，套管壁變薄，抗壓強度降低致套管損壞；隨地層出砂量不斷增加，套管外地層空穴越來越大，大到一定程度往往會導(dǎo)致突發(fā)性地層坍塌，造成套管損壞，嚴(yán)重可導(dǎo)致油氣井報廢。

2.清砂方法及漏失井漏失原因

2.1清砂方法

對油水井的出砂必須采取積極措施及時清除積砂，才能保證油水井的正常生產(chǎn)。油田現(xiàn)場通常采用的水力沖砂、機械撈砂兩種清砂方法。

2.2油井漏失嚴(yán)重原因

在進行水力沖砂施工過程中往往會遇到地層漏失嚴(yán)重（泵入液量>井筒容積的2倍）的情況。由于地層存在漏失，無法建立循環(huán)就不能將井筒內(nèi)積砂及時的清理出井筒，達不到清砂的目的。分析地層漏失嚴(yán)重主要由以下兩方面引起：

2.2.1地層能量降低幅度大導(dǎo)致油層靜壓壓力值小

隨著地層孔隙液體的不斷采出，由于井網(wǎng)不完善、地層存在大孔道或注水層、采油層聯(lián)通不好等原因造成注水達不到補充地層能量的要求，地層能量下降，油層部位的靜壓壓力值變小。地層虧空比較嚴(yán)重的井大多都是電泵、大泵提液井，此類油井因采液強度大，并伴隨出砂。

2.2.2沿射孔通道形成高導(dǎo)流能力的孔道

由于出砂，沿著射孔孔道出現(xiàn)縫隙?？紫杜c縫隙相連，由原先滲流阻力大的徑向流變?yōu)闈B流阻力小的管流，導(dǎo)流能力增大幾十倍至上百倍，致使沖砂液大量漏失。

3.漏失井清砂工藝

為達到清砂目的，對漏失嚴(yán)重油井常采用的清砂工藝有以下幾種：

3.1機械撈砂（軟撈砂、硬撈砂）

3.1.1原理

利用油管或鋼絲繩將撈砂泵與沉砂管下入井內(nèi)液面以下，探到砂面后。通過上提下放管柱或游動大鉤帶動撈砂泵進行抽吸，將井筒內(nèi)液體與砂子抽入沉砂管內(nèi)。砂子沉入沉砂管，液體從泵筒上部的篩管排入油套環(huán)空內(nèi)。通過柱塞不停的往復(fù)運動，撈出井筒積砂。提出沉砂管與撈砂泵，即可將砂子帶至地面，達到清砂目的。

3.1.2撈砂成功率低的原因：一是，井況原因?qū)е拢ㄌ坠苡锌s徑變形、彎曲、井斜斜度大等）；二是，撈砂泵自身原因（撈砂泵磨損、撈砂泵抽吸力小、撈砂筆尖結(jié)構(gòu)等）三是，井筒內(nèi)有異物（井內(nèi)有電纜卡子、護罩、碎膠皮等落物）導(dǎo)致?lián)粕坝鲎琛?/p>

3.2暫堵劑堵漏沖砂

3.2.1原理

油溶性暫堵劑：油溶性暫堵劑由分散劑、油溶性樹脂和其他特殊添加劑配制而成，利用油溶性樹脂封堵大孔道，防止井筒液體向地層流失，油溶性樹脂能夠溶解于原油中，恢復(fù)地層滲透率。

水溶性暫堵劑：為微溶于水的化合物和無機鹽類組成，并對表面進行處理。在常溫下不溶于水或微溶于水，在地層溫度下，可通過架橋、充填和變形等作用，在地層表面形成一條低滲透性的暫堵帶，從而阻止入井流體的浸入和傷害。水溶性暫堵劑可被水逐漸溶解而自行解堵。

3.2.4暫堵劑堵漏沖砂無效的原因：一是，油層嚴(yán)重漏失，井筒周圍地層孔喉半徑變大，形成大型管狀孔道，不利于暫堵劑的架橋、充填以形成有效地暫堵帶，二是，由于受成本控制，對于漏失嚴(yán)重的井未采取應(yīng)加大暫堵劑用量措施；三是，暫堵劑架橋顆粒尺寸未做相應(yīng)的改變（孔喉半徑變大，架橋顆粒尺寸也應(yīng)相應(yīng)變大。（架橋顆粒只有運移到離井筒地層遠(yuǎn)的位置適合架橋的縫隙處才能形成架橋、充填）。

3.3.涂料砂堵漏沖砂

3.3.1原理

涂料砂顆粒進入縫隙后架橋首先堵塞縫隙狹窄處或漏失方向變化處，當(dāng)涂料砂顆粒在縫隙處架橋成功后，隨著涂料砂的加入，涂料砂在縫隙內(nèi)開始滯留、堆積，逐漸堆滿縫隙，使縫隙轉(zhuǎn)為“孔”，此時漏失有減緩現(xiàn)象。隨涂料砂繼續(xù)加入，開始在空洞內(nèi)堆積、排列。當(dāng)涂料砂堆滿空洞時，使液體由原先的“管流”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬较蛄鳌?，地層漏失現(xiàn)象基本消失，隨著涂料砂的逐漸加入，地面泵壓會升高。此時停止加砂，建立起循環(huán)，通過沖砂液將井筒內(nèi)沉砂攜帶出井筒，達到清砂目的。

3.3.2涂料砂粒徑選擇

根據(jù)：索西埃（Saucier）法則D50=（5-6）d50

D50一礫石粒度組成累積曲線上，累積重量50%對應(yīng)的粒徑；

d50一地層砂粒度組成累積曲線上，累積重量50%對應(yīng)的粒徑。

3.3.3涂料砂用量：G=AL

式中：G-加砂量，m3；

L-油層實射厚度，m；

A-每米油層加砂量，m3/m。

注：A 隨油層性質(zhì)、開采時間及產(chǎn)液量定。產(chǎn)液量》150m3，0.5-1.0噸/米；產(chǎn)液量《150m3，0.5噸/米。

3.3.4.2攜砂液用量：V=G/a

式中：V-清水體積，m3；

G-加砂量，m3；

a-攜砂比3%～5%。

3.4大排量沖砂工藝原理

通過加大進口排量（千型或采用雙泵車）的方法，使進口液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地層漏失的液量重新建立起循環(huán)，通過沖砂液的循環(huán)將井筒內(nèi)沉砂攜帶至地面，達到清砂的目的。

3.5氮氣泡沫沖砂工藝原理

在沖砂液中充入氮氣和發(fā)泡劑進行充分混合形成穩(wěn)定的氣液兩相液流，氣體在液體中經(jīng)攪拌形成直徑小的氣泡，形成乳化狀分散于液體中，穩(wěn)定性比較好。同時密度小于沖砂液的密度。用于漏失井沖砂作業(yè)時，能起到降低沖砂液的漏失，形成循環(huán)。減少油層的污染，有效攜帶井底沉砂，減少沖砂作業(yè)時間的作用。

參考文獻：

[1]連經(jīng)社 張武威等著 勝坨油田采油工藝技術(shù) 中華石化出版社（2004）