楊麗 裴鵬飛 龐珂寅
摘 要:現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)石油量的需求在不斷提升,解決油井出砂問(wèn)題已成為我國(guó)石油業(yè)的主要研究方向之一。本文簡(jiǎn)述了油井出砂原因及防范治理措施,主要內(nèi)容包括地質(zhì)因素、開(kāi)采方式因素、機(jī)械防砂、化學(xué)防砂等,旨在為專業(yè)人士提供相關(guān)理論支持。
關(guān)鍵詞:油井;出砂原因;防砂措施
1 油井出砂的危害
在實(shí)際開(kāi)采石油期間,出現(xiàn)出砂現(xiàn)象的原因多是由于儲(chǔ)蓄石油的底層的土質(zhì)強(qiáng)度過(guò)低,或是相關(guān)工作人員開(kāi)采石油的方案以及操作步驟出現(xiàn)問(wèn)題對(duì)巖體結(jié)構(gòu)造成破壞,導(dǎo)致在開(kāi)采工作進(jìn)行期間,巖石跟隨原油進(jìn)入機(jī)械設(shè)備,使設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)固態(tài)物質(zhì),造成設(shè)備故障影響原油的質(zhì)量。另外,該土層的巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,對(duì)整個(gè)開(kāi)采區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)造成極大的影響,嚴(yán)重情況下,會(huì)使油井坍塌,發(fā)生工程事故。與此同時(shí),油井出砂影響到該油井的原油產(chǎn)量,長(zhǎng)期出現(xiàn)出砂的情況,且不及時(shí)采取有效的解決措施,會(huì)導(dǎo)致原油停產(chǎn)。
與此同時(shí),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采,該地區(qū)的石油量會(huì)有所下降,造成地下能源層降低,導(dǎo)致該片區(qū)域的基層厚度減小,進(jìn)而引發(fā)油井出砂的現(xiàn)象,在此種情況下,便難以保持開(kāi)采原油工作的穩(wěn)定程度。另外,進(jìn)行石油開(kāi)采的企業(yè)大多使用抽油泵的形式進(jìn)行開(kāi)采,而該種方式,無(wú)法在油井出現(xiàn)出砂的現(xiàn)象時(shí),滿足砂井升舉的需求。因此,對(duì)于油井出砂的問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,仔細(xì)分析,及時(shí)制定有效的解決方案,以提升石油開(kāi)采的品質(zhì)。
2 油井出砂原因分析
油井出砂主要是因?yàn)榈貙又猩傲5入s質(zhì)在油井抽取石油過(guò)程中內(nèi)外生產(chǎn)壓差較大,在砂粒隨著生產(chǎn)步驟逐漸流向井底的過(guò)程中,一部分砂粒被原油液體攜帶至井口,另一小部分因密度差異而沉積油井底,長(zhǎng)久循環(huán)而形成的大量積砂。油井出砂問(wèn)題有多方面原因,其主要原因?yàn)榈刭|(zhì)因素和開(kāi)采方式因素。
2.1 地質(zhì)因素
自然地質(zhì)問(wèn)題容易導(dǎo)致油井出砂情況的發(fā)生,自然形成的油田地層中,地層巖石膠裝結(jié)合物強(qiáng)度較低,開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)過(guò)油田沖刷容易堆積成積砂層,發(fā)生出砂情況。在油田正常生產(chǎn)過(guò)程中,開(kāi)采原油中后期會(huì)使用注水開(kāi)采方式收集原油,由于注水開(kāi)發(fā)技術(shù)的長(zhǎng)久應(yīng)用,會(huì)導(dǎo)致在排水同時(shí)攜帶部分砂石狀顆粒物,容易引起出砂。而油井開(kāi)采區(qū)內(nèi)外開(kāi)采壓力差較小時(shí),壓力沖擊依舊存在,也會(huì)引起巖石層膠狀物質(zhì)被攜帶或沉入井底,導(dǎo)致油井出砂。
巖石層的結(jié)構(gòu)是造成油井出砂的關(guān)鍵因素。在開(kāi)采石油期間,工作人員將地下的原油抽出,使地下土層受到的壓力逐漸增大,以造成巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,嚴(yán)重的情況下,會(huì)造成巖石的大面積脫落,出現(xiàn)油井出砂的情況。另外,巖層的應(yīng)力分布也是導(dǎo)致油井出砂的因素。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間地開(kāi)采工作,使油井的深度逐漸增加,而相應(yīng)的開(kāi)采壓力也在提高,當(dāng)達(dá)到某一點(diǎn)時(shí),會(huì)破壞土層的平衡狀態(tài),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)紊亂,引起出砂現(xiàn)象。
2.2 開(kāi)采方式因素
在開(kāi)采石油的過(guò)程中,外力引起油井出砂的問(wèn)題也較為關(guān)鍵。隨著開(kāi)采深度的逐漸增加、設(shè)備提取石油流動(dòng)速度的逐漸加快、所需石油量的逐漸增多,開(kāi)采過(guò)程所需的石油壓力不斷加大,這樣的開(kāi)采方式容易破壞地底開(kāi)采區(qū)石油層內(nèi)部結(jié)構(gòu),嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起石油層巖皮脫落、巖質(zhì)疏松,從而產(chǎn)生大量油砂。此外,在開(kāi)采過(guò)程中,采油人員的操作不規(guī)范、不合理也會(huì)導(dǎo)致油井出砂情況的發(fā)生,例如,部分采油企業(yè)在開(kāi)采石油原油過(guò)程中,過(guò)分追求石油開(kāi)采速度,忽略石油開(kāi)采層的長(zhǎng)久使用性,隨意更改開(kāi)采速率,操作諸多不合常理、不規(guī)范的方式都會(huì)逐漸導(dǎo)致油田出砂情況的嚴(yán)重發(fā)生,影響油井采油的正常進(jìn)行[1]。
3 油井出砂防范治理措施
3.1 機(jī)械防砂
機(jī)械化防砂工藝技術(shù)主要是指利用井下機(jī)械化防砂工具,達(dá)到相應(yīng)防砂效果。機(jī)械化防砂技術(shù)工藝適用于多種類型油井,防砂效果顯著、適應(yīng)性強(qiáng),主要應(yīng)用方式是將機(jī)械化防砂工具下入油井內(nèi),利用機(jī)械工具直接阻止石油攜帶砂石進(jìn)入抽油管內(nèi),從而達(dá)到防砂、除砂的效果。在實(shí)際應(yīng)用中通常使用的機(jī)械化防砂工藝包括礫石充填防砂、焦化防砂等。礫石充填防砂主要對(duì)于稀油井及注水井的防砂效果較為適用,礫石防砂主要是篩選適合油井的礫石,應(yīng)用礫石的熱穩(wěn)定性能高,在高溫高壓環(huán)境中不易改變其結(jié)構(gòu)性質(zhì)的特性,從而達(dá)到攔截砂石、防止砂石流出的效果。焦化防砂,利用機(jī)械化工具向巖層內(nèi)注入熱空氣,使石油在溫度較高的情況下將巖層砂石凝固,從而達(dá)到機(jī)械化防砂的效果。
3.2 化學(xué)防砂
化學(xué)防砂技術(shù)方法主要指的是應(yīng)用一種或多種化學(xué)藥劑填充進(jìn)石油開(kāi)采區(qū),例如砂石凝固劑,將砂石凝固劑注入開(kāi)采石油層,化學(xué)藥劑特性會(huì)使石油中攜帶的砂石顆粒吸引聚集,在油層內(nèi)形成較大塊狀的砂石物雜質(zhì),通常這些形成的較大塊狀砂石物能夠與石油層巖石結(jié)合,在石油開(kāi)采過(guò)程中,較大塊狀的砂石物無(wú)法通過(guò)石油管被攜帶出來(lái),這樣使用化學(xué)技術(shù)操作達(dá)到防砂的目的的同時(shí),還能夠增加地底巖層堆積物,充填巖層內(nèi)部空間。
在油井防砂操作中采用過(guò)濾試劑的方法也是常用的一種化學(xué)技術(shù)。將過(guò)濾劑均勻涂抹在石油層的巖層內(nèi)壁,在開(kāi)采石油輸送過(guò)程中,過(guò)濾劑效果會(huì)將石油流動(dòng)過(guò)程中攜帶的砂石吸附,方便除去原油中的砂石物質(zhì),從而達(dá)到除砂、防砂的效果。此外,利用樹(shù)脂固砂防砂及高溫化學(xué)藥劑固砂等方法也能夠達(dá)到化學(xué)防砂的效果。樹(shù)脂固砂技術(shù)主要是將樹(shù)脂少量注入石油中,使樹(shù)脂與砂石膠狀結(jié)合,從而達(dá)到防砂的效果。
以上化學(xué)防砂方法在實(shí)際應(yīng)用中比較常用,通常在采取油井防砂過(guò)程中只采用其中一種防砂措施,效果比較不明顯,可以適當(dāng)采取多種化學(xué)防砂措施或與機(jī)械防砂、物理防砂等措施相結(jié)合的辦法實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)不同的地質(zhì)、油質(zhì)條件選擇使用,都能較好的起到防砂、除砂效果[2]。
3.3 物理防砂
物理防砂工藝主要是在開(kāi)采石油抽油管內(nèi)增加機(jī)械部件,在抽油過(guò)程中直接對(duì)抽油管道采取防砂的一種操作工藝。常用的物理防砂工藝為油砂分離器法防砂及金屬纖維防砂管防砂。油砂分離器表面較光潔,運(yùn)用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)石油攜帶砂石物進(jìn)行過(guò)濾,使用此技術(shù)不僅能夠增加石油滲透率,還能防止抽取石油過(guò)程中石油管堵塞的情況發(fā)生。金屬纖維防砂管的管體主要由鋼材材質(zhì)制成,管體內(nèi)壁有相應(yīng)規(guī)律,該種材質(zhì)耐高溫、耐高壓,經(jīng)過(guò)加工處理后形成的纖維管應(yīng)用到石油抽取管道中,能很大程度的減少石油攜帶砂石物通過(guò)防砂管,具有良好的除砂、防砂性能。
3.4 攜、排砂技術(shù)
該種攜、排砂技術(shù)是針對(duì)出砂井,在井內(nèi)安裝相應(yīng)的井下設(shè)備,以延長(zhǎng)油井的使用時(shí)間。該類防砂方式是通過(guò)利用抽油泵以及沉砂器、沖砂器共同作業(yè)實(shí)現(xiàn)防砂的目的。另外,該種方式還可以通過(guò)虹吸管實(shí)行沉砂處理,以盡可能并避免出現(xiàn)油泵被卡出的情況。此外,需要工作人員注意的是,該項(xiàng)工序應(yīng)在抽油泵停工期間進(jìn)行操作,運(yùn)用沉砂設(shè)備對(duì)泵內(nèi)的砂體起到阻礙的作用,以免上部的砂石對(duì)整個(gè)泵體造成影響,以降低泵體被卡住的可能性。與此同時(shí),還可以利用排液將上部分的砂石排除泵內(nèi)。該類管柱沉砂設(shè)備是由彈性擋砂器以及外筒和虹吸管組成。將擋砂器放置在外筒的上方,并在管內(nèi)加入恭喜孔,以共同完成攜、排砂的操作,最終達(dá)到防砂的目的。
3.5 現(xiàn)代化防砂
應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)手段進(jìn)行石油防砂主要在開(kāi)采井內(nèi)注入化學(xué)試劑,使開(kāi)采油井層周?chē)纬晒潭ūWo(hù),再利用現(xiàn)代化防砂形成雙層保護(hù),增加除砂、防砂效果的實(shí)際應(yīng)用。在操作中主要有兩種實(shí)際應(yīng)用方法,固定位置法及人工膠結(jié)地層法,著兩種方法在實(shí)際應(yīng)用中較為適用,固定位置法主要在抽油管周?chē)鷰r層中注入樹(shù)脂砂漿、填充組織等原料,使其在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建相應(yīng)空間,這種方法能夠較好的應(yīng)用在維護(hù)油井工具的操作中,在應(yīng)用固定位置法防砂技術(shù)時(shí)需要保證固井工具質(zhì)量,避免在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)生意外情況[3]。
4 結(jié)論
總而言之,避免油井出砂問(wèn)題的發(fā)生是當(dāng)下石油工業(yè)不可忽視的研究重點(diǎn),在石油開(kāi)采過(guò)程中,及時(shí)有效地采取相應(yīng)防砂治理措施,不僅能解決油井出砂情況的影響,還能有效提高石油的產(chǎn)量。
參考文獻(xiàn):
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