淺析油田井下作業(yè)清防砂施工技術(shù)分析

舒開斌

摘 要：我國井下修井作業(yè)起步較晚，技術(shù)尚未完善。就我國井下作業(yè)來講，其所堅持的前提為井下作業(yè)工藝技術(shù)標準及操作規(guī)范，所遵循的原則為對油層加以保護與改進、注重安全管理、延長油井免修期等。實踐證明，井下作業(yè)清砂修井技術(shù)對降低作業(yè)成本、減少或避免損害油層、提高修井質(zhì)量、延長油井正常服役期限等具有積極的意義。

關(guān)鍵詞：井下;出砂;清砂;防砂

為防止油井出砂，一方面要針對油層及油井的條件，正確選擇固井、完井方式，制定合理的開采措施，提高管理水平;另一方面要根據(jù)油層、油井及出砂的具體情況采用防砂方法。

1.健全井下作業(yè)清砂修井工業(yè)技術(shù)

目前，我國常用的修井工藝技術(shù)主要有兩種，其分別為側(cè)鉆修井、解卡修井。嚴格意義上來講，我國擁有各式各樣的修井技術(shù)。在修復油井時，須與現(xiàn)場實際情況結(jié)合，以選擇、確定技術(shù)，滿足經(jīng)濟、安全、可靠要求?？v觀目前清防砂修井，面臨的最大挑戰(zhàn)是復雜的井下作業(yè)狀況及滲漏的砂液。不斷探索、創(chuàng)新清防砂修井技術(shù)成為亟待解決的問題。不論采用何種清砂修井技術(shù)，皆須嚴格遵循“降本增效”原則。所謂的“降本增效”指的是對清砂修井成本加以控制，并竭力提升井下作業(yè)的效率。

1.1科學選擇清砂工具

清砂工具與清砂質(zhì)量存有密切的聯(lián)系。在選擇清砂工具時，須充分考慮待清砂油井實際情況。在實際清砂中，清砂工作極易受到套管內(nèi)徑的影響。為解決此問題，可使用組合沖砂管柱;為減少或避免砂子堵塞清砂工具，筆者建議采用異形沖砂工具以使得沖砂工具的強度大大增加;采用異形工具，以防阻卡套管內(nèi)部的膠皮;處理電泵沖砂井時可采用公錐;井筒內(nèi)部雜質(zhì)的清理可采用刮砂器。

1.2完善配套技術(shù)

首先，合理改良水力沖砂設備。選用沖砂隔離器及水砂分離器，以為沖砂質(zhì)量提供有力保障;選用單流閥及沖砂封井器，以提高油井井口施工的安全性;選用油管防漏裝置，以嚴密封閉管柱;為提升沖砂質(zhì)量，采用連續(xù)循環(huán)沖砂裝置。其次，改良鋼絲繩撈砂設備。最后，建立并完善檔案，對油井狀況、地層漏失等信息進行詳細記錄，以為日后井下作業(yè)清砂修井工作的開展提供可靠地參考資料。

2.制定合理的開采措施及防砂方法

（1）制定合理的油井工作制度，通過生產(chǎn)試驗使所確定的生產(chǎn)壓差不會造成油井大量出砂?？刂粕a(chǎn)壓差基本上就是控制產(chǎn)液量，限制油層中的滲流速度，從而減小流體對油層砂巖顆粒的沖刷力。對于受生產(chǎn)壓差限制而無法滿足采油速度的油層，要在采取必要的防砂措施之后提高生產(chǎn)壓差，否則將無法保證油井正常生產(chǎn)。（2）加強出砂層油水井的管理，開、關(guān)操作要求平穩(wěn)，防止因生產(chǎn)壓差的突然增大而引起油層大量出砂。對易出砂的油井應避免強烈抽汲的誘流措施。（3）對膠結(jié)疏松的油層，酸化、壓裂等措施要以不破壞油層結(jié)構(gòu)為前提。（4）根據(jù)油層條件和開采工藝要求，正確選擇完井方法和改善完井工藝。（5）機械防砂適用于厚度中等、油層層數(shù)少、夾層薄類型的井。（6）油層滲透性對化學防砂影響較高。（7）化學防砂對產(chǎn)能影響最大。（8）防砂的成本分為材料成本和施工成本。

3.機械防砂工藝方法分析

機械防砂可分兩類：第一類：下入防砂管柱擋砂，如割縫襯管、繞絲篩管、各類地面預制成形的濾砂器。這類方法工藝簡單，施工成本低，具有一定的防砂效果。缺點是防砂管柱的縫隙或孔隙易被油層細砂所堵塞，一般效果差、有效期短，只宜用于中、粗砂巖油層。第二類：下入防砂管柱加充填物，充填物的種類很多，如礫石、果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等，這種防砂方法能有效地將油層砂限制在油層中，并使油層保持穩(wěn)定的力學結(jié)構(gòu)，防砂效果好，壽命長。

機械防砂對油層的適應能力強、成功率高、成本低，目前應用十分廣泛。下面主要闡述繞絲篩管礫石充填防砂機理及工藝。礫石充填防砂方法是應用較早的防砂方法。由于近年來理論、工藝及設備的不斷完善，這種方法被認為是目前防砂效果最好的方法之一。

（1）礫石充填防砂機理。礫石充填防砂方法是指將割縫襯管或繞絲篩管下入井內(nèi)防砂層段處，用一定質(zhì)量的流體攜帶地面選好的具有一定粒度的礫石，充填于管和油層之間形成一定厚度的礫石層，以阻止油層砂粒流入井內(nèi)的防砂方法。礫石粒徑根據(jù)油層砂的粒度進行選擇，預期將油層流體攜帶的砂粒阻擋于礫石層之外，通過自然選擇在礫石層外形成一個由粗到細的砂拱，既有良好的流通能力，又能有效地阻止油層出砂。

（2）繞絲篩管。繞絲篩管用以支撐充填的礫石，并要完全阻止住礫石進入井筒。它由篩套和帶孔中心管組成，。國內(nèi)選用不銹鋼絲為原料，軋制成一定尺寸，截面為梯形的繞絲和縱筋。在將繞絲纏繞在縱筋上時，使用接觸電阻焊接的方法將每一個交叉接觸點焊接在一起，制成具有一定整體強度的篩套。然后再將帶孔中心管穿入篩套，把篩套兩端接箍焊在中心管上。用這種工藝制成的篩管就稱為全焊接不銹鋼繞絲篩管，它具有工作壽命長，適應性強，流通面積大，篩管內(nèi)外幾乎沒有壓力降，施工中不易堵塞，作業(yè)成功率高等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。

（3）礫石充填工藝。常用的礫石充填方式有兩種，即用于裸眼完井的裸眼礫石充填和用于射孔完井的套管內(nèi)礫石充填。裸眼礫石充填的滲濾面積大，礫石層厚，防砂效果較好，對油層產(chǎn)能的影響小。但其常用于油井先期防砂，工藝較復雜，且對油層結(jié)構(gòu)要求有一定的強度，對油層條件要求高（如單一油層，厚度大，無氣、水夾層等）。因而多數(shù)油井采用套管射孔完井后，再進行套管內(nèi)礫石充填防砂方法。

礫石充填工藝可分為反循環(huán)和正循環(huán)兩種充填方法。a反循環(huán)礫石充填工藝：這是應用最早、最簡單的一種礫石充填工藝。將帶有繞絲篩管的防砂管柱下到設計深度后，礫石砂漿從油井環(huán)形空間泵入，礫石在井底篩管與套管之間的環(huán)形空間中逐漸堆積，而攜砂液經(jīng)篩管過濾后沿油管柱向上返回地面，形成液流反循環(huán)，不斷將礫石輸送到產(chǎn)油井段形成阻擋地層出砂的礫石充填屏障。在反循環(huán)礫石充填中，砂漿易受套管內(nèi)壁雜物的污染，降低充填體的滲透率，且套管必須承受充填壓力，因而限制了這種工藝的應用。b正循環(huán)礫石填充工藝：正循環(huán)礫石充填有下沖法充填和轉(zhuǎn)換法充填兩種工藝。用下沖法填充時要求先把礫石投入防砂井筒，再下入帶有下沖噴頭的防砂管柱。從油管柱內(nèi)泵入工作液，礫石受沖浮起懸浮在井筒中，管柱得以逐漸下放，而后沉降在繞絲篩管周圍形成擋砂屏障。為了提高防砂效果，在下防砂管柱前可先用油管柱向炮眼擠壓礫石，迫使礫石填充到炮眼通道及炮眼通道外邊，目的在于不讓地層砂進入炮跟，稱為炮眼填充，這可看作是礫石填充的第一步，稱為預填充。此種工藝及所用工具簡單，但作業(yè)中易造成礫石分級現(xiàn)象，只適用淺井和薄層段防砂。

4.結(jié)論與認識

正循環(huán)轉(zhuǎn)換礫石充填是利用井下轉(zhuǎn)換填充工具來完成的。利用轉(zhuǎn)換工具進行填充作業(yè)時，地面泵將礫石砂漿從油管柱泵入到井底，通過填充工具轉(zhuǎn)換通道進入油井繞絲篩管與套管之間，礫石在重力作用下逐漸堆積于環(huán)形空間，而攜砂液經(jīng)篩縫過濾而進入沖管向上自旁通孔流入轉(zhuǎn)換工具上方的油套環(huán)形空間返出井口。這種轉(zhuǎn)換填充工藝同時具有正循環(huán)和反循環(huán)的優(yōu)點，因而得到廣泛的使用。

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