關于自動填砂裝置的設計與應用

劉巖 楊金龍 高志文 朱成龍 姜全

摘 要：傳統(tǒng)填砂施工都是一桶一桶的填，即勞動強度大、計量繁瑣、安全系數(shù)低，施工成本高。自動填砂裝置研制出來后，大大降低了職工的勞動強度，并且充分利用了設備的優(yōu)勢來完成施工任務。

關鍵詞：洗井;填砂量;填砂方式;砂堵;沉沙

1、填砂施工簡述

填砂作為油田開發(fā)中暫時封隔油層保護目的層的一項施工技術，已在施工中廣泛的應用，它的最大優(yōu)點是不污染油層。負壓井無法建立循環(huán)的情況下無法進行打塞的時候，選用填砂的方式，簡單易操作，施工投入小。

1.1施工管柱

1、保證施工管柱的可靠性，必須密封和連通;

2、管柱數(shù)據(jù)要準確，要“三丈量三對口”;

3、保證扭矩;

4、填砂時將管腳放至距預計砂面20-50m;

5、填砂管柱選用與管柱相匹配喇叭口和筆尖，不可下帶大直徑工具。

1.2洗井

（一）、洗井液性能的要求：

1、洗井液與油水層產出液具有良好的配伍性;

2、洗井液不能與地層的粘土礦物發(fā)生膨脹;

3、低壓漏失井應該加入增粘劑和暫堵劑，并采用混氣等手段降低洗井液密度;

4、稠油井應在洗井液中加入活性劑或高效洗油劑并提高溫度，必要時用熱油洗井;

5、結蠟或卡鉆的抽油井，洗井液溫度不得低于70度;

6、洗井儲備液為井筒容積的2倍以上;

7、洗井液的相對密度、粘度PH值和添加劑性能應符合設計要求。

（二）、洗井的作業(yè)程序

1、根據(jù)設計要求將管柱下至預定深度;

2、安裝采油樹或作業(yè)井口;

3、管線試壓，試壓至設計施工泵壓的1.5倍，5min中不刺不漏為合格;

4、洗井開泵時應注意觀察泵壓變化，控制排量由小到大，同時注意出口返液情況，若正常洗井，排量一般控制在25-30m3/h，水井排量可增至35 m3/h，高壓油氣井出口噴量控制在3m3/h;

5、洗井過程中，隨時觀察并記錄泵壓、排量、出口量及漏失量等數(shù)據(jù)，如果泵壓升高，洗井不通時，應停泵及時分析原因進行處理，不得強行憋泵;

6、出砂井應優(yōu)選反循環(huán)洗井，如果采用正洗井，應經(jīng)?；顒庸苤?，防止砂卡;

7、漏失嚴重的井采取有效堵漏措施后，再進行洗井施工;

8、洗井施工中加深或上提管柱時，洗井液必須循環(huán)二周以上方可動管柱，并迅速連接好管柱，直到洗井至設計施工深度。

（三）洗井的注意事項

1、要選擇正循環(huán)洗井的方式;

2、要選用熱水加適量的添加劑;

3、一定將管腳放至距遇阻位置3-5m處;

4、探的位置與設計提供的有差距，必須進行落實，先進行沖洗落實返出物，一定要沖洗到位，如果不到位，就要與設計部門進行匯報，經(jīng)過同意后再進行填砂。

1.3砂子的選用

我們現(xiàn)在都是選用壓裂砂，因為它的粒徑均勻、分選性好、雜質少和易于攜帶，但是我們拉砂的時候一定要注意有一種褐色的壓裂砂比重大，粉砂含量多，一是造成數(shù)據(jù)不準，二是沖砂時難于攜帶。我們以前多是采用過篩河砂，粒度不均勻、分選性差，粒徑大小不一，填砂的難度大，砂面不易掌握，容易堵管柱和形成砂橋卡管柱，所以現(xiàn)在都不選用了。壓裂砂的物理性質：該砂是一種純天然石英砂，經(jīng)水洗、脫泥、顆粒篩分后烘干，顆粒圓整、粒度均勻、表面光潔、流動性好、具有較高的抗破碎度，是油田使用最理想的壓裂支撐劑。

1.4理論砂量及附加量

理論砂量就是實探的深度到設計砂面（或者沖洗的深度）之間的計算量，附加量也就是我們考慮砂子濕水后體積變小以及油管及井壁粘附量、砂外排至地面或者懸浮在井筒的一部分，填砂量的選擇要根據(jù)夾層的大小進行調節(jié)。

1.5填砂方式

我所說的填砂方式就是分幾次、如何填的問題，我認為100m是個界，超過一百米就要分兩次填，往上每50m就要分填一次，這樣可以避免形成砂橋造成卡管柱或者砂面不準，填砂要均勻填入，使用循環(huán)水排量要小，3-5m3/h即可，攜砂比不要過大，也就是不要填的太快。

1.6填砂的注意事項

1、探人工井底：當油管下至距油層上界100m時，下放速度不得大于1.2 m/min，以懸重下降10～20kN時為遇阻位置。

2、2、油水井填砂前要用0.4%活性水大排量正循環(huán)洗井替油1.5-2周，對于油稠的井應用溫度大于85°的0.4%活性水徹底洗井替油1.5-2周。

3、洗井過程中發(fā)現(xiàn)負壓井漏應洗井至返出液正常后方可進行下步施工，負壓特別嚴重、無法建立循環(huán)的井，要及時匯報，采取暫堵等措施。

4、砂量計量應用0.3m3專用砂子計量池計量，嚴禁用小桶計量，以防因計量誤差而造成所填砂面不合格。

5、加砂時要均勻加入，不得時多時少，以免造成管柱堵塞，而造成重復施工。

6、填砂過程中動力設備不能停車熄火，若中途出現(xiàn)故障，要將井內混砂液徹底洗干凈。

7、填砂過程中如水泥車出現(xiàn)故障，應立即活動管柱。

8、洗井后若有溢流，應及時測量溢流量并向技術辦匯報，溢流量大于0.5 m3/h的井應放溢流至溢流量變小后再進行填砂，溢流井填砂完沉砂時，裝井口，并反憋壓5-10Mpa，關井沉砂。

2、現(xiàn)狀分析

作業(yè)施工中，填砂作為輔助工序主要用于堵漏、壓裂等大型工序，現(xiàn)場盯崗干部要根據(jù)施工設計的要求下入油管并計算填砂量，在泵車的配合下倒入井筒內，填砂施工對員工的體力要求高，砂面不準確，砂比不均勻，工作量大，危險程度高。改變這一現(xiàn)狀已經(jīng)迫在眉睫。

3、創(chuàng)新裝置介紹

3.1結構

創(chuàng)新后的填砂裝置由填砂漏斗、存砂筒和填砂泵三部分組成。

3.2原理

3.2.1填砂漏斗

填砂漏斗是在現(xiàn)有的漏斗上進行改進，在原有的圓錐形筒體下部焊接了一個長度30公分的三通，一頭與筒體焊接在一起、一頭是2寸半加厚扣、一頭是活接頭公扣;施工時，公扣連接在井口上，活接頭用于連接泵車。

3.2.2存砂筒

存砂筒分為梯形筒體、舉升架、移動系統(tǒng)三部分。梯形筒體上有刻度和出砂口，根據(jù)刻度將計算好的填砂量準確的泵入梯形筒體內。舉升架是用來根據(jù)不同的井口高度將存砂筒的出砂口高度高于填砂漏斗，出砂口處有一個擋板，用來調節(jié)出砂速度。移動部分是為了方便的移動存砂筒。

3.2.3填砂泵

填砂泵兩端連接軟管線將砂袋里的砂輕松泵入存砂筒中。

4、技術指標及經(jīng)濟效益

自動填砂裝置的設計不僅僅節(jié)約了勞動力，在同砂量的前提下與傳統(tǒng)的填砂方式相比節(jié)省了砂量與水量，提高了效率，避免了因砂量不準造成的重復填砂施工?？傊?，無論是勞動力上還是經(jīng)濟效益上都具有很高的前景。