井下作業(yè)化學(xué)防砂新方案的研究與應(yīng)用

周毅

摘 要：地層結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定主要取決于上覆巖層壓力的大小、毛細(xì)管力以及砂粒間的膠結(jié)程度，所有這些因素使得砂粒處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)來(lái)自地層本身及外部力的作用破壞了地層強(qiáng)度與各種拉拽力之間的平衡關(guān)系時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生出砂現(xiàn)象。地層因素和開(kāi)發(fā)因素便是油層出砂的主要原因。經(jīng)研究、分析和施工過(guò)程的摸索，本文將重點(diǎn)講述幾種化學(xué)防砂的施工技巧，有效防止砂卡和防砂劑膠結(jié)等事故。

關(guān)鍵詞：井下作業(yè);防砂;防砂方式;研究;應(yīng)用

油井出砂是疏松砂巖油（氣）藏開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中長(zhǎng)期面臨的難題。油井的出砂加大了原油的開(kāi)采難度，破壞生產(chǎn)設(shè)備，嚴(yán)重影響采油系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。以克拉瑪依稠油區(qū)塊六東區(qū)生產(chǎn)為例，該區(qū)塊單井常年出砂，每輪稠油吞吐后均有不同程度的出砂，導(dǎo)致砂卡、泵固定凡爾磨損、管桿偏磨，嚴(yán)重降低開(kāi)采率和開(kāi)采成本。

1 化學(xué)防砂簡(jiǎn)介

化學(xué)防砂是向地層中擠入一定數(shù)量的化學(xué)劑或化學(xué)劑與砂漿的混合物，達(dá)到充填、固結(jié)地層、提高地層強(qiáng)度的目的?；瘜W(xué)防砂主要分為人工膠結(jié)地層和人工井壁兩種方法。人工膠結(jié)地層是向地層注入樹(shù)脂或其他化學(xué)固砂劑，直接將地層砂固結(jié);人工井壁是將樹(shù)脂砂漿液、預(yù)涂層礫石、水帶干灰砂、水泥砂漿、乳化水泥等擠入井筒周?chē)貙又?，固結(jié)后形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的人工井壁。

化學(xué)防砂方法適用于薄層短井段，對(duì)粉細(xì)砂巖地層的防砂效果好，施工后井筒內(nèi)不留下任何機(jī)械裝置，便于后期處理，相對(duì)機(jī)械防砂成本較低。缺點(diǎn)是對(duì)油藏溫度的適應(yīng)性較差，易老化，有效期短，固結(jié)后地層滲透率明顯下降，產(chǎn)能損失大。

2 化學(xué)防砂工況分析

克拉瑪依油田部分老區(qū)塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性高，地層虧空嚴(yán)重，出砂量大，采收率較低，定向井實(shí)施機(jī)械防砂后，因地層虧空、地層非均質(zhì)性高、稠油吞吐后對(duì)套管曲率的影響，使得地層應(yīng)力集中，繞絲結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形，嚴(yán)重會(huì)造成掩埋油層，從而轉(zhuǎn)向大修作業(yè)。故對(duì)該區(qū)塊單井實(shí)施化學(xué)防砂具有成本低、施工時(shí)間短、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)。

而化學(xué)防砂的缺點(diǎn)也較為突出，根據(jù)多年修井統(tǒng)計(jì)，化學(xué)防砂在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中容易造成兩種事故：①砂卡：在擠砂作業(yè)完畢時(shí)，由于泵壓不足或因故停泵，防砂劑不能完全擠入地層，在上返、沉降過(guò)程極容易形成砂埋管柱，最終需進(jìn)行打撈作業(yè);②膠結(jié)：防砂劑膠凝速度快，在沖砂前形成堅(jiān)硬的膠結(jié)塞，沖砂不下，最終需進(jìn)行鉆塞作業(yè)。

3 化學(xué)防砂新方案的應(yīng)用

克拉瑪依油田六東區(qū)有大量定向井，如進(jìn)行機(jī)械防砂使得后期打撈難度大，易造成工藝復(fù)雜化;故對(duì)于定向井大多實(shí)施化學(xué)防砂，即光油管下至油層上部約6m處，擠入防砂劑，完成后沖砂至井底，下入設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完井。而化學(xué)防砂過(guò)程操作不當(dāng)致使砂卡，使井況復(fù)雜化，增加修井時(shí)效及采油成本，在此情況下，設(shè)計(jì)出三種對(duì)應(yīng)防砂方案，有效提高一次防砂成功率：

3.1 填砂墊層，油套同擠施工，有效防止擠砂過(guò)程中泵壓不穩(wěn)或供液不及時(shí)造成的砂堵、砂卡

3.1.1 填砂

配下作業(yè)油管位于油層底界下部3m，油管頭座漏斗，泵罐車(chē)一組連接水龍帶油管內(nèi)小排量注入清水，開(kāi)始填入壓裂砂。填砂過(guò)程泵罐車(chē)配合小排量注入清水、上下活動(dòng)管柱，上提Φ73mm油管至安全位置，關(guān)井30min使填入砂充分沉淀。

3.1.2 防砂

配下作業(yè)油管完成于油層頂部6m，完善井口裝置，確保不刺不漏。連接第一組泵、罐車(chē)，地面管匯至井口油管閘門(mén)，試壓10MPa不刺不漏;油層試擠2m3攜砂液，測(cè)試油層吸收性，做好擠砂施工準(zhǔn)備（攜砂液若干，耐高溫覆膜砂若干），連接第二組泵、罐車(chē)，地面管匯至井口套管閘門(mén)，試壓10MPa不刺不漏，兩組泵、罐車(chē)同時(shí)起泵，第一組泵、罐車(chē)從油管擠入固砂劑混合液，擠入壓力控制在10MPa以下，排量控制300-400L/min， 第二組泵、罐車(chē)從井口套管閘門(mén)擠入密度為1.00g/cm3的脫油熱清水，擠入壓力控制在10MPa以下，排量控制300-400L/min，擠注固砂劑混合液完畢后擠入頂替液若干（地面管匯至油管管腳內(nèi)容積），兩組泵、罐車(chē)停泵，關(guān)井待壓力擴(kuò)散后，上提管柱至安全位置。

3.2 填砂墊層，優(yōu)化防砂管柱，配下軌道式封隔器位于油層上部2m，正擠防砂，避免凝結(jié)的同時(shí)有效防止砂卡、堵

施工方案簡(jiǎn)介：

3.2.1 填砂

配下作業(yè)油管位于油層底界下部3m，油管頭座漏斗，泵罐車(chē)一組連接水龍帶油管內(nèi)小排量注入清水，開(kāi)始填入壓裂砂。填砂過(guò)程泵罐車(chē)配合小排量注入清水、上下活動(dòng)管柱，上提Φ73mm油管至安全位置，關(guān)井30min使填入砂充分沉淀。

3.2.2 防砂

配下作業(yè)管柱下接Y221軌道式封隔器至油層上部5m，以1.00g/cm3的脫油熱清水為介質(zhì)，試壓10MPa，穩(wěn)壓10min，壓降不超過(guò)0.5MPa為合格，完善井口裝置，確保不刺不漏。連接井口防砂泵罐車(chē)，地面管匯至井口油管閘門(mén)，試壓10MPa不刺不漏;油層試擠2m3攜砂液，測(cè)試油層吸收性，做好擠砂施工準(zhǔn)備（攜砂液若干，耐高溫覆膜砂若干），油管擠入固砂劑混合液，擠入壓力控制在10MPa以下，排量控制300-400L/min，擠注固砂劑混合液完畢后擠入頂替液若干（地面管匯至油管管腳內(nèi)容積），停泵關(guān)井待壓力擴(kuò)散后，提出井內(nèi)全部管柱。

4 結(jié)語(yǔ)

老區(qū)塊稠油淺薄層開(kāi)采過(guò)程中地層大量出砂可以得出出砂的危害，故防砂顯的尤為重要，要對(duì)不同開(kāi)發(fā)階段油層出砂的機(jī)理、出砂預(yù)測(cè)開(kāi)展深入研究，以便增加防砂工作的主動(dòng)性，使防砂技術(shù)不斷滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。