防砂技術(shù)及應(yīng)用

1、封隔高壓一次充填防砂技術(shù)及應(yīng)用摘要：管內(nèi)外充填是當(dāng)前礫石充填防砂技術(shù)的發(fā)展趨向，封隔高壓一次充 填正是這樣的一種防砂技術(shù)。介紹了高壓充填技術(shù)原理、工具結(jié)構(gòu)及工作原理、 施工程序，闡述了排量、壓力等主要參數(shù)設(shè)計(jì)方法，介紹了在Turkmenistan油 田A層以及單層老井、多層大井段井、新井新層、斜井和粉細(xì)砂巖井的應(yīng)用效 果。該技術(shù)防砂有效期長(zhǎng)，施工簡(jiǎn)單，施工周期短，充填效果好，能避免二次 充填對(duì)油層的污染，能起到一定的解堵作用，便于后期處理，經(jīng)濟(jì)效益顯著，值 得推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：封隔；高壓；礫石充填；防砂；油井出砂是石油開采遇到的重要問(wèn)題之一，每年要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行 防治和研究。出砂不僅會(huì)

2、導(dǎo)致油井減產(chǎn)或停產(chǎn)及地面、井下設(shè)備腐蝕；甚至?xí)?套管磨損、油井報(bào)廢。隨著油田的持續(xù)開發(fā)，注水不斷加強(qiáng)，單井產(chǎn)液量不斷上升，老油井的防砂 越來(lái)越困難。粉細(xì)砂出砂油藏、稠油出砂油藏的開發(fā)，出砂斜井的增多又給防砂 技術(shù)提出了新的課題。目前勝利油田已發(fā)展了各式各樣的防砂技術(shù)，最具代表性 的有金屬繞絲篩管礫石充填防砂、敷膜砂防砂、復(fù)合防砂等。這些技術(shù)對(duì)疏松砂 巖油藏的開發(fā)起到了重要的作用，但都有局限性。繞絲篩管礫石充填防砂在砂粒 較粗、分選較好的地層使用，成功率高、有效期長(zhǎng)，但由于充填礫石厚度小，難 以擋住粉細(xì)砂，且在生產(chǎn)、作業(yè)過(guò)程中，充填層易被破壞，喪失防砂功能；敷膜 砂防砂由于膠結(jié)強(qiáng)度高、擋砂效果

3、好、不占井筒空間而得到廣泛應(yīng)用，但敷膜砂 充填形成的人工井壁，與出砂巖層膠結(jié)部位脆弱，易老化，不利于大泵提液，防 砂有效期短；復(fù)合防砂是一種很好的防砂方法，但成本高，施工復(fù)雜，液量降幅 大。針對(duì)上述情況，勝利油田有限公司勝通新科技開發(fā)中心研制出一種封隔高壓 一次充填防砂技術(shù)，采用FS-115（150）封隔高壓一次充填工具與割縫篩管配 套，攜砂液以大排量將礫石帶到油氣井產(chǎn)層管外空洞和篩管與套管的環(huán)形空間， 經(jīng)沉積、壓實(shí)，形成高效能擋砂屏障，達(dá)到防止油層出砂目的。該技術(shù)采用高壓 大排量進(jìn)行管內(nèi)外礫石充填防砂，即砂礫不僅充填套篩環(huán)空，同時(shí)還充填套管外 的射孔眼和空洞?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)施工簡(jiǎn)單

4、、周期短、防砂有效期長(zhǎng)， 充填效果好。、封隔高壓一次充填防砂技術(shù)介紹封隔高壓一次充填防砂技術(shù)原理封隔高壓一次充填防砂技術(shù)是將礫石一石英砂，用大排量攜砂液帶到油氣井 產(chǎn)層套管外的空洞處和繞絲管與套管的環(huán)形空間，經(jīng)高壓壓實(shí)形成擋砂屏障。在 需進(jìn)行防砂作業(yè)的油井內(nèi)，將防砂管柱下到預(yù)定位置，坐封封隔充填工具，打開 充填通道。地面泵組提供的高壓攜砂流體，經(jīng)封隔高壓一次充填工具的充填通道 進(jìn)入油管、套管環(huán)形空間，最后進(jìn)入油層。隨著加砂量的不斷增加，地層被充填 壓實(shí)，隨后井筒也被充填壓實(shí)，此時(shí)地面泵壓升高，達(dá)到預(yù)定壓力值后停止充填。 從油、套環(huán)形空間泵入洗井液，經(jīng)封隔高壓一次充填工具的反洗通道，將油管內(nèi) 的

5、砂子沖洗至地面。上提管柱正轉(zhuǎn)倒扣丟手，充填通道自動(dòng)關(guān)閉，中心管自動(dòng)打 開，完成封隔高壓一次充填防砂作業(yè)。FS充填工具工具結(jié)構(gòu)FS充填工具主要由封隔機(jī)構(gòu)(包括液壓、鎖緊、密封、卡瓦錨定等部分)、 充填機(jī)構(gòu)、反洗機(jī)構(gòu)、丟手機(jī)構(gòu)4部分組成。工作原理FS115 (150)充填工具是封隔高壓一次充填防砂的關(guān)鍵技術(shù)，具有封隔、 充填、反洗、關(guān)閉充填孔、丟手等功能。工具下到預(yù)定位置后，從油管投球加壓， 封隔器坐封，密封油套環(huán)空。充填機(jī)構(gòu)位于中心管下部，由充填筒和關(guān)閉機(jī)構(gòu)組 成。中心管下端圓柱面上開有充填孔，封隔器坐封后繼續(xù)加壓，充填孔打開，充 填液從油管經(jīng)中心管下端充填孔和充填機(jī)構(gòu)的充填孔，進(jìn)入油套環(huán)空實(shí)施

6、充填。 反洗機(jī)構(gòu)在充填機(jī)構(gòu)上部，由反洗接頭和反洗環(huán)組成。充填完成后，從油套環(huán)空 泵進(jìn)去的反洗液，通過(guò)反洗接頭的反洗孔，打開反洗環(huán)，進(jìn)入油管充填孔，把充 填孔以上的充填砂反洗干凈。中心管下端為反扣螺紋，與連接頭上螺紋相接而組 成丟手機(jī)構(gòu)。充填結(jié)束后正轉(zhuǎn)油管，實(shí)現(xiàn)充填管柱丟手，中心管、球坐和上接頭 起出，并自行關(guān)閉充填孔，完成充填過(guò)程。技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1表1 FS充填工具技術(shù)參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)FS-115 型FS-150 型最大外徑/mm115150留井部分最小內(nèi)徑/mm5270長(zhǎng)度/mm13201320坐封剛球直徑/mm3538坐封壓差/Mpa10151015打開充填通道壓差/Mpa15251525密封壓

7、差/Mpa3030工作溫度/c1203203202073呈 27-922000.04.301.21113.639326.64.63963961275呈 24-1032000.09.110.94.850.641555.64.9256256896官 46-322001.04.091.21112.75.83521.44.55252234CZ15-X272001.05.251.22083.61649156648勝 3-X842000.11.261.23123.76.573208.81851851139呈 26-1322000.06.230.91.5-79.79.53453452310呈 26-1012

8、000.11.260.95.8-32.23180180378呈 25-C82001.04.040.910-20.5141351351890樁 106-20-X122000.11.251.2188.637611.65.6180180705羊 10-29-32001.02.171.52015615197103103540呈 25-722001.02.021.01210.83.81515.76.9116116472單層老井這類井施工11井次，有效11井次，有效率100% ,平均每口井加砂6.3m3。 這些井中，有些投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，曾采用過(guò)敷膜砂或繞絲篩管礫石充填等方法，因防 砂失效需重防，由于過(guò)去已經(jīng)填

9、進(jìn)數(shù)量不等的砂礫，現(xiàn)在防砂，是對(duì)新出砂通道 或老空洞的充填，采用封隔高壓一次充填防砂工藝，防砂有效率極高；也有一些 如呈24-132這樣的長(zhǎng)期停產(chǎn)井，虧空大，填砂量大，用涂料砂和金屬棉濾砂管 防砂都不成功，采用封隔高壓一次充填防砂施工，排量0.9m3/min，加砂13m3， 泵壓由10Mpa上升到18Mpa，防砂一次成功。多層長(zhǎng)井段井此類井防砂一直很困難，用敷膜砂防砂難以對(duì)所有出砂層進(jìn)行有效處理； 用繞絲篩管礫石充填防砂，也存在難以保證充填質(zhì)量的缺陷。利用封隔高壓一次 充填高壓大排量既能進(jìn)行地層充填又能進(jìn)行油套環(huán)空充填的特點(diǎn)，在多層長(zhǎng)井段 井防砂中，取得了比其它防砂方法更好的效果。此類井施工2

10、0井次，有效17 井次，有效率85%。官46-32井，12層32.8m，井段長(zhǎng)58.6m，就是用封隔高壓 一次充填防砂成功的。像大港王官屯油田官46-32這樣長(zhǎng)期停產(chǎn)的準(zhǔn)報(bào)廢井共有 5 口，都是在2001年34月用該防砂工藝恢復(fù)正常生產(chǎn)的。多層長(zhǎng)井段井防砂 的一個(gè)顯著特點(diǎn)是加砂量高，在統(tǒng)計(jì)的20 口井中平均每口加砂12.7m3，是各種 類型井中加砂量最大的，如CZ15X27井，加砂20m3；勝3X84井加砂達(dá)31m3。新井或補(bǔ)孔換層井新井、新層具有排液量少、地層吐砂量不大、管外孔洞基本保持射孔原狀 態(tài)的特點(diǎn)。防砂時(shí)既將射孔孔洞充填又將篩套環(huán)空充填。從16 口新井或新層的 防砂情況分析，平均單井

11、加砂量8.2m3?？梢?jiàn)由于大排量高壓施工擠進(jìn)孔洞中的 礫石，既充填了孔洞，又由于擠入壓力的原因壓縮周圍巖層，擴(kuò)展了孔洞空間， 甚至可能擠出微裂縫。因此，對(duì)新井新層防砂，應(yīng)根據(jù)油層物性、油層上下水層 資料，合理設(shè)計(jì)充填砂量和施工參數(shù)，避免對(duì)油層原始結(jié)構(gòu)的破壞，先管外擠壓 充填，再管內(nèi)沉積式充填，將套管與割縫篩管之間的環(huán)空充填結(jié)實(shí)，達(dá)到防砂目 的。新井新層防砂有效率達(dá)87.5%。4 .斜井斜井防砂也一直是防砂難題。2000年5月以來(lái)，3 口斜井采用封隔高壓一 次充填防砂技術(shù)。由于斜井出砂機(jī)理不同，隨著斜度增加油層出砂部位不一樣， 其充填機(jī)理也有異于直井。實(shí)驗(yàn)可知，斜井小于45的井，砂粒應(yīng)從下往上充

12、填；而井斜大于45的井，砂粒應(yīng)從上往下充填。這3 口井，井斜均大于45， 結(jié)果無(wú)效2 口。主要原因是：當(dāng)時(shí)對(duì)斜井防砂的特點(diǎn)缺乏認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)排量不足， 填砂過(guò)程中形成砂橋?qū)е路郎笆?。?06-25-X21井井斜49，僅加砂2.5m3 泵壓即升至35Mpa，就是這個(gè)原因。斜度小于45井的防砂可作為直井處理。5.粉細(xì)砂巖井粉細(xì)砂巖井防砂，同樣是防砂技術(shù)難題。采用封隔高壓一次充填防砂技術(shù) 可見(jiàn)到理想的效果。因?yàn)樵摷夹g(shù)能對(duì)管外空洞進(jìn)行高強(qiáng)度大范圍的礫石充填，所 建立擋砂屏障能將粉細(xì)砂擋在遠(yuǎn)離井筒之外，從而有效地?fù)踝》奂?xì)砂。大港油田 羊1 293井，地層砂粒度中值0.116mm，泥質(zhì)含量16%，施工排量1.5m3/min， 泵壓1420Mpa，加砂20m3，管外充填半徑達(dá)0.9m，獲得很好的防砂效