氣井防砂工具在水平井的應用

田喜軍，劉 鵬，李 耀，胡均志，徐 勇

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

氣井防砂工具在水平井的應用

田喜軍，劉 鵬，李 耀，胡均志，徐 勇

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

隨著子洲-米脂氣田的建設，水平井的發開成為重點，2011年共打水平井7口，投產4口，其中3口氣井投產后均不同程度出砂，導致下游管線或閥門出現刺漏現象，影響氣井正常生產，因此，在以往27/8"井下防砂工具的基礎上，研究加工31/2"大管徑井下防砂工具，同時開展地面防砂工具的研究，確保氣井正常生產及下游地面設施的安全運行。

氣井防砂；防砂工具；大管徑防砂器；地面防砂

2011年，子洲-米脂氣田新投產氣井45口，其中水平井4口（洲平X井、洲平Y井、洲平Z井和洲平K井），經過現場核實，目前洲平X井、洲平Y井和洲平Z井3口井均存在不同程度的出砂跡象，生產過程中管線多次被刺漏，導致氣井無法正常生產，嚴重影響高峰供氣，因此開展水平井出砂機理和防砂工具的研究，確保氣井正常生產及下游地面設施的安全運行。

1 出砂機理分析

1.1 出砂類型

氣井井底出砂是個別高產氣井在投產初期的一種常見現象，主要可分為地層出砂和裂縫出砂兩種類型。地層出砂產出物質主要是脫落的巖石碎屑，裂縫出砂產出物質是氣層壓裂改造過程中所加的壓裂砂。

1.2 砂粒分析

通過對洲平X井、洲平Y井和洲平Z井3口井地面分離器或站內針閥處取樣發現，砂粒均為氣層壓裂改造過程中所加的陶粒砂，是一種硬度很高的磨蝕劑，高速流動的砂粒會損壞地面管線和集輸設備，從而造成砂刺穿孔、閥門失靈等隱患。

從現場情況分析，由于現場出砂砂樣為陶粒，未發現地層砂，因此可直接通過井下防砂或井口地面防砂技術進行治理，確保氣井安全平穩運行。

2 防砂工藝技術研究及應用

目前，針對氣井防砂工藝技術主要以井下防砂為主，其中27/8”井下防砂工具應用較為成熟，主要以直徑和定向井為主，水平井防砂技術正處于發展階段，因此針對子洲-米脂氣田3口水平井31/2”大管徑出砂氣井的防治成為難點，鑒于此，2011年開展了大管徑井下防砂工具和地面防砂工具的研究及應用。

2.1 31/2”大管徑井下防砂工具的研究及應用

水平井31/2”大管徑井下防砂工具是通過27/8”井下防砂工具演變而來，但結構外形類不同與原始工具，叫原來工具復雜，同樣由井下坐封裝置和防砂篩網兩大部分組成，但是由于水平井直徑段無任何井下工具，出現工具無法座封，脫手后將會導致防砂工具串落入造斜段，無法進行打撈作業，同時起不到防砂的作業，將造成井下事故，針對此問題，專門為大管徑防砂器設計加工防下滑工具，防止防砂工具下落。

圖1 防滑座

圖2 新型防砂工具

表1 大管徑防砂工具設計參數表

2.1.1 參數設計 選取洲平Z井開展大管徑井下防砂工具試驗，設計參數（見表1）。

2.1.2 現場投放應用 設計投放井深1000 m，實際防滑座投放位置1064 m，防砂工具投放在防滑座上部，緊貼防滑座。在現場作業過程中，曾發生繩帽處鋼絲斷裂，工具掉落情況，因在井內預先投放有防滑座，將防砂工具阻隔，防砂工具打撈出來重新投放后成功，同時也驗證了設計防滑座的合理性。

2.1.3 效果分析 洲平Z井，投放井下工具后，該井下游管線、閥門再未發生刺漏等現象，可連續穩定生產。通過投放前后曲線對比分析，投放后氣井能夠連續生產，防砂效果較好，但氣井產液量降低，產量無法按照設計配產執行，分析討論后，初步判斷為，井筒砂子回落，可能造成水平段砂埋，井筒積液較多，影響氣井正常生產（見圖4）。

圖3 洲平Z井生產曲線

圖4 井筒示意圖

2.2 地面防砂工藝技術研究

由于部分氣井井筒無法投放井下防砂工具，井筒出砂嚴重，氣井無法生產，因此開展地面防砂工藝技術研究，將該工具接到井口10號控制針閥下游，與原有設計管線并列安裝，氣井開井后井內氣體攜帶砂礫通過井口進入裝置，氣體由上部管體進入過濾裝置，顆粒狀砂礫阻擋在過濾裝置外。阻擋在過濾裝置外的砂礫在流動氣體作用下進入下端儲砂筒，砂量到達一定容積后，關閉本裝置兩端閘閥，泄去裝置內壓力后，拆下儲砂筒兩端的堵頭清理砂礫。

圖5 地面防砂工具

2.2.1 參數設計 洲平X井，該井發現出砂后，多次組織投放大管徑井下防砂工具，由于采氣樹井口大四通處蘿卜頭內徑較小，導致工具無法下放，因此該井安裝地面防砂工具，工具參數設計（見表2）。

圖6 地面防砂裝置設計流程圖

表2 地面防砂工具參數設計表

圖7 洲平X井生產曲線

2.2.2 現場試驗 地面防砂裝置由連接法蘭、前后立柱、輸氣通道、儲砂管、過濾裝置組成，通過為期兩天的焊接作業，完成裝置的預配作業，最終將裝置通過法蘭串接在采氣井口出口端針閥后與輸氣管線連接。

2.2.3 效果分析 洲平X井，投放井下工具后，該井下游管線、閥門再未發生刺漏等現象，連續開井生產。通過投放前后曲線對比分析，投放前，由于氣井出砂嚴重，大管徑井下防砂工具無法投放，導致氣井無法開井生產，投放后氣井能夠持續穩定生產，防砂效果較好。

2.3 對比分析

通過該作業過程、防砂效果、氣井生產等方面分析對比，大管徑井下防砂工具和地面防砂工具各具特色，對比（見表 3）。

表3 防砂工具適用分析對比表

通過兩項技術對比分析，地面防砂工具可靠性高，清砂作業簡單，防砂效果較好，同時不影響氣井生產，但作業費用偏高。

3 結論與認識

（1）井下防砂與地面防砂均有其各自的特點和適用性，在使用過程中需充分考慮各種工藝技術的適用范圍和經濟性，對其可行性進行綜合評價和優選。

（2）大管徑井下防砂工具能有效防治井筒出砂，但適用于井筒比較干凈、出砂較少的氣井，否則會造成井筒積液或積砂，影響氣井正常生產。

（3）地面防砂工具外形尺寸小，現場安裝、清砂方便，便于管理，運行可靠性高，可實時進行氣井出砂量的監控，可推廣應用。

[1] 吳志勇，白憲寬.油井細粉砂防砂工藝技術研究與應用[J] .石油礦場機械，2007，36（8）:80-83.

[2] 馬建民，劉永紅，李夯，等.可自適應膨脹防砂篩管膨脹機理研究[J] .石油礦場機械，2009，38（12）:9-11.

TE358

A

1673-5285（2012）04-0045-03

2012－02-09