綜合防砂技術在稠油油田的研究與應用

郭立娜

摘 要：針對歡西油田稠油地質(zhì)條件復雜、油層膠結疏松、出砂量大、常規(guī)機械防砂和化學防砂有效期短的防砂難題，在廣泛調(diào)研的基礎上，結合歡西稠油出砂特點，提出了綜合防砂技術，該技術先根據(jù)地層砂直徑確定使用篩管類型，再把割縫篩管或席型網(wǎng)篩管下到采油井段，通過篩管將直徑0.1mm以上的砂粒阻擋在環(huán)空，形成新的擋砂屏障，直徑在0.1mm以下的砂粒可以自由通過，然后再通過防砂泵將含砂流體排出井筒或沉積在沉砂管內(nèi)，它結合了機械防砂技術和防砂泵排砂技術的兩大功能，使兩項技術有機結合從而實現(xiàn)防砂-排砂一體化的雙重目的，該技術自應用以來通過不斷完善與改進，防砂效果和增產(chǎn)效果顯著，為稠油出砂油藏的高效開采提供了有力的技術保障。

關鍵詞：歡西油田；稠油；綜合防砂；篩管；防砂泵；應用

前言

歡西油田是一個具有多種油藏類型、多種儲層結構、多種油品性質(zhì)的復雜油田，由于地質(zhì)條件復雜、油層膠結膠疏松，油層出砂是開采過程中常見的問題之一[1]，特別是近年來出細粉砂的油井越來越多，出砂越來越嚴重。據(jù)統(tǒng)計，2011年出砂井共有800多口，出砂粒徑分布范圍廣，粒度中值從0.1mm-0.41mm，對一些出細粉砂嚴重的油井，普遍存在防砂后，仍會出現(xiàn)卡泵或供液差的現(xiàn)象，針對這一狀況，我們對這類油井實施了以篩管防砂為主體，再下防砂泵生產(chǎn)的綜合防砂方法。該項技術2012年以來共實施28井次，有效率85.7%，減少檢泵次數(shù)72次，增油7125噸，防砂效果和增產(chǎn)效果顯著。

綜合防砂技術是先把篩管下到采油井段，通過篩管將直徑0.1mm以上的砂粒阻擋在環(huán)空，形成新的擋砂屏障，直徑在0.1mm以下的砂粒可以自由通過，然后再通過防砂泵[2]將含砂流體排出井筒或沉積在沉砂管內(nèi)，它結合了機械防砂技術和防砂泵排砂技術的兩大功能，使兩項技術有機結合從而實現(xiàn)防砂-排砂一體化的雙重目的。下面分別介紹篩管防砂及防砂泵的工作原理：

1 篩管技術原理

1.1 割縫篩管

割縫篩管是在油管或套管的本體上按規(guī)格和要求割出各種類型的縫條，然后下入到油層部位，其防砂機理是允許部分能被產(chǎn)出液攜帶到地面的細小砂粒通過，而把較大的砂粒擋在襯管外，形成堆積砂橋，達到防砂的目的[3]。該種防砂篩管不僅結構簡單，易處理，而且強度高，能滿足高強度采液（及熱采注汽）的要求，實現(xiàn)熱采井注汽前一次性防砂。但適用地層砂的范圍較小，僅能防0.25mm直徑以上地層砂。

1.2 席型網(wǎng)篩管

席型網(wǎng)篩管使用席型過濾網(wǎng)作為過濾元件，該網(wǎng)是由細的不銹鋼絲成經(jīng)緯方向編織而成，其孔隙可根據(jù)需要調(diào)節(jié)后控制。同割縫篩管一樣也是下入到油層部位，起到擋砂生產(chǎn)的目的，其擋砂作用主要有兩個方向，①篩網(wǎng)的表面，篩網(wǎng)在編織后鋼絲部分錯開形成長縫，該縫隙可以起到擋砂的作用；②從該網(wǎng)的截面看，其截面由于編制形成近似三角形縫隙，該縫將會在防砂初期起到擋住細粉砂的作用。因此，席型過濾網(wǎng)防砂篩管具有防砂孔隙度可控、過流面積大、滲流性能好、濾砂效果好、擋砂范圍廣、濾透性能好的優(yōu)點。

2 防砂泵技術原理

2.1 浮環(huán)泵

2.1.1 結構原理

該泵以油田普遍使用的有桿泵采油系統(tǒng)為基礎，泵的設計上允許固體顆粒進入泵內(nèi)任何空間，完全取消以往的硬對硬滑動摩擦副，采用軟-硬摩擦副，可以實現(xiàn)真正意義的零間隙密封。應用特殊的密封結構實現(xiàn)液力自緊密封及磨損量自動補償。以相互完全獨立的多級浮環(huán)密封結構替代傳統(tǒng)的柱塞結構，浮環(huán)結構相互獨立、強開強閉，具有防氣功能。軟密封采用新研制的特殊非金屬密封材料，具有適當?shù)乃苄裕腆w顆粒進入軟-硬摩擦間隙后可被非金屬材料包容，形成良性摩擦機理，同時具有良好的耐溫、耐磨、耐腐蝕性能。

2.1.2 工作原理

上沖程時，由浮環(huán)座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿上行，浮環(huán)架的底部與浮環(huán)座靠緊，形成多級密封，浮環(huán)上下兩端產(chǎn)生壓力差，在壓力差的作用下，軟密封皮碗唇部受到作用力而向外擴張并且緊貼泵筒形成零密封。這時固定凡爾球開啟，將油吸入腔室。下沖程時，浮環(huán)座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿下行，浮環(huán)在泵內(nèi)液體壓力及浮環(huán)與泵筒間摩擦力的作用下相對于浮環(huán)座上浮，通道打開，液流進入泵上。

2.2 長柱塞雙通道沉砂泵

2.2.1 防砂卡原理

當柱塞上行時，長柱塞上部壓力大于下部壓力，上部的液體會沿間隙下行，故下部泵筒與柱塞之間的砂粒不會進入密封間隙。柱塞下行時，柱塞下部的壓力大于上部的壓力，其防砂卡的原理正好與柱塞上行時相同。由于砂粒無法進入泵筒的密封間隙之中，一方面防止了泵的砂卡問題，同時也減輕了泵的磨損。該項技術從設計結構和技術原理上徹底解決了攜砂生產(chǎn)中的砂卡及砂埋問題。

2.2.2 技術優(yōu)點

①長柱塞、短泵筒的設計

該項設計有效防止了攜砂生產(chǎn)時砂進入泵筒，避免了砂卡問題并減輕了泵的磨損，延長了泵的使用壽命和生產(chǎn)時間。

②雙通道即抽油生產(chǎn)通道和環(huán)空沉砂通道的設計

該項設計有效防止了攜砂生產(chǎn)時，因停電或處理生產(chǎn)問題等原因，臨時停抽時，井筒內(nèi)的液體下沉砂埋泵的問題，雙通道的設計使下沉砂通過環(huán)空通道沉入泵下的沉砂管中。

3 現(xiàn)場實施效果分析

3.1 現(xiàn)場應用情況

綜合防砂技術現(xiàn)場試驗達到了預期效果，應用于因嚴重出砂、頻繁檢泵無法正常生產(chǎn)但井況良好的油井，可明顯延長檢泵周期，增加油井生產(chǎn)時率。2012年以來在歡西油田各區(qū)塊共實施綜合防砂28井次，措施成功率100%，有效率85.7%。

3.2 技術數(shù)據(jù)統(tǒng)計

最長檢泵周期400天以上（錦45-029-263），最高產(chǎn)出液含砂3.5%（錦7-014-27），最高日產(chǎn)油13噸（錦25-36-36，實施綜合防砂前生產(chǎn)沒有正常過）。

截止到2012年12月底，可對比井平均延長檢泵周期72天，提高泵效21.5%，減少檢泵次數(shù)73次，增產(chǎn)原油7162噸，創(chuàng)經(jīng)濟效益1258.4萬元。

4 結束語

4.1 利用機械篩管把≥0.1mm砂粒擋在井筒外，細粉砂隨防砂泵排出，有效地解決了分選度差的油井防砂難的問題。

4.2 綜合防砂工藝簡單，擋砂精度高，防砂效果好，施工成功率高，有效期長。

4.3 目前現(xiàn)場因井況較差而停產(chǎn)半停產(chǎn)的出砂油井越來越多，防砂治砂難度加大，下步將進一步結合修井技術，采取更加綜合的防砂措施，拓寬綜合防砂技術應用范圍。

參考文獻

[1]孫玉學，王鐵軍，等.儲層損害及保護技術[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1993：209～215.

[2]萬仁溥，羅英俊，等.采油技術手冊（第七分冊）[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991：7～11.