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條件復雜、油層膠結疏松、出砂量大、常規機械防砂和化學防砂有效期短的防砂難題，在廣泛調研的基礎上，結合歡西稠油出砂特點，提出了綜合防砂技術，該技術先根據地層砂直徑確定使用篩管類型，再把割縫篩管或席型網篩管下到采油井段，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，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、多種油品性質的復雜油田，由于地質條件復雜、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。據統計，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，仍會出現卡泵或供液差的現象，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72次，增油7125噸，防砂效果和增產效果顯著。

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，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 席型網篩管

席型網篩管使用席型過濾網作為過濾元件，該網是由細的不銹鋼絲成經緯方向編織而成，其孔隙可根據需要調節后控制。同割縫篩管一樣也是下入到油層部位，起到擋砂生產的目的，其擋砂作用主要有兩個方向，①篩網的表面，篩網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、濾透性能好的優點。

2 防砂泵技術原理

2.1 浮環泵

2.1.1 結構原理

該泵以油田普遍使用的有桿泵采油系統為基礎，泵的設計上允許固體顆粒進入泵內任何空間，完全取消以往的硬對硬滑動摩擦副，采用軟-硬摩擦副，可以實現真正意義的零間隙密封。應用特殊的密封結構實現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密封結構替代傳統的柱塞結構，浮環結構相互獨立、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，具有適當的塑性，固體顆粒進入軟-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，由浮環座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿上行，浮環架的底部與浮環座靠緊，形成多級密封，浮環上下兩端產生壓力差，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，浮環座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿下行，浮環在泵內液體壓力及浮環與泵筒間摩擦力的作用下相對于浮環座上浮，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中的砂卡及砂埋問題。

2.2.2 技術優點

①長柱塞、短泵筒的設計

該項設計有效防止了攜砂生產時砂進入泵筒，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時間。

②雙通道即抽油生產通道和環空沉砂通道的設計

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

3 現場實施效果分析

3.1 現場應用情況

綜合防砂技術現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但井況良好的油井，可明顯延長檢泵周期，增加油井生產時率。2012年以來在歡西油田各區塊共實施綜合防砂28井次，措施成功率100%，有效率85.7%。

3.2 技術數據統計

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

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73次，增產原油7162噸，創經濟效益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 目前現場因井況較差而停產半停產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：石油工業出版社，1991：7～11.