礫石充填技術(shù)在氣井防砂中的研究與應(yīng)用

鄒吉輝

摘要：氣井生產(chǎn)過(guò)程中因氣體流速快，攜砂能力強(qiáng)，沖擊力大，常規(guī)防砂措施在強(qiáng)度上很難達(dá)到氣井防砂要求，氣井防砂一直是防砂技術(shù)領(lǐng)域的難題。通過(guò)對(duì)高壓礫石充填防砂技術(shù)進(jìn)行研究并對(duì)配套工具進(jìn)行改進(jìn)，使其適用于氣井防砂，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用良好。

關(guān)鍵詞：氣井防砂；礫石充填；研究與應(yīng)用

前 言

氣井防砂由于工藝復(fù)雜、施工難度大一直沒(méi)有突破性進(jìn)展，嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)，是制約油氣藏開(kāi)發(fā)速度的難題之一。油井出砂及泥漿常常造成油井近井地帶堵塞、污染，造成油層滲透率下降，同時(shí)大量地層砂堆積在井筒內(nèi)會(huì)砂埋生產(chǎn)管柱；對(duì)于氣井，產(chǎn)出氣中攜帶的砂粒以高速?zèng)_擊生產(chǎn)管柱和地面設(shè)備，會(huì)加速設(shè)備的磨損，甚至發(fā)生事故，影響正常生產(chǎn)。

目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的防砂工藝主要有機(jī)械防砂和化學(xué)防砂。機(jī)械防砂技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題是：受措施井井況制約，套壞及套管變形井將無(wú)法實(shí)施該類(lèi)措施；八、九十年代流行的可撈式繞絲篩管防砂技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，施工工藝復(fù)雜，防砂失效后實(shí)際打撈困難，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后大部分井需上大修才能撈出防砂管柱，甚至造成油井報(bào)廢，逐漸不為工程技術(shù)人員所采用；人工井壁防砂技術(shù)對(duì)于解決油水井出砂問(wèn)題效果很好，但由于人工井壁膠結(jié)強(qiáng)度低，不能耐高產(chǎn)氣量氣體的沖刷，因此還不能將其作為氣井防砂的唯一措施。針對(duì)上述問(wèn)題，研究并應(yīng)用了新型礫石充填技術(shù)。

1 氣井礫石充填技術(shù)

將壓裂技術(shù)、防砂技術(shù)及高壓水射流解堵技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)全方位復(fù)合型油水井措施，既可以起到防砂與解堵作用，又有一定的壓裂改造產(chǎn)層的效果，是解決出砂及地層堵塞的有效措施之一。

1.1工藝管柱

該技術(shù)施工工藝管柱主要由繞絲篩管或割縫篩管、封隔高壓充填裝置、扶正器及其它配套工具組成。

1.2 技術(shù)原理

施工時(shí)，封隔高壓充填管柱下至預(yù)定位置座封后，打開(kāi)充填通道，地面泵提供高壓攜砂流體，經(jīng)油管、封隔高壓充填工具進(jìn)入地層充填壓實(shí)后，充填砂繼續(xù)在油套環(huán)空及近井空洞沉積壓實(shí)，形成高效能的擋砂屏障。對(duì)于堵塞嚴(yán)重的防砂井，高壓充填能壓開(kāi)油氣層，并能在近井地帶形成高滲帶。填砂完成后，泵入洗井液體，不動(dòng)管柱反洗井，將油管內(nèi)的砂子洗到地面，上提管柱正轉(zhuǎn)倒扣丟手，充填通道自動(dòng)關(guān)閉，上提中心管，完成封隔高壓充填防砂工藝。

該技術(shù)結(jié)合所開(kāi)發(fā)的軟件，針對(duì)油層物性對(duì)填砂粒徑、砂量等施工參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)防砂施工過(guò)程中的參數(shù)采集、數(shù)據(jù)擬合與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，可提高綜合防砂效果、延長(zhǎng)防砂有效期。

2.3、施工工藝研究

2.3.1防砂充填礫石直徑及篩管縫寬設(shè)計(jì)

根據(jù)氣井出砂特點(diǎn)，選用繞絲篩管做為井下?lián)跎捌琳希鶕?jù)普遍應(yīng)用saucier理論，充填砂粒度中值為地層砂的5～6倍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室砂樣庫(kù)提供的砂樣篩分結(jié)果，興隆臺(tái)采油廠出砂油井粒徑中值在0.15mm左右，取地層粒度中值為0.15mm，礫石粒徑尺寸 d礫石=0.15×5=0.75mm，篩管尺寸：δ=1/3×d礫石=0.25mm。

2.3.2施工排量的設(shè)計(jì)

為了確保施工過(guò)程中充填砂能夠有效進(jìn)入地層，施工排量應(yīng)確保在炮眼附近攜砂液的流速大于充填砂進(jìn)入炮眼攜砂液的最小流速Vc，為保證有更大的充填半徑，防止填砂過(guò)程中過(guò)早脫砂，現(xiàn)場(chǎng)一般選擇1.7～2.1m3/min的填砂排量。

2.3.3充填砂量計(jì)算

設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)氣井滲透率、孔隙度、出砂嚴(yán)重程度等，一般按每米氣層1.2～1.5 m3 的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)砂量。

2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)施工步驟

（1）填砂施工：

①通井至人工井底，并循環(huán)洗井至出口干凈。

②下封隔高壓充填裝置：下井前檢查裝置，確保無(wú)損壞，在下接頭處連接好繞絲篩管、沖管等，上接頭連接好油管。

③裝井口：裝全上緊全套350型高壓滑動(dòng)井口。

④座封：組合工具下到預(yù)定位置后，用清水正洗井1～2周，記錄此時(shí)懸重，從油管內(nèi)投入鋼球一只，待20分鐘后用水泥車(chē)小排量座封，座封壓力與穩(wěn)定時(shí)間按以下程序操作：

⑤開(kāi)啟充填通道：繼續(xù)升壓至壓力突降為零，此時(shí)球座打下，座封完成，充填通道開(kāi)啟。

⑥正充填：

⑦反洗井：從套管內(nèi)泵入清潔液體，洗出油管內(nèi)多余的礫石，洗凈為止。

⑧丟手：充填完成后，上提管柱至原負(fù)荷，正轉(zhuǎn)油管15～25圈倒扣丟手，確認(rèn)倒開(kāi)后上提管柱，充填通道自動(dòng)關(guān)閉。

2）下生產(chǎn)管柱至設(shè)計(jì)深度，氮?dú)鈿馀e誘噴投產(chǎn)。

3、 技術(shù)特點(diǎn)

（1）礫石填充于炮眼及近井地帶的虧空外，與其它防砂方法相比較，對(duì)防砂井的產(chǎn)能影響小。

（2）防砂有效期達(dá)到3～5年甚至更長(zhǎng)。

（3）人工礫石在篩管周?chē)⒌貙犹澘詹课弧⒘芽p中形成連續(xù)的、高滲透性的有一定壓實(shí)強(qiáng)度的人工砂橋，可以有效的控制細(xì)粉砂向井筒方向的運(yùn)移，防止近井地帶堵塞，保持油井正常生產(chǎn)。

（4）可以減少壓裂液對(duì)地層的污染。壓裂結(jié)束后，填砂工具液流轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，油井即可進(jìn)行壓裂液放噴反排，最大限度地縮短壓裂液在地層的浸泡時(shí)間，減少地層污染。

（5）能有效地保護(hù)套管。壓裂充填防砂后，油井出砂得到有效控制，可以減少因地層出砂造成地層虧空，地應(yīng)力不均對(duì)套管造成的損壞。

（6）管內(nèi)沖砂作業(yè)方便。由于填砂工具篩管通徑大，為管內(nèi)沖砂作業(yè)帶來(lái)方便。

4、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

4.1應(yīng)用效果

氣井礫石充填防砂技術(shù)中已成功實(shí)施12口井，全部正常生產(chǎn)，取得了良好的措施效果。

4.2典型井例

興43井砂質(zhì)以粉砂為主泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較疏松。該井調(diào)層后就因出砂嚴(yán)重，地層砂堵塞管線、刺壞氣嘴而被迫關(guān)井。2003年12月實(shí)施人工井壁防砂。但單純由樹(shù)脂砂形成的人工井壁防砂強(qiáng)度不夠，還無(wú)法完全有效地阻擋氣井出砂，防砂后氣井仍然出砂，無(wú)效防砂，后于2004年6月14日應(yīng)用高壓礫石充填篩管防砂技術(shù)進(jìn)行防砂，擠入0.45～0.9mm 石英砂4.5m3。實(shí)施后實(shí)施后取得了良好的防砂效果，初期日產(chǎn)氣17000方，目前日產(chǎn)氣仍穩(wěn)定在10000方以上，檢查油嘴未見(jiàn)刺壞和出砂現(xiàn)象。截止到11月30日，已累計(jì)增氣 150.94 × 104 m3 。

5結(jié)論

（1）隔高壓充填防砂技術(shù)是針對(duì)油氣井防砂作業(yè)常規(guī)工藝上的缺陷，集各種常規(guī)防砂方法之優(yōu)點(diǎn)和壓裂工藝技術(shù)原理為一體而在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的一項(xiàng)新型技術(shù)，適用于產(chǎn)氣量高的氣井。

（2）高壓礫石充填篩管防砂技術(shù)其防砂強(qiáng)度完全能夠達(dá)到氣井防砂要求，為解決困擾多年的氣井防砂找到了好方法，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

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