防砂管柱失效原因分析及打撈策略

張琳

摘要：打撈防砂管柱占修井總數的53.78%，與防砂投產井數有直接的關系。形成打撈防砂管柱的原因也有所區別。與此同時，隨著井深的增加，下井工具長度以及重量也在增加，打撈鉆具在滿足自身及被撈物重量的基礎上還要克服鉆具及被撈物在井內的磨擦阻力，因此深井鉆具的鋼級、尺寸就與常規井有所不同。

關鍵詞：修井作業;防砂管柱;破裂失效;堵塞失效;打撈成功率

打撈不同于常規作業，是指采用相應的措施工具撈出井下落物的作業過程，一般情況下，打撈井占大修井的75%以上，提高打撈成功率相應可以大大提高修井質量和效益。研究油區需防砂后投產的油井有兩類：稀油井和稠油井。打撈防砂管柱占總數的53.78%，與防砂投產井數有直接的關系。然而，稀油井與稠油井兩者因開采方式不同，故形成打撈防砂管柱的原因也有所區別。

1、稀油打撈防砂管柱主要是防砂管柱破裂失效，其次是防砂管柱堵塞失效。

（1）造成防砂管柱破裂失效的原因有：一是防砂管柱被生產液流沖涮損壞。二是防砂管柱被生產液流腐蝕損壞。三是防砂管柱被變形、破裂的油層套管擠壓、刮蹭損壞。油層部位油層套管彎曲變形，對防砂管柱形成不對稱擠壓;油層部位油層套管破裂、錯斷移位后，對防砂管柱形成不對稱擠壓，或帶來高壓流體直接沖涮防砂管柱;防砂管柱在下井過程中被變形、破裂的油層套管刮蹭帶傷。四是防砂施工過程中造成防砂管柱損壞。

（2）造成防砂管柱堵塞失效的原因有：一是地層細粉砂鑲嵌堵塞。生產液流攜帶地層細粉砂流經防砂管篩隙時，鑲嵌在防砂管篩隙內并逐步積累，將防砂管篩隙堵塞，使防砂管柱滲透率急劇下降，造成油井供液不足。二是結垢集聚堵塞。隨著生產液流中含水不斷上升，高礦化度的地層水不僅能腐蝕防砂管柱，并能在防砂管外表逐漸形成結垢，逐步集聚后堵塞防砂管篩隙，降低防砂管柱滲透率，造成油井供液不足。

2、稠油井形成打撈防砂管柱的原因，主要是防砂管柱破裂失效。

造成稠油井防砂管柱破裂失效，除具有上述稀油井的各類原因外，另外還與其蒸汽吞吐開采的特點有關。一是防砂管柱受熱脹冷縮影響造成損壞。注汽過程中防砂管柱受熱伸長，生產過程中地層溫度逐漸降低，防砂管柱遇冷逐漸收縮。在此過程中，首先，防砂管柱自身的支撐中心篩管與外層篩套，因材質不同故產生的膨脹、收縮量存在較大差異，使防砂管柱支撐中心篩管與外層篩套之間產生一方受拉、一方受壓，造成受拉一方產生撕裂破損，受壓一方則產生彎曲變形。其次，留井防砂管柱上部有封隔器固定，下部有砂面支撐，當受熱膨脹時，產生強大的擠壓力造成防砂管柱彎曲變形;當遇冷收縮時，產生強大的拉伸力造成防砂管柱撕裂破損。二是蒸汽吞吐使防砂管柱裸露造成損壞。三是燜井期間強行防壓造成防砂管柱損壞。

3、防范措施

（1）針對防砂管柱被生產液流沖涮損壞應采取的防范措施。對非均質地層采取地層改造措施（如：高壓地層充填），盡可能得到一個較為均勻的產液剖面;對注水高滲透帶進行封堵，調整注水剖面和注水參數;合理增加射孔密度和炮眼直徑;調整采油參數，確定合理的采油制度。

（2）針對防砂管柱被生產液流腐蝕損壞應采取的防范措施。使用防腐材料，提高防砂管柱的抗腐蝕能力;注水見效明顯或有水竄現象的油井，在其對應注水井的注入水中加入適量防腐藥劑。

（3）針對防砂管柱被變形、破裂的油層套管擠壓、刮蹭損壞應采取的防范措施。對于新井應強化采油管理，及早確立合理的采油制度，及時補充地層能量、維持注采平衡;對于老井在防砂前，應加強對油層套管的偵探、測試工作，對已損壞或有異常的油層套管，必須進行修套處理，以保證防砂前油層套管的完好。

（4）針對防砂施工過程中造成防砂管柱損壞應采取的防范措施。加強防砂施工前的井筒處理工作，確保砂面精準、井筒干凈;嚴格執行設計，防砂中途出現異常必須停止防砂施工，查明原因后方可繼續施工。

（5）針對防砂管柱自身缺陷造成的損壞應采取的防范措施。優選信譽高、材質好的防砂管供應商;加強防砂管的入庫、入井前的檢查、檢測，對不合格的防砂管堅決棄用。

（6）針對稠油井防砂管柱受熱脹冷縮影響造成損壞應采取的防范措施。目前，稠油熱采防砂管，其中心支撐篩管與外層篩套多采用一端焊接固定、一端銷釘固定，中心支撐篩管與外層篩套受熱伸長達到一定差值，剪斷銷釘避免兩者受拉或受壓損壞，使用效果不太理想。建議加強熱采專用防砂管的研制，從根本上杜絕熱脹冷縮對防砂管的損壞（如：采用波紋外層篩套）;選用受熱膨脹系數相同后相近的金屬材料制作。稠油井防砂管柱組合為：管堵+2-3m油管短接+扶正器+生產篩管+扶正器+（夾層油管短接）+扶正器+生產篩管+扶正器+油管（2根*9.6m）+信號篩管+油管（1根*9.60m）+留井防砂魚頂，防砂管柱長度一般在30-100m之間，整個管柱中間無任何熱力補償裝置存在較大隱患。建議在防砂管柱組合中加入多極熱力補償裝置，以分級消除熱脹冷縮帶來的擠壓力或拉伸力。

（7）針對稠油井蒸汽吞吐使防砂管柱裸露造成損壞應采取的防范措施。采用復合防砂方式與合理的注汽制度相結合，可有效緩解防砂管柱裸露造成損壞。復合防砂中大規模的地層充填可大幅提高近井地帶的滲透率，充填后期再加入適量的高溫涂料砂以提高近井地帶的地層膠結強度，這樣高速注入的蒸汽通過射孔炮眼后，流速迅速下降，大幅減少注入蒸汽對地層砂的攜帶能力。合理的注汽制度則是：前期低速、高干度、小排量，中期逐步提速、高干度、排量適中，后期高速、高干度、大排量。這樣可使地層逐步趨于飽和，同時可逐步疏通生產過程中產生的地層堵塞，進一步提高近井地帶滲透率，從而大幅降低注入蒸汽對充填砂體的傷害。

（8）針對稠油井燜井期間強行防壓造成防砂管柱損壞應采取的防范措施。根據井口壓力的大小，選擇合適的油嘴控制放噴，避免人工操作無控制放噴。

（9）針對稀油井防砂管柱被地層細粉砂鑲嵌或結垢集聚堵塞失效應采取的防范措施。解決地層砂鑲嵌堵塞，精確計算每口井地層砂粒度中值，再確定防砂管篩隙，不能對一個區塊的防砂井一律采用同一篩隙;其次采用兩段塞充填工藝技術即：先充填0.4-0.8mm礫石層做為擋砂層，提高防砂強度，然后再預充填0.6-1.2mm礫石層作為排砂層，最后再用0.6-1.2mm礫石進行繞絲管環填，這樣不僅有效地防住了較大粒徑地層砂的進入，而且較小粒徑的地層細粉砂可排出充填段，減少淤積堵塞;對已經形成堵塞的油井，可采用水力震蕩解堵、酸侵、酸洗施工，以緩解地層砂鑲嵌堵塞。解決結垢集聚堵塞的方法，首選酸侵、酸洗施工，可配合使用水力震蕩解堵。

參考文獻：

[1]油田井下作業大修施工技術的應用及價值研究[J].于新.石化技術.2018（05）