淺析特殊井沖砂工藝的研究與應(yīng)用

舒展 趙法武 王炳科

摘 要：隨著油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期，因大泵、電泵等大排量提液、措施改造等原因造成地層結(jié)構(gòu)的破壞而導(dǎo)致地層出砂。在清砂施工中常遇到地層漏失的問(wèn)題，并對(duì)漏失嚴(yán)重的油井漏失原因進(jìn)行分析：地層能量降低幅度大導(dǎo)致油層靜壓壓力值小；沿射孔通道形成高導(dǎo)流能力的孔道。本文通過(guò)對(duì)漏失井幾種清砂工藝：機(jī)械撈砂、暫堵劑堵漏沖砂、涂料砂堵漏沖砂、大排量沖砂以及氮?dú)馀菽瓫_砂的應(yīng)用進(jìn)行比較，提出涂料砂堵漏沖砂是解決漏失井沖砂不返的最有效方法，值得推廣應(yīng)用。并提出有針對(duì)性的建議能較好的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

關(guān)鍵詞：水力沖砂；漏失井

1.油水井出砂原因、危害

隨著油田的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)進(jìn)入特高含水后期。大泵提液、電泵提液是油田穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一。隨著大排量的提液導(dǎo)致油水井的出砂問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。油井出砂是指地層中的松散砂粒在生產(chǎn)壓差的驅(qū)動(dòng)下，隨產(chǎn)出液流向井底。一部分被產(chǎn)出液攜帶至井口；另一部分直接沉積或由于密度差的作用重新沉積到井底，而造成井底積砂。

1.1造成油井出砂的原因

1.1.1內(nèi)因---------砂巖油層地質(zhì)條件

油層巖石的性質(zhì)及單井控制范圍內(nèi)目的層應(yīng)力分布狀態(tài)是造成油井出砂主要原因，有以

下幾方面：

1.1.1.1油層巖石應(yīng)力場(chǎng)的不均衡分布是造成巖石結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。

1.1.1.2油層膠結(jié)類(lèi)型、滲透率影響。

東營(yíng)組、沙一段、沙二段，巖性從粉砂巖到礫狀砂巖。膠結(jié)物含量少，碳酸鹽含量低于1%，泥質(zhì)含量為4%-6%。膠結(jié)類(lèi)型以接觸式、孔隙接觸式為主，其次為支撐---接觸式膠結(jié)，能形成良好儲(chǔ)油孔隙。這種儲(chǔ)層具有孔隙度大、滲透率高、砂巖膠結(jié)強(qiáng)度低，油層易出砂的特點(diǎn)。

1.1.2外因---------開(kāi)采條件

1.1.2.1油田注水可使儲(chǔ)層中粘土膨脹分散、溶解，會(huì)隨地層流體遷移從而使地層膠結(jié)力下降導(dǎo)致砂巖地層出砂。

1.1.2.2油水井工作制度不合理造成出砂。（主要原因）

大泵、電潛泵提液、水井噴水降壓等會(huì)造成油層結(jié)構(gòu)破壞，引起出砂。生產(chǎn)壓差過(guò)大或采液速度過(guò)高時(shí)，地層中液體的滲流速度大。越靠近井壁，液體的滲流速度越大。具有很高流速的地層流體將對(duì)地層中的巖石產(chǎn)生巨大的沖刺力，加大地層流體對(duì)地層砂拽力，易引起油井出砂。

1.1.2.3油田的長(zhǎng)期開(kāi)采，地層壓力不斷下降。地層中的原油脫氣，導(dǎo)致原油粘度增大，使其對(duì)孔隙中的砂粒的攜砂能力增加，引起油井運(yùn)移出砂。

1.1.2.4過(guò)度酸化和重復(fù)壓裂等油層改造措施破壞巖石結(jié)構(gòu)會(huì)造成出砂。

1.2.油水井出砂的危害

1.2.1導(dǎo)致油氣井產(chǎn)量下降甚至停產(chǎn)（砂埋生產(chǎn)層或砂卡活塞等）。

1.2.2出砂易造成井下設(shè)備的磨損。

砂子的主要成分為二氧化硅，其性能堅(jiān)硬。在井下容易對(duì)抽油泵泵筒、活塞進(jìn)行磨損，易引起泵效下降、產(chǎn)量降低。

1.2.3出砂易導(dǎo)致套管損壞，嚴(yán)重的將使油水井報(bào)廢。

油層出砂致套管損壞有兩方面的原因：

1.2.3.1長(zhǎng)期出砂對(duì)射孔炮眼產(chǎn)生摩擦作用，使炮眼孔徑變大，套管壁變薄，抗壓強(qiáng)度降低致套管損壞。

1.2.3.2隨地層出砂量不斷增加，套管外地層空穴越來(lái)越大。大到一定程度往往會(huì)導(dǎo)致突發(fā)性地層坍塌，造成套管損壞，嚴(yán)重可導(dǎo)致油氣井報(bào)廢。

1.2.4修井工作量增加。

2.清砂方法及漏失井漏失原因

2.1清砂方法

對(duì)油水井的出砂必須采取積極措施及時(shí)清除積砂，才能保證油水井的正常生產(chǎn)。油田現(xiàn)場(chǎng)通常采用的水力沖砂、機(jī)械撈砂兩種清砂方法。

2.2油井漏失嚴(yán)重原因

在進(jìn)行水力沖砂施工過(guò)程中往往會(huì)遇到地層漏失嚴(yán)重（泵入液量>井筒容積的2倍）的情況。由于地層存在漏失，無(wú)法建立循環(huán)就不能將井筒內(nèi)積砂及時(shí)的清理出井筒，達(dá)不到清砂的目的。分析地層漏失嚴(yán)重主要由以下兩方面引起：

2.2.1地層能量降低幅度大導(dǎo)致油層靜壓壓力值小

隨著地層孔隙液體的不斷采出，由于井網(wǎng)不完善、地層存在大孔道或注水層、采油層聯(lián)通不好等原因造成注水達(dá)不到補(bǔ)充地層能量的要求，地層能量下降，油層部位的靜壓壓力值變小。地層虧空比較嚴(yán)重的井大多都是電泵、大泵提液井，此類(lèi)油井因采液強(qiáng)度大，并伴隨出砂。

2.2.2沿射孔通道形成高導(dǎo)流能力的孔道

由于出砂，沿著射孔孔道出現(xiàn)縫隙。孔隙與縫隙相連，由原先滲流阻力大的徑向流變?yōu)闈B流阻力小的管流，導(dǎo)流能力增大幾十倍至上百倍，致使沖砂液大量漏失。

3.漏失井清砂工藝

為達(dá)到清砂目的，對(duì)漏失嚴(yán)重油井常采用的清砂工藝有以下幾種：

3.1機(jī)械撈砂（軟撈砂、硬撈砂）

利用油管或鋼絲繩將撈砂泵與沉砂管下入井內(nèi)液面以下，探到砂面后。通過(guò)上提下放管柱或游動(dòng)大鉤帶動(dòng)撈砂泵進(jìn)行抽吸，將井筒內(nèi)液體與砂子抽入沉砂管內(nèi)。砂子沉入沉砂管，液體從泵筒上部的篩管排入油套環(huán)空內(nèi)。通過(guò)柱塞不停的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，撈出井筒積砂。提出沉砂管與撈砂泵，即可將砂子帶至地面，達(dá)到清砂目的。

3.3.涂料砂堵漏沖砂

涂料砂顆粒進(jìn)入縫隙后架橋首先堵塞縫隙狹窄處或漏失方向變化處，當(dāng)涂料砂顆粒在縫隙處架橋成功后，隨著涂料砂的加入，涂料砂在縫隙內(nèi)開(kāi)始滯留、堆積，逐漸堆滿(mǎn)縫隙，使縫隙轉(zhuǎn)為“孔”，此時(shí)漏失有減緩現(xiàn)象。隨涂料砂繼續(xù)加入，開(kāi)始在空洞內(nèi)堆積、排列。當(dāng)涂料砂堆滿(mǎn)空洞時(shí)，使液體由原先的“管流”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬较蛄鳌保貙勇┦КF(xiàn)象基本消失，隨著涂料砂的逐漸加入，地面泵壓會(huì)升高。此時(shí)停止加砂，建立起循環(huán)，通過(guò)沖砂液將井筒內(nèi)沉砂攜帶出井筒，達(dá)到清砂目的。

3.4大排量沖砂

通過(guò)加大進(jìn)口排量（千型或采用雙泵車(chē)）的方法，使進(jìn)口液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地層漏失的液量重新建立起循環(huán)，通過(guò)沖砂液的循環(huán)將井筒內(nèi)沉砂攜帶至地面，達(dá)到清砂的目的。

4.漏失井清砂工藝對(duì)比

4.1對(duì)比

4.2認(rèn)識(shí)

4.2.1在作業(yè)清砂施工中，應(yīng)根據(jù)井史資料、井筒條件、地層漏失程度進(jìn)行綜合考慮，選定適宜的清砂方法，提高清砂一次成功率。

4.2.2在漏失嚴(yán)重的油井沖砂作業(yè)施工時(shí)，采用涂料砂堵漏沖砂具有成本適中、堵漏成功率高且對(duì)出砂地層有防砂作用值得大范圍推廣應(yīng)用。

4.2.3在進(jìn)行氮?dú)馀菽瓫_砂過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制氮?dú)庾⑷雺毫Αl(fā)泡劑用量，避免井內(nèi)液柱壓力小于地層太多引起地層激動(dòng)吐砂，破壞地層結(jié)構(gòu)。增加后期出砂治理的成本。

5.建議

針對(duì)目前漏失井清砂工藝的應(yīng)用情況，提出以下建議：

5.1對(duì)漏失嚴(yán)重的油井建立清砂臺(tái)賬（清砂工藝、采用堵漏措施、堵漏材料用量、效果等），為下次作業(yè)隊(duì)施工提供依據(jù)、借鑒。從而避免重復(fù)多次沖砂施工，增加成本支出，延長(zhǎng)施工周期。

5.2加強(qiáng)地質(zhì)資料中施工工序過(guò)程中的描述，保證網(wǎng)上數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。為下次作業(yè)施工提供借鑒。

5.3研制新型涂料砂，減少凝固時(shí)間，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工。

5.4配套大抽吸撈砂泵，改進(jìn)撈砂筆尖結(jié)構(gòu)使其適用范圍更廣。

5.5對(duì)目前應(yīng)用的暫堵劑固相顆粒尺寸進(jìn)行調(diào)整，增加架橋顆粒直徑，降低暫堵劑用量，提高暫堵效果。

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