水泥砂漿自動配制工藝設計及在水防施工中的應用

【摘 要】隨著勝利油田清河采油廠開采進入中后期，油水井防砂形勢日趨嚴峻，水防（水帶干灰砂人工井壁防砂）作為油田防砂的重要手段之一，水防施工日益增加，而傳統的人工水泥砂漿配制工藝在水防施工中的施工效率低、施工質量差等問題，嚴重的制約著油田的后期開發。通過對設備合理的綜合利用，將鉆井固井車組的自動配漿功能和壓裂車組的自動混砂功能進行有機的整合，實現了水防施工中水泥砂漿配制的自動化，取得了較好效果。

【關鍵詞】防砂；水帶干灰砂人工井壁防砂；壓裂車組；固井車組；自動化

0 前言

隨著勝利油田清河采油廠開采進入中后期，清河油區許多油井面臨地層能量不足的現狀，水井注水驅油是保證油井正常抽油的主要措施之一，而清河油區地層礦物膠結疏松，易出砂，許多水井需要經過防砂處理才能正常注水。水泥砂防砂是水井防砂的主要措施之一，2012年清河油區水防工藝作業達25井次，且水泥砂防砂施工有日益增加的趨勢。但是傳統的人工水泥砂漿配制工藝在水防施工中的施工效率低、施工質量差等問題，嚴重制約著油田的后期開發，因此要求改進水防施工中水泥砂漿配制工藝的愿望顯得尤為迫切。

1 傳統的人工水泥砂漿配制工藝與缺陷

傳統的水泥砂漿配制工藝，主要是依靠人工在施工前將干水泥和石英砂按重量1：2在地面攪拌均勻，封袋裝好；在施工過程中根據現場的施工排量，由人工將攪拌好的水泥砂按袋加入到混砂車中，再由混砂車將干水泥、石英砂與清水攪拌好并供給鉆井固井車（400型水泥車）組，鉆井固井車組將攪拌好的水泥砂漿經油管泵入到地層中。圖1為施工流程圖。

在水防施工中：①施工排量的穩定性；②施工的連續性；③水泥砂漿的比重，是確保水防施工成功的關鍵。作業中施工液的供給與施工排量主要由現場的施工車輛進行控制，能夠較好的操控；而水泥砂漿的比重則取決于以下兩點：①施工前，水泥灰與石英砂攪拌的均勻性；②現場施工人員往混砂車混液罐內加水泥砂的連續性和穩定性。

人工攪拌水泥砂與加水泥砂在施工中的缺點明顯：

①干水泥與石英砂攪拌配比差、均勻性差；②人工加入干水泥與石英砂的連續性差；③水泥砂漿比重計量性差、準確度低；④人工勞動強度大。這幾種因素往往會導致整個水防施工的施工效率低施工質量差，嚴重時甚至會導致整個施工失敗。

2 自動配制水泥砂漿工藝設計

鉆井固井車組能夠實現自動連續配漿功能，壓裂車（700型水泥車）組可以實現精確加砂的功能，針對兩套車組的特點，將兩種功能進行合理組合設計自動配制水泥砂漿工藝：

（1）用一臺混砂車和一臺下灰車向鉆井固井車供水和干水泥灰；

（2）鉆井固井車配置符合設計要求的水泥漿，同時鉆井固井車將配好的水泥漿供給混砂車；

（3）輸砂車向混砂車供砂；

（4）混砂車輸出設計要求的砂量，并將配制好的水泥漿和石英砂在混液罐內攪拌均勻，將水泥砂漿供給壓裂車組；

（5）壓裂車組將水泥砂漿泵入到地層中，直至施工結束。

新工藝可以將傳統的人工攪拌水泥灰和石英砂，以及人工將水泥砂加入混砂車混液罐內，替換為由鉆井固井車與下灰車配合以及混砂車與輸砂車配合配漿的機械操作。實現由傳統的人工配制轉變為機械自動化配制。圖2為自動工藝施工流程圖。

3 自動配制水泥砂漿工藝的應用與改進

2013年5月9日，在L6-X4井進行了第一次新工藝的施工。施工曲線圖如圖3。

施工驗證了自動水泥砂漿配制工藝的可行性，實現了水泥砂漿配制的機械化，水泥漿比重被控制在設計要求范圍內，滿足施工設計。但由于混砂車供給出口與砂漿液面之間有10cm-15cm的距離，造成液柱沖擊液面并帶入大量氣體，導致攪拌罐內產生大量氣泡，氣泡在施工過程中導致排量不穩，造成排量波動大，砂比曲線上下起伏，流量計和油壓傳感器不穩，導致各項錄取數據也波動較大。

針對新工藝在施工過程中所存在的問題，結合現場的實際情況，對相應的施工設備進行了改進。加長混砂車排液出口長度，并對出口進行了一個45°處理。使供液出口深入到攪拌罐液面以下，避免了水泥漿液柱在沖擊液面的過程中與空氣形成大量氣泡的現象發生；設計加灰三通，滿足兩輛下灰車同時向固井車供灰的需要，保證供灰的連續性，確保施工質量。

2013年5月10日，在面4-7-195井進行了第二次新工藝的施工。施工曲線圖如圖4。

圖4 面4-7-195井水防施工曲線圖

通過改進，供水泥漿直接進入攪拌罐液面以下，避免了氣泡的產生，流量計和油壓傳感器不再受到氣泡的干擾，排量、砂比和油壓曲線變得平穩。

4 結論

水泥砂漿自動配制工藝，解決了傳統配漿工藝所存在的施工效率低下、施工質量差等問題。

（1）提高了水泥漿的比重以及砂比含量的穩定性；

（2）提高施工過程中加灰與加砂的連續性和穩定性；

（3）實現施工過程中對各項數據做到實時監控；

（4）大幅度降低勞動強度。

[責任編輯：湯靜]