提高惡性漏失井沖砂治理成功率對策研究

孫玉龍

中國石化勝利油田分公司勝利采油廠 （山東 東營 257051）

中國石化勝坨油田 （以下簡稱勝坨油田）歷經50年的開發，地層開采時間長、提液強度大，油層壓降大，導致地層虧空嚴重，地層極易漏失。據統計2009～2011年，因地層漏失沖砂不返使用暫堵劑沖砂的井373井次，使用暫堵劑達7565m3，費用高達521.6萬元，平均單井暫堵劑費用1.4萬元/井次。沖砂漏失井呈逐年增加趨勢。從表1中可以看出，沖砂漏失井逐年增加，并且使用暫堵劑沖砂的井逐年增加，但漏失井沖砂有效率偏低。

表1 2009～2011年油井沖砂情況統計表

1 油井惡性漏失的原因

1.1 地層能量降低幅度大

隨著地層孔隙液體的不斷采出，地層能量逐漸下降，當井筒凈液柱壓力高于地層壓力時，井筒內液體就流向油層。地層虧空比較嚴重的井大多都是電泵、大泵提液井，這類井采液強度大，并伴隨出砂。而勝坨油田電泵提液井沖砂存在漏失的情況占98%。

1.2 沿射孔通道形成高導流能力孔道

井筒內流體向地層中快速流入，造成泵車泵入流量遠遠小于漏失量的主要原因是地層內滲流狀態發生了變化。由于出砂,沿著射孔孔道出現縫隙，孔隙與縫隙相連，由原先滲流阻力大的徑向流變為單項滲流方式，導流能力增大幾十倍至上百倍[1-2]。

初期表現為徑向流（圖1），滲流面積小，滲流阻力大，此時發生漏失的情況概率較小。由于產層出砂等因素，在炮眼周圍形成縫隙，相當擴大了射孔半徑，增加了滲流面積，滲流阻力降低，因此地層往往在擬徑向流（圖2）形成時出現漏失嚴重的現象。

圖1 射孔初期徑向流示意圖

圖2 沿射孔炮眼形成滲流孔道示意圖

1.3 暫堵劑在惡性漏失井效果差的原因

暫堵劑遏制漏失的辦法是在流體中添加固體顆粒橋堵孔隙喉道。但是，油井提液生產后期，油層內巖石結構已經發生變化，孔喉半徑變大，而目前的暫堵劑的顆粒尺寸并沒有進行相應調整，因此，這些顆粒在地層沒有形成大型漏失通道的情況下在運移到能夠架橋的地方形成濾餅堵塞漏失孔道。惡性漏失井一般都是強采液井，在地層中早已形成大型管狀孔道，這些管狀孔道遠遠大于目前暫堵劑顆粒能夠架橋的條件，若想能夠實現暫堵目的，暫堵劑就必須流入到能夠適合架橋的地層深處孔喉處才能架橋成功。因此，要想形成橋堵，必須使暫堵劑先充滿管狀漏失孔道，而這些漏失孔道虧空嚴重，就出現了單井用大劑量暫堵劑仍不能阻止漏失的現象。

2 惡性漏失井沖砂技術的選取[3]

2.1 涂料砂適合作為暫堵劑的條件

針對目前勝坨油田漏失井問題嚴重的現狀及確定的地層出砂和巖石結構變化2個要因，根據“理想充填”理論和d90規則，勝坨油田暫堵劑顆粒d90=0.518mm，選取的顆粒粒徑大小0.5～0.9mm的涂料砂作為惡性漏失井的橋堵材料是合適的。涂料砂是在石英砂表面涂敷的一層酚醛樹脂膠粘劑，可以在油層條件下固結，既是膠結劑，又是支撐劑。在地層中，使用涂料砂單粒架橋，變縫為孔，如圖3、4所示，逐級填充，最后膠結封口，使漏失流體滲流模式由原先的擬徑向流變為徑向流，從而使流體濾失大大改觀。涂料砂顆粒進入縫隙后架橋首先堵塞縫隙狹窄處或漏失方向變化處，當涂料砂顆粒在縫隙的某處架橋成功后，隨著涂料砂的加入，涂料砂在縫隙內開始滯留、堆積，逐漸堆滿縫隙，使縫隙轉為“孔”，此時漏失有減緩現象。

2.2 涂料砂主要技術參數

涂料砂的基本技術參數見表2，抗壓強度隨時間變化見圖5。由圖5可以看出，涂料砂的固化時間及固化強度完全滿足現場施工要求。

圖3 涂料砂在漏失孔道處橋堵示意圖

圖4 涂料砂在漏失孔道處橋堵示意圖

圖5 0.5～0.9mm涂料砂在溫度60℃抗壓強度-時間曲線

2.3 涂料砂暫堵沖砂工藝實施

涂料砂暫堵沖砂工藝均在惡性漏失井上實施，因此與非漏失井填砂方式有所區別，因為漏失嚴重無法建立循環。因此，在向井內注入涂料砂時，在套管一側也必須進行注入，防止涂料砂在架橋成功后上返至油套環空引起涂料過多沉淀后卡管柱[4-5]。

1）涂料砂暫堵沖砂選井條件。①生產層進行過大泵提液或電泵強采的井沖砂；②口袋小下防砂管柱的井；③非生產層位吐砂的井。

2）涂料砂的用量。涂料砂用量取決于油井出砂量的多少，即油層虧空體積的大小，在涂料砂的充填過程中，除進入套管外的空腔，還有部分涂料砂落入井底。因此，涂料砂用量用下式計算:G=AL

式中:G 為加砂量，m3；L 為油層厚度，m；A 為每米油層加砂量，m3/m。

A隨油層性質、油井開采時間長短而變化，一般投產一年內為0.2～0.5m3/m，一年以上0.5～2.5m3/m，現場施工時砂量可適當多準備一些。

3）施工過程。施工前對套管和施工管柱進行試壓，套管試壓8MPa，5min壓降為0合格，油管試壓30MPa合格。井口裝2SFZ18-35半全封，下油管底帶刮刀鉆頭至油層頂界20m，準備清水若干，700型水泥車接油管，上水管線接填砂漏斗，400型水泥車接套管。700型水泥車以0.4～0.5m3/min的排量向油管中注入清水，以2%～3%砂比向井內填砂；400型水泥車以0.3～0.4m3/min排量從套管注入。注入過程注意觀察油管、套管壓力。當油管壓力升至10MPa時停止加砂，頂替至15MPa時油管停止注入，套管繼續頂替注入，壓力上升較快時可減小排量繼續注入，至15MPa時停止注入關油套閘門擴散壓力，壓力擴散后可將油管上提至安全位置。關井侯凝72h后將管柱下放鉆塞沖砂作業。

3 漏失井涂料砂暫堵沖砂的應用效果

3.1 惡性漏失井涂料砂暫堵沖砂成功率高

2012～2013年應用涂料砂暫堵沖砂工藝技術303口，成功287口，成功率93.1%。其中漏失井沖砂225口，成功210口，成功率93.3%。漏失井填涂料砂打塞5口，成功率80%。封漏失層3口全部成功；小口袋防砂井涂料砂封口下管柱2口全部成功。

3.2 取得的經濟效益與社會效益

1）經濟效益。減少單井多次沖砂，以平均每口井減少1次沖砂施工計算減少70井次沖砂施工，節約沖砂費用:1.2萬元/井次×287井次=344.4萬元。

以單井暫堵劑費用1.4萬元計算:節約暫堵劑費用:1.4萬元×303井=424.2萬元；

扣除涂料砂費用:702t×2500元/t=175萬元；

填涂料砂及沖砂費用:1.5萬元/井次×303井次=454.5萬元；

經濟效益:344.4+424.2-175-454.5=139.1萬元。

2）社會效益。應用涂料砂暫堵沖砂能夠提高惡性漏失井沖砂成功率，減少多次沖砂，規避了由于漏失造成的工程事故風險，大大減少工人勞動強度。

4 結論

1）依據顆粒堆積效率的最大值原理所提出的理想充填理論對提高惡性漏失井的暫堵效果具有指導意義，堆積效率越高，越有利于在漏失地層建立起橋堵，從而提高暫堵成功率。

2）涂料砂在惡性漏失地層縫隙中單粒架橋，變縫為孔，逐級填充，最后膠結封口，使漏失流體滲流模式由原先的管流變為徑向流，從而使流體濾失大大改觀，從而能夠達到減緩或阻止地層漏失的目的，保障下步施工順利進行。

3）隨著勝坨油田開發生產，地層能量虧空嚴重，地層漏失井將越來越多，涂料砂暫堵沖砂工藝具有廣闊的應用前景。

[1]張勇,張忠華,張正軍.雙級反循環連續沖砂工藝技術研究[J].石油機械，2011,39(1):37-39.

[2]杜丙國.嚴重漏失井井筒清砂工藝的研究與應用[J].鉆采工藝，2007,30(2):79-82.

[3]劉揚,鄭剛,朱國亮,等.漏失井沖砂工藝管柱研究與現場試驗[J].石油機械，2008,36(10):65-66.

[4]屈艷飛,孫雨,程世偉,等.低壓漏失井撈砂技術研究與應用[J].石油鉆采工藝，2011,33(6):22-25

[5]肖紅偉,賀永祥,暢玉兵,等.低壓漏失井混氣水作業技術研究及應用[J].內蒙古石油化工，2008(16):101-103.