防砂治理技術在油井提液增效中的應用

朱益飛（勝利油田孤東采油廠）

防砂治理技術在油井提液增效中的應用

朱益飛（勝利油田孤東采油廠）

孤東油田是國內著名的出砂油田，主力油層館陶組含油層系形成于上第三紀的河流沉積，其埋藏淺，泥質含量高，膠結疏松及油稠等因素造成了油層出砂嚴重。針對孤東油田傳統防砂工藝技術中存在的充填壓實差、易刺壞繞絲、砂卡管柱等問題，提出了改進繞絲充填地面工藝、引進繞絲高壓充填工藝、大修工藝技術引入到小修作業和不同采油工藝井采用不同防砂工藝技術等四項油水井防砂治理措施，實踐證明，這些治理措施均取得顯著效果，具有良好的推廣應用價值。

油井；繞絲充填；防砂；提液；降耗；增效

孤東油田是國內著名的出砂油田，主力油層館陶組含油層系形成于上第三紀的河流沉積，其埋藏淺，泥質含量高，膠結疏松及油稠等因素造成了油層出砂嚴重，經過20多年的開采，砂害愈來愈嚴重[1]。淺層出砂油藏所占比重越來越大、傳統防砂措施效率降低、側鉆井地層出砂后易砂埋油層。隨著開發時間的延長，孤東采油廠復雜斷塊油藏面臨的出砂問題日益突出。在孤東油田70%的油水井不經過防砂就會砂卡，不經過防砂原油就深藏在地下沉睡，不經過防砂所有難采的區塊就無法開采，不經過防砂產量自然遞減的狀態就無法緩解[2]。油井防砂治理已成為油田實現節能降耗和提高油井系統運行效率的重要手段。為此，在深入研究油藏出砂機理的基礎上，強化油水井防砂工藝技術的研究與應用，針對不同油藏分類采取針對性油田防砂措施，提高了油水井防砂成功率，取得了良好的油井防砂提液降耗增效效果。

1 傳統防砂工藝存在的問題

孤東油田自引入油水井傳統繞絲礫石充填防砂工藝以來，先后在100余口井上實施，取得了較好的效果，但是也存在一定的問題。傳統的繞絲地面充填工藝有兩種：使用高黏度攜砂液將充填砂配好一次頂入，多余充填砂需用水泥車配合反洗至地面，因一次配置充填砂量有限，對長井段多層井需充填砂量大時，就無法施工，另外施工用車為進口設備，成本高，出現問題后維修難度大，后因設備無法修復而停用；使用大型防砂車組進行充填，這種方法雖然加砂量不受限制，但因排量大，易造成充填壓實差，并易刺壞繞絲，多余充填砂需用水泥車配合反洗至地面，費用較高。

同時，隨著孤東油田的高速開發，油層出砂愈來嚴重，大量的機械防砂方法和化學防砂方法也應用在孤東油田，每年處理事故井就有近200多口，這樣就出現了大量小修作業處理難度大的砂卡管柱、拔防砂管柱等井下事故，使小修轉大修率維持在較高的水平。小修作業處理井下事故工藝差，配套不完善，這種現狀不能適應生產的需要。

2 治理措施

針對油水井防砂工藝技術中存在的問題，開展技術創新，提出改進技術措施。

2.1 改進繞絲充填地面工藝

采取的主要技術措施是用單臺400型水泥車，在上水管線端連接自動混砂裝置來實現單車繞絲礫石充填工藝。經多年的實踐證明，該工藝方法簡單，在排量小于300 L/min時能正常施工，攜砂比易于控制，充填壓實性好，成功率高，自動混砂裝置加工簡便費用低，反洗井不需再增加車輛，同時也可實現限壓充填。

2.2 引進繞絲高壓充填工藝

該項工藝的施工基本原理就是在井筒一定半徑范圍內形成密實的高滲透帶，彌補地層虧空，提高近井地帶地層的滲透率，增加導油能力，降低生產壓差，緩解或制止地層出砂，并且形成以礫石阻擋地層砂，以繞絲管阻擋礫石的二級擋砂屏障，達到良好的防砂目的。另外，在施工時，攜砂液排量高，流速大，可有效地解除近井地帶的地層堵塞，達到油井增加產量的目的。其次，擠入地層的大量礫石，在彌補地層虧空的同時，也緩解了地層能量的損失，減少了套管受到的軸向壓力，間接保護了套管不受損傷。

繞絲高壓充填工藝技術在孤東油田推廣應用后，成為油田開發中后期的主導防砂工藝技術。該技術與常規防砂技術相比，具有縮短防砂時間、提高防砂有效率、延長防砂有效期、增加油井產量等特點，有效地滿足了疏松砂巖油藏開采的需求，具有廣闊的應用推廣前景。

2.3 大修工藝技術應用到小修作業

為提高小修井下事故處理能力，通過不斷探索，孤東油田逐漸把大修工藝技術引入到小修作業中，通過吸收消化，配套完善，形成了適用于小修作業復雜井下事故處理工藝技術。解決了小修作業處理難度大的砂卡管柱、拔防砂管柱等井下事故，提高了油水井作業成功率，減少了油水井小修轉大修率。

2.4 不同采油工藝井采用不同防砂工藝技術

針對不同油藏的砂卡推廣應用了噴砂射孔、分層防砂工具、封上采下高充工具、井下振蕩解堵器、HY化學防砂、稠抽泵等20多項防砂新工藝、新技術[3]。近年來，孤東油田在現有防砂技術的基礎上，逐步形成了針對直井或井斜小于45°的井高壓擠壓充填防砂、大排量小型壓裂防砂、長井段復合防砂、封口擠壓充填防砂、限壓擠壓循環充填防砂等防砂技術，大跨度夾層、大斜度或水平井的逆向充填高壓擠壓充填防砂技術，積累了豐富的現場施工經驗和事故處理能力，能根據不同類型的防砂施工要求采用不同的防砂技術，以達到最有效的防砂效果。

2.4.1 水平井防砂工藝技術

水平井防砂堵水技術要求高，施工難度大[4]。該項技術原理是依據水平井充填理論，通過研發大通徑充填工具、抗堵塞的水平井充填復合繞絲篩管以及壓差式分級充填阻流裝置，形成水平井礫石充填一體化工藝管柱，研發出中高黏脹塑型攜砂液體系攜帶的低密度支撐劑，形成多級擋砂屏障，最終達到防砂增油的綜合效果。該項技術較好地解決了高泥質、粉細砂、稠油疏松砂巖油藏水平井防砂的難題。

水平井防砂工藝技術的四項關鍵技術分別是開發出專用工具（水平井循環充填和擠壓充填工具具有良好的水平段座封、丟手、充填轉換的功能，復合繞絲篩管可實現抗堵塞高精度擋砂，壓差式分級充填阻流裝置可實現長井段水平井分段連續充填的功能）；研發出具有黏度可調、攜砂能力強、低殘渣低傷害等特點的SPF-1型水平井攜砂液體系；研究篩選出DM-1型低密度充填支撐劑，其具有密度低、圓球度好、強度高、充填率高等性能特點；建立了水平井礫石充填數學模型，應用泡沫負壓返排技術和井筒碎屑強磁清理技術，形成適應于水平井分段連續循環（擠壓）充填施工工藝。

該項技術將水平井技術、防砂技術及礫石充填技術有機結合起來，一次可完成打橋塞、充填、下生產封隔器三種工序，形成一個全方位復合型油水井措施，既可以起到防砂作用，又有一定的增油效果，代表著目前油水井防砂工藝措施領域的尖端水平，并從常溫稀油井防砂推廣到高溫稠油井防砂，成為解決油田開發中后期出砂嚴重及稠油油藏出砂問題的有效措施之一。

2.4.2 稠油注汽防砂工藝技術

該技術針對注汽高壓油井，做好高飽和地層填砂改造降壓，優化防砂施工參數和材料投入。高飽和地層填砂油層改造范圍比氣舉、酸化、混排等工藝更深、更遠，是較為有效的注汽降壓措施。但防砂材料成本投入相對較高，根據單井差異，科學經濟優化防砂施工設備和攜砂液量是控制成本的關鍵。同時，針對多輪次注汽防砂降本工藝，做好單元示范引領，突出整體降耗增效。

2.4.3 后續水驅防砂工藝技術

該技術為高滲濾防砂工藝技術。隨著孤東油田的深入開發，目前，后續水驅單元油井綜合含水不斷上升，確保合理的生產液量才能保證高效開發。防砂工藝優化是保證油井提液的最后一道屏障。針對目前油井防砂后產能迅速下降的情況，孤東采油廠工藝技術人員分析近井地帶可能存在堵塞，采用先排后填再防砂的高滲濾防砂技術工藝。

3 實施效果

1）提高油水井防砂作業成功率。繞絲充填地面工藝的改進，解決了改進前采用大型施工車組存在的施工排量大、施工難度大、加砂比難以控制、施工成功率低、施工費用高等問題，提高了油水井作業成功率。

繞絲高壓充填工藝，不僅提高作業成功率，而且成為油田防砂主導工藝。通過完善和改進操作方法及工藝參數，例如下繞口袋的限制、油管試壓標準的提高、優化加砂比、防止地層砂子反吐、座封時上提一定高度管柱防止倒不開扣等工藝和參數的改進，使這項工藝得到了進一步完善，使其在孤東油田得到了廣泛應用。幾年來共計實施5000多口井，作業成功率達98.1%，成為孤東油田防砂的主導工藝。

2）降低了油水井小修轉大修率。采取大修作業技術應用到小修作業中，增強了小修技術能力，解決了小修作業井的技術難題，避免了小修作業處理難度大的砂卡管柱、拔防砂管柱等井下事故，減少了油水井小修轉大修率。

3）不同采油工藝井采用不同防砂工藝技術，低效井提液增效效果明顯。孤東GD9P18井投產中，針對篩管水平井水平段常規酸洗工藝沖洗效率低，采用全井段泡沫射流酸洗工藝，實現水平篩管均勻泥餅沖洗解堵，改善水平井段篩管滲流，均衡產液剖面，投產后日產液量22.2 m3，日產油10.5 t。KD18-P2井應用水平井管內礫石充填防砂技術，平均日產油18.4 t，含砂小于0.01%，實施水平井井段258.38 m，防砂一次成功率達100%，防砂有效期達2年以上。在HLKD642P43井先后試驗了動靜態井溫測試對比技術，找出出水井段，試驗了強弱結合的高溫凝膠堵水、優化段塞設計和注入參數，有效封堵出水井段，完成各項設計注入指標。措施后，日產液44.6 m3，日產油4.8 t，含水89.1%，累計增油144.6 t。該技術已應用水平井防砂30口，平均單井日增油2倍左右，累計增油近30×104t，有效地解決了高泥質、粉細砂巖油藏水平井防砂提液增油技術難題。

GOGD511X7井為稠油注汽開發油井，在防砂措施制定中，外部施工單位計劃采用排量3.5 m3/min車組，攜砂液150 m3的施工規模，防砂費用高達15萬元。采油廠技術人員結合該井油藏特點和注汽生產歷史數據，優化降低施工規模，采用2.5 m3/min車組，攜砂液100 m3，減少防砂投入6萬元。該井措施日產油10.4 t，已累計增油516 t。同時，圍繞多輪次注汽防砂降本工藝區塊示范建設，2016年孤東采油廠在孤東81-1塊成功實施多輪次注汽防砂二次轉周2井口，日增油10 t，降本增效顯著。GD81-1塊是2013年投產的稠油單元，油井共計11口。采油廠在推進稠油井多輪次注汽防砂工藝實施過程中，優選該單元作為示范區塊，目前已開展多輪次注汽防砂7口井，成功實施二次轉周6口井，累計減少防砂投入70余萬元，實現了稠油吞吐防砂的降本增效。

二區館的GO2-23-62井在2013年10月實施高滲濾防砂，生產1132天，累計產油2683 t，成為高滲濾防砂的長壽井。孤東三區GO3-17X236井，采用氮氣泡沫返排解除近井地帶的堵塞，高滲濾防砂的實施方案。該井在實施過程中排出灰漿、聚合物4 m3，采用高強度地填砂進行地層改造，高滲濾生產，防砂后，該井日產液由停產前的45 m3上升至目前的180 m3，日增油達到了3.1 t。累計生產410天，增油達1243 t，取得了很好的防砂提液增油效果。

4 結束語

防砂工藝技術是油田持續穩產無可替代的關鍵技術。針對孤東油田防砂工藝技術中存在的問題，提出了改進繞絲充填地面工藝、引進應用繞絲高壓充填工藝、大修工藝技術引入到小修作業和不同采油工藝井采用不同防砂工藝技術等四項治理措施。不同油藏井采取不同防砂措施提高了油水井防砂成功率，取得了良好的油井防砂提液降耗增效效果。

[1]朱益飛.稠油開采節能技術的降稠方式分析[J].石油工業技術監督，2010，26（7）：56-58.

[2]霍廣榮，李獻民，張廣卿，等.勝利油區稠油油藏熱力開采技術[M].北京：石油工業出版社，1999：20-25.

[3]史紅芳.提高稠油注汽開發質量效果的探討[J].石油工業技術監督，2012，28（4）：32-34.

[4]王登慶.水平井礫石充填防砂工藝技術研究[D].北京：中國石油大學，2008.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.01.012

2016-11-12

（編輯 莊景春）

朱益飛，高級工程師，1989年畢業于華東石油學院（生產過程自動化專業），從事油田技術質量監督工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市河口區仙河鎮勝利油田孤東采油廠技術質量監督中心，257237。