淺析油井沖砂新工藝的現場應用

郝利松

摘要：本文通過對漏失井幾種清砂工藝：機械撈砂、暫堵劑堵漏沖砂、涂料砂堵漏沖砂、大排量沖砂以及氮氣泡沫沖砂的應用進行比較，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，值得推廣應用，并提出有針對性的建議能較好的指導現場施工。

關鍵詞：大排量；涂料砂；水力沖砂

1.油水井出砂原因、危害

隨著油田的開發生產進入特高含水后期。大泵提液、電泵提液是油田穩產的重要措施之一。隨著大排量的提液導致油水井的出砂問題越來越嚴重。油井出砂是指地層中的松散砂粒在生產壓差的驅動下，隨產出液流向井底。一部分被產出液攜帶至井口；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內因---------砂巖油層地質條件

油層巖石的性質及單井控制范圍內目的層應力分布狀態是造成油井出砂主要原因，有以下幾方面：油層巖石應力場的不均衡分布是造成巖石結構破壞的主要因素；2油層膠結類型、滲透率影響。

東營組、沙一段、沙二段，巖性從粉砂巖到礫狀砂巖。膠結物含量少，碳酸鹽含量低于1%，泥質含量為4%-6%。膠結類型以接觸式、孔隙接觸式為主，其次為支撐---接觸式膠結，能形成良好儲油孔隙。這種儲層具有孔隙度大、滲透率高、砂巖膠結強度低，油層易出砂的特點。

1.1.2外因---------開采條件

油田注水可使儲層中粘土膨脹分散、溶解，會隨地層流體遷移從而使地層膠結力下降導致砂巖地層出砂；油水井工作制度不合理造成出砂。

大泵、電潛泵提液、水井噴水降壓等會造成油層結構破壞，引起出砂。生產壓差過大或采液速度過高時，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地層中的巖石產生巨大的沖刺力，加大地層流體對地層砂拽力，易引起油井出砂。

油田的長期開采，地層壓力不斷下降。地層中的原油脫氣，導致原油粘度增大，使其對孔隙中的砂粒的攜砂能力增加，引起油井運移出砂；過度酸化和重復壓裂等油層改造措施破壞巖石結構會造成出砂。

1.2.油水井出砂的危害

1.2.1導致油氣井產量下降甚至停產（砂埋生產層或砂卡活塞等）。

1.2.2出砂易造成井下設備的磨損。

砂子的主要成分為二氧化硅，其性能堅硬。在井下容易對抽油泵泵筒、活塞進行磨損，易引起泵效下降、產量降低。

1.2.3出砂易導致套管損壞，嚴重的將使油水井報廢。

油層出砂致套管損壞有兩方面的原因：長期出砂對射孔炮眼產生摩擦作用，使炮眼孔徑變大，套管壁變薄，抗壓強度降低致套管損壞；隨地層出砂量不斷增加，套管外地層空穴越來越大，大到一定程度往往會導致突發性地層坍塌，造成套管損壞，嚴重可導致油氣井報廢。

2.清砂方法及漏失井漏失原因

2.1清砂方法

對油水井的出砂必須采取積極措施及時清除積砂，才能保證油水井的正常生產。油田現場通常采用的水力沖砂、機械撈砂兩種清砂方法。

2.2油井漏失嚴重原因

在進行水力沖砂施工過程中往往會遇到地層漏失嚴重（泵入液量>井筒容積的2倍）的情況。由于地層存在漏失，無法建立循環就不能將井筒內積砂及時的清理出井筒，達不到清砂的目的。分析地層漏失嚴重主要由以下兩方面引起：

2.2.1地層能量降低幅度大導致油層靜壓壓力值小

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

2.2.2沿射孔通道形成高導流能力的孔道

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滲流阻力小的管流，導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

為達到清砂目的，對漏失嚴重油井常采用的清砂工藝有以下幾種：

3.1機械撈砂（軟撈砂、硬撈砂）

3.1.1原理

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

3.1.2撈砂成功率低的原因：一是，井況原因導致（套管有縮徑變形、彎曲、井斜斜度大等）；二是，撈砂泵自身原因（撈砂泵磨損、撈砂泵抽吸力小、撈砂筆尖結構等）三是，井筒內有異物（井內有電纜卡子、護罩、碎膠皮等落物）導致撈砂遇阻。

3.2暫堵劑堵漏沖砂

3.2.1原理

油溶性暫堵劑：油溶性暫堵劑由分散劑、油溶性樹脂和其他特殊添加劑配制而成，利用油溶性樹脂封堵大孔道，防止井筒液體向地層流失，油溶性樹脂能夠溶解于原油中，恢復地層滲透率。

水溶性暫堵劑：為微溶于水的化合物和無機鹽類組成，并對表面進行處理。在常溫下不溶于水或微溶于水，在地層溫度下，可通過架橋、充填和變形等作用，在地層表面形成一條低滲透性的暫堵帶，從而阻止入井流體的浸入和傷害。水溶性暫堵劑可被水逐漸溶解而自行解堵。

3.2.4暫堵劑堵漏沖砂無效的原因：一是，油層嚴重漏失，井筒周圍地層孔喉半徑變大，形成大型管狀孔道，不利于暫堵劑的架橋、充填以形成有效地暫堵帶，二是，由于受成本控制，對于漏失嚴重的井未采取應加大暫堵劑用量措施；三是，暫堵劑架橋顆粒尺寸未做相應的改變（孔喉半徑變大，架橋顆粒尺寸也應相應變大。（架橋顆粒只有運移到離井筒地層遠的位置適合架橋的縫隙處才能形成架橋、充填）。

3.3.涂料砂堵漏沖砂

3.3.1原理

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。隨涂料砂繼續加入，開始在空洞內堆積、排列。當涂料砂堆滿空洞時，使液體由原先的“管流”轉變為“徑向流”，地層漏失現象基本消失，隨著涂料砂的逐漸加入，地面泵壓會升高。此時停止加砂，建立起循環，通過沖砂液將井筒內沉砂攜帶出井筒，達到清砂目的。

3.3.2涂料砂粒徑選擇

根據：索西埃（Saucier）法則D50=（5-6）d50

D50一礫石粒度組成累積曲線上，累積重量50%對應的粒徑；

d50一地層砂粒度組成累積曲線上，累積重量50%對應的粒徑。

3.3.3涂料砂用量：G=AL

式中：G-加砂量，m3；

L-油層實射厚度，m；

A-每米油層加砂量，m3/m。

注：A 隨油層性質、開采時間及產液量定。產液量》150m3，0.5-1.0噸/米；產液量《150m3，0.5噸/米。

3.3.4.2攜砂液用量：V=G/a

式中：V-清水體積，m3；

G-加砂量，m3；

a-攜砂比3%～5%。

3.4大排量沖砂工藝原理

通過加大進口排量（千型或采用雙泵車）的方法，使進口液量遠遠大于地層漏失的液量重新建立起循環，通過沖砂液的循環將井筒內沉砂攜帶至地面，達到清砂的目的。

3.5氮氣泡沫沖砂工藝原理

在沖砂液中充入氮氣和發泡劑進行充分混合形成穩定的氣液兩相液流，氣體在液體中經攪拌形成直徑小的氣泡，形成乳化狀分散于液體中，穩定性比較好。同時密度小于沖砂液的密度。用于漏失井沖砂作業時，能起到降低沖砂液的漏失，形成循環。減少油層的污染，有效攜帶井底沉砂，減少沖砂作業時間的作用。

參考文獻：

[1]連經社 張武威等著 勝坨油田采油工藝技術 中華石化出版社（2004）