淺析油田井下作業(yè)防砂施工要點(diǎn)

榮遠(yuǎn)宏 郭俊 孫嘉濱

摘要：為防止油井出砂，一方面要針對(duì)油層及油井的條件，正確選擇固井、完井方式，制定合理的開采措施，提高管理水平；另一方面要根據(jù)油層、油井及出砂的具體情況采用防砂方法。

關(guān)鍵詞：出砂、防砂、方法

1.制定合理的開采措施及防砂方法

（1）制定合理的油井工作制度，通過生產(chǎn)試驗(yàn)使所確定的生產(chǎn)壓差不會(huì)造成油井大量出砂。控制生產(chǎn)壓差基本上就是控制產(chǎn)液量，限制油層中的滲流速度，從而減小流體對(duì)油層砂巖顆粒的沖刷力。對(duì)于受生產(chǎn)壓差限制而無法滿足采油速度的油層，要在采取必要的防砂措施之后提高生產(chǎn)壓差，否則將無法保證油井正常生產(chǎn)。

（2）加強(qiáng)出砂層油水井的管理，開、關(guān)操作要求平穩(wěn)，防止因生產(chǎn)壓差的突然增大而引起油層大量出砂。對(duì)易出砂的油井應(yīng)避免強(qiáng)烈抽汲的誘流措施。

（3）對(duì)膠結(jié)疏松的油層，酸化、壓裂等措施要以不破壞油層結(jié)構(gòu)為前提。

（4）根據(jù)油層條件和開采工藝要求，正確選擇完井方法和改善完井工藝。

（5）機(jī)械防砂適用于厚度中等、油層層數(shù)少、夾層薄類型的井。

（6）油層滲透性對(duì)化學(xué)防砂影響較高。

（7）化學(xué)防砂對(duì)產(chǎn)能影響最大。

（8）防砂的成本分為材料成本和施工成本。

2.采取合理的防砂工藝方法

目前防砂方法發(fā)展迅速，無論采用哪一種方法，都應(yīng)該能夠有效地阻止油層中砂巖固體顆粒隨流體流入井筒。對(duì)每一具體的油層和油井條件，最終要以防砂后的經(jīng)濟(jì)效果來選擇和評(píng)價(jià)。按照防砂的原理，可以將防砂方法主要分為砂拱防砂、機(jī)械防砂、化學(xué)防砂和壓裂防砂等。

1）機(jī)械防砂

機(jī)械防砂可分兩類：

第一類：下入防砂管柱擋砂，如割縫襯管、繞絲篩管、各類地面預(yù)制成形的濾砂器（如雙層預(yù)充填篩管、樹脂砂粒濾砂管、金屬絲纖維濾砂管、多孔陶瓷濾砂管等）。這類方法工藝簡(jiǎn)單，施工成本低，具有一定的防砂效果。缺點(diǎn)是防砂管柱的縫隙或孔隙易被油層細(xì)砂所堵塞，一般效果差、有效期短，只宜用于中、粗砂巖油層。

第二類：下入防砂管柱加充填物，充填物的種類很多，如礫石、果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等，這種防砂方法能有效地將油層砂限制在油層中，并使油層保持穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，防砂效果好，壽命長(zhǎng)。

機(jī)械防砂對(duì)油層的適應(yīng)能力強(qiáng)、成功率高、成本低，目前應(yīng)用十分廣泛。下面主要闡述繞絲篩管礫石充填防砂機(jī)理及工藝。

礫石充填防砂方法是應(yīng)用較早的防砂方法。由于近年來理論、工藝及設(shè)備的不斷完善，這種方法被認(rèn)為是目前防砂效果最好的方法之一。

（1）礫石充填防砂機(jī)理。

礫石充填防砂方法是指將割縫襯管或繞絲篩管下入井內(nèi)防砂層段處，用一定質(zhì)量的流體攜帶地面選好的具有一定粒度的礫石，充填于管和油層之間形成一定厚度的礫石層，以阻止油層砂粒流入井內(nèi)的防砂方法。礫石粒徑根據(jù)油層砂的粒度進(jìn)行選擇，預(yù)期將油層流體攜帶的砂粒阻擋于礫石層之外，通過自然選擇在礫石層外形成一個(gè)由粗到細(xì)的砂拱，既有良好的流通能力，又能有效地阻止油層出砂。

（2）繞絲篩管。

繞絲篩管用以支撐充填的礫石，并要完全阻止住礫石進(jìn)入井筒。

它由篩套和帶孔中心管組成，。國(guó)內(nèi)選用不銹鋼絲為原料，軋制成一定尺寸，截面為梯形的繞絲和縱筋。在將繞絲纏繞在縱筋上時(shí)，使用接觸電阻焊接的方法將每一個(gè)交叉接觸點(diǎn)焊接在一起，制成具有一定整體強(qiáng)度的篩套。然后再將帶孔中心管穿入篩套，把篩套兩端接箍焊在中心管上。用這種工藝制成的篩管就稱為全焊接不銹鋼繞絲篩管，它具有工作壽命長(zhǎng)，適應(yīng)性強(qiáng)，流通面積大，篩管內(nèi)外幾乎沒有壓力降，施工中不易堵塞，作業(yè)成功率高等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。

（3）礫石充填工藝。

常用的礫石充填方式有兩種，即用于裸眼完井的裸眼礫石充填和用于射孔完井的套管內(nèi)礫石充填，（如圖5-17所示）。裸眼礫石充填的滲濾面積大，礫石層厚，防砂效果較好，對(duì)油層產(chǎn)能的影響小。但其常用于油井先期防砂，工藝較復(fù)雜，且對(duì)油層結(jié)構(gòu)要求有一定的強(qiáng)度，對(duì)油層條件要求高（如單一油層，厚度大，無氣、水夾層等）。因而多數(shù)油井采用套管射孔完井后，再進(jìn)行套管內(nèi)礫石充填防砂方法。

礫石充填工藝可分為反循環(huán)和正循環(huán)兩種充填方法。

a反循環(huán)礫石充填工藝：這是應(yīng)用最早、最簡(jiǎn)單的一種礫石充填工藝。將帶有繞絲篩管的防砂管柱下到設(shè)計(jì)深度后，礫石砂漿從油井環(huán)形空間泵入，礫石在井底篩管與套管之間的環(huán)形空間中逐漸堆積，而攜砂液經(jīng)篩管過濾后沿油管柱向上返回地面，形成液流反循環(huán)，不斷將礫石輸送到產(chǎn)油井段形成阻擋地層出砂的礫石充填屏障。

在反循環(huán)礫石充填中，砂漿易受套管內(nèi)壁雜物的污染，降低充填體的滲透率，且套管必須承受充填壓力，因而限制了這種工藝的應(yīng)用。

b正循環(huán)礫石填充工藝：正循環(huán)礫石充填有下沖法充填和轉(zhuǎn)換法充填兩種工藝。用下沖法填充時(shí)要求先把礫石投入防砂井筒，再下入帶有下沖噴頭的防砂管柱。從油管柱內(nèi)泵入工作液，礫石受沖浮起懸浮在井筒中，管柱得以逐漸下放，而后沉降在繞絲篩管周圍形成擋砂屏障。為了提高防砂效果，在下防砂管柱前可先用油管柱向炮眼擠壓礫石，迫使礫石填充到炮眼通道及炮眼通道外邊，目的在于不讓地層砂進(jìn)入炮跟，稱為炮眼填充，這可看作是礫石填充的第一步，稱為預(yù)填充。此種工藝及所用工具簡(jiǎn)單，但作業(yè)中易造成礫石分級(jí)現(xiàn)象，只適用淺井和薄層段防砂。

結(jié)束語：正循環(huán)轉(zhuǎn)換礫石充填是利用井下轉(zhuǎn)換填充工具來完成的。利用轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行填充作業(yè)時(shí)，地面泵將礫石砂漿從油管柱泵入到井底，通過填充工具轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入油井繞絲篩管與套管之間，礫石在重力作用下逐漸堆積于環(huán)形空間，而攜砂液經(jīng)篩縫過濾而進(jìn)入沖管向上自旁通孔流入轉(zhuǎn)換工具上方的油套環(huán)形空間返出井口。這種轉(zhuǎn)換填充工藝同時(shí)具有正循環(huán)和反循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的使用。