淺析油田井下作業防砂施工要點

榮遠宏 郭俊 孫嘉濱

摘要：為防止油井出砂，一方面要針對油層及油井的條件，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；另一方面要根據油層、油井及出砂的具體情況采用防砂方法。

關鍵詞：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，通過生產試驗使所確定的生產壓差不會造成油井大量出砂。控制生產壓差基本上就是控制產液量，限制油層中的滲流速度，從而減小流體對油層砂巖顆粒的沖刷力。對于受生產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壓差，否則將無法保證油井正常生產。

（2）加強出砂層油水井的管理，開、關操作要求平穩，防止因生產壓差的突然增大而引起油層大量出砂。對易出砂的油井應避免強烈抽汲的誘流措施。

（3）對膠結疏松的油層，酸化、壓裂等措施要以不破壞油層結構為前提。

（4）根據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）機械防砂適用于厚度中等、油層層數少、夾層薄類型的井。

（6）油層滲透性對化學防砂影響較高。

（7）化學防砂對產能影響最大。

（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

目前防砂方法發展迅速，無論采用哪一種方法，都應該能夠有效地阻止油層中砂巖固體顆粒隨流體流入井筒。對每一具體的油層和油井條件，最終要以防砂后的經濟效果來選擇和評價。按照防砂的原理，可以將防砂方法主要分為砂拱防砂、機械防砂、化學防砂和壓裂防砂等。

1）機械防砂

機械防砂可分兩類：

第一類：下入防砂管柱擋砂，如割縫襯管、繞絲篩管、各類地面預制成形的濾砂器（如雙層預充填篩管、樹脂砂粒濾砂管、金屬絲纖維濾砂管、多孔陶瓷濾砂管等）。這類方法工藝簡單，施工成本低，具有一定的防砂效果。缺點是防砂管柱的縫隙或孔隙易被油層細砂所堵塞，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，并使油層保持穩定的力學結構，防砂效果好，壽命長。

機械防砂對油層的適應能力強、成功率高、成本低，目前應用十分廣泛。下面主要闡述繞絲篩管礫石充填防砂機理及工藝。

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

（1）礫石充填防砂機理。

礫石充填防砂方法是指將割縫襯管或繞絲篩管下入井內防砂層段處，用一定質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的防砂方法。礫石粒徑根據油層砂的粒度進行選擇，預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由粗到細的砂拱，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入井筒。

它由篩套和帶孔中心管組成，。國內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，使用接觸電阻焊接的方法將每一個交叉接觸點焊接在一起，制成具有一定整體強度的篩套。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，適應性強，流通面積大，篩管內外幾乎沒有壓力降，施工中不易堵塞，作業成功率高等優點，因而得到廣泛應用。

（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，對油層產能的影響小。但其常用于油井先期防砂，工藝較復雜，且對油層結構要求有一定的強度，對油層條件要求高（如單一油層，厚度大，無氣、水夾層等）。因而多數油井采用套管射孔完井后，再進行套管內礫石充填防砂方法。

礫石充填工藝可分為反循環和正循環兩種充填方法。

a反循環礫石充填工藝：這是應用最早、最簡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計深度后，礫石砂漿從油井環形空間泵入，礫石在井底篩管與套管之間的環形空間中逐漸堆積，而攜砂液經篩管過濾后沿油管柱向上返回地面，形成液流反循環，不斷將礫石輸送到產油井段形成阻擋地層出砂的礫石充填屏障。

在反循環礫石充填中，砂漿易受套管內壁雜物的污染，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用。

b正循環礫石填充工藝：正循環礫石充填有下沖法充填和轉換法充填兩種工藝。用下沖法填充時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，稱為預填充。此種工藝及所用工具簡單，但作業中易造成礫石分級現象，只適用淺井和薄層段防砂。

結束語：正循環轉換礫石充填是利用井下轉換填充工具來完成的。利用轉換工具進行填充作業時，地面泵將礫石砂漿從油管柱泵入到井底，通過填充工具轉換通道進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形空間，而攜砂液經篩縫過濾而進入沖管向上自旁通孔流入轉換工具上方的油套環形空間返出井口。這種轉換填充工藝同時具有正循環和反循環的優點，因而得到廣泛的使用。