井下作業(yè)化學防砂新方案的研究與應用

周毅

摘 要：地層結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定主要取決于上覆巖層壓力的大小、毛細管力以及砂粒間的膠結(jié)程度，所有這些因素使得砂粒處于穩(wěn)定狀態(tài)。當來自地層本身及外部力的作用破壞了地層強度與各種拉拽力之間的平衡關(guān)系時，就會產(chǎn)生出砂現(xiàn)象。地層因素和開發(fā)因素便是油層出砂的主要原因。經(jīng)研究、分析和施工過程的摸索，本文將重點講述幾種化學防砂的施工技巧，有效防止砂卡和防砂劑膠結(jié)等事故。

關(guān)鍵詞：井下作業(yè);防砂;防砂方式;研究;應用

油井出砂是疏松砂巖油（氣）藏開發(fā)生產(chǎn)中長期面臨的難題。油井的出砂加大了原油的開采難度，破壞生產(chǎn)設備，嚴重影響采油系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。以克拉瑪依稠油區(qū)塊六東區(qū)生產(chǎn)為例，該區(qū)塊單井常年出砂，每輪稠油吞吐后均有不同程度的出砂，導致砂卡、泵固定凡爾磨損、管桿偏磨，嚴重降低開采率和開采成本。

1 化學防砂簡介

化學防砂是向地層中擠入一定數(shù)量的化學劑或化學劑與砂漿的混合物，達到充填、固結(jié)地層、提高地層強度的目的。化學防砂主要分為人工膠結(jié)地層和人工井壁兩種方法。人工膠結(jié)地層是向地層注入樹脂或其他化學固砂劑，直接將地層砂固結(jié);人工井壁是將樹脂砂漿液、預涂層礫石、水帶干灰砂、水泥砂漿、乳化水泥等擠入井筒周圍地層中，固結(jié)后形成具有一定強度和滲透性的人工井壁。

化學防砂方法適用于薄層短井段，對粉細砂巖地層的防砂效果好，施工后井筒內(nèi)不留下任何機械裝置，便于后期處理，相對機械防砂成本較低。缺點是對油藏溫度的適應性較差，易老化，有效期短，固結(jié)后地層滲透率明顯下降，產(chǎn)能損失大。

2 化學防砂工況分析

克拉瑪依油田部分老區(qū)塊儲層非均質(zhì)性高，地層虧空嚴重，出砂量大，采收率較低，定向井實施機械防砂后，因地層虧空、地層非均質(zhì)性高、稠油吞吐后對套管曲率的影響，使得地層應力集中，繞絲結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形，嚴重會造成掩埋油層，從而轉(zhuǎn)向大修作業(yè)。故對該區(qū)塊單井實施化學防砂具有成本低、施工時間短、見效快的優(yōu)點。

而化學防砂的缺點也較為突出，根據(jù)多年修井統(tǒng)計，化學防砂在實際實施過程中容易造成兩種事故：①砂卡：在擠砂作業(yè)完畢時，由于泵壓不足或因故停泵，防砂劑不能完全擠入地層，在上返、沉降過程極容易形成砂埋管柱，最終需進行打撈作業(yè);②膠結(jié)：防砂劑膠凝速度快，在沖砂前形成堅硬的膠結(jié)塞，沖砂不下，最終需進行鉆塞作業(yè)。

3 化學防砂新方案的應用

克拉瑪依油田六東區(qū)有大量定向井，如進行機械防砂使得后期打撈難度大，易造成工藝復雜化;故對于定向井大多實施化學防砂，即光油管下至油層上部約6m處，擠入防砂劑，完成后沖砂至井底，下入設計結(jié)構(gòu)完井。而化學防砂過程操作不當致使砂卡，使井況復雜化，增加修井時效及采油成本，在此情況下，設計出三種對應防砂方案，有效提高一次防砂成功率：

3.1 填砂墊層，油套同擠施工，有效防止擠砂過程中泵壓不穩(wěn)或供液不及時造成的砂堵、砂卡

3.1.1 填砂

配下作業(yè)油管位于油層底界下部3m，油管頭座漏斗，泵罐車一組連接水龍帶油管內(nèi)小排量注入清水，開始填入壓裂砂。填砂過程泵罐車配合小排量注入清水、上下活動管柱，上提Φ73mm油管至安全位置，關(guān)井30min使填入砂充分沉淀。

3.1.2 防砂

配下作業(yè)油管完成于油層頂部6m，完善井口裝置，確保不刺不漏。連接第一組泵、罐車，地面管匯至井口油管閘門，試壓10MPa不刺不漏;油層試擠2m3攜砂液，測試油層吸收性，做好擠砂施工準備（攜砂液若干，耐高溫覆膜砂若干），連接第二組泵、罐車，地面管匯至井口套管閘門，試壓10MPa不刺不漏，兩組泵、罐車同時起泵，第一組泵、罐車從油管擠入固砂劑混合液，擠入壓力控制在10MPa以下，排量控制300-400L/min， 第二組泵、罐車從井口套管閘門擠入密度為1.00g/cm3的脫油熱清水，擠入壓力控制在10MPa以下，排量控制300-400L/min，擠注固砂劑混合液完畢后擠入頂替液若干（地面管匯至油管管腳內(nèi)容積），兩組泵、罐車停泵，關(guān)井待壓力擴散后，上提管柱至安全位置。

3.2 填砂墊層，優(yōu)化防砂管柱，配下軌道式封隔器位于油層上部2m，正擠防砂，避免凝結(jié)的同時有效防止砂卡、堵

施工方案簡介：

3.2.1 填砂

配下作業(yè)油管位于油層底界下部3m，油管頭座漏斗，泵罐車一組連接水龍帶油管內(nèi)小排量注入清水，開始填入壓裂砂。填砂過程泵罐車配合小排量注入清水、上下活動管柱，上提Φ73mm油管至安全位置，關(guān)井30min使填入砂充分沉淀。

3.2.2 防砂

配下作業(yè)管柱下接Y221軌道式封隔器至油層上部5m，以1.00g/cm3的脫油熱清水為介質(zhì)，試壓10MPa，穩(wěn)壓10min，壓降不超過0.5MPa為合格，完善井口裝置，確保不刺不漏。連接井口防砂泵罐車，地面管匯至井口油管閘門，試壓10MPa不刺不漏;油層試擠2m3攜砂液，測試油層吸收性，做好擠砂施工準備（攜砂液若干，耐高溫覆膜砂若干），油管擠入固砂劑混合液，擠入壓力控制在10MPa以下，排量控制300-400L/min，擠注固砂劑混合液完畢后擠入頂替液若干（地面管匯至油管管腳內(nèi)容積），停泵關(guān)井待壓力擴散后，提出井內(nèi)全部管柱。

4 結(jié)語

老區(qū)塊稠油淺薄層開采過程中地層大量出砂可以得出出砂的危害，故防砂顯的尤為重要，要對不同開發(fā)階段油層出砂的機理、出砂預測開展深入研究，以便增加防砂工作的主動性，使防砂技術(shù)不斷滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。