出砂監測技術在儲氣庫注采井中的應用前景

王月

摘要：地下儲氣庫開發方式與一般氣田不同，有注氣和采氣兩種運行方式。根據調峰保供需求儲氣庫注采井必須在短期內快速地注入和采出大量天然氣[1]。在這樣大吞大吐的過程中，一年之中地下儲層砂體受到兩個截然相反方向的沖刷，經過儲氣庫多輪注采后，儲層內膠結疏松的砂會從基巖上脫落，隨天然氣進入井筒，排到地面。這樣不僅會傷害儲集層，也會對井下工具、井筒以及地面管線造成沖蝕、磨蝕，同時造成各類管線發生減薄，甚至磨穿，最終造成經濟損失。

關鍵詞：地下儲氣庫? 出砂? 沖蝕? 磨蝕? 出砂監測

引言

油氣井出砂為油氣田開發過程中常見的問題，大量出砂或持續出砂，將會產生油管砂堵、設備損壞等危害，嚴重出砂還可能影響油氣井正常的生產，給安全生產帶來重大隱患，進而縮短油氣井的壽命。儲氣庫注采井普遍存在大吞大吐的現象，經過儲氣庫多輪注采后，儲層內膠結疏松的砂會從基巖上脫落而造成注采井出砂。

開展儲氣庫注采井出砂實時監測技術的研究，能夠研制出一套持續、實時監測儲氣庫注采井出砂系統，對于確定多輪注采后儲氣庫注采井采氣量有著重要指導意義。目前國內研究了多種管道含砂檢測方法，包括：聲波檢測法、ER檢測法、X射線檢測法和聲納檢測法等。其中較成功且多數油氣田使用的出砂監測技術主要以聲波檢測法為主[2]。

1 儲氣庫注采井出砂危害

儲氣庫注采井具有短期內注采大量天然氣的特點，國內儲氣庫單井日采氣量均在20×104m3以上，其年化采采出速度是普通氣藏開發的20～30倍。隨氣體采出地面的砂粒和高速流動的氣體一起，沖刷井筒管柱、井下工具和地面流程中的設備、管道、管件，使之加速損壞，降低安全系數，同時還會導致閥件密封不嚴，給生產、測試帶來危害。

2 地層出砂機理

疏松砂巖氣藏在開發過程中，由于地層膠結弱，儲層中存在弱膠結的細砂，這部分砂易于啟動，即使是產量很低的情況下也能夠發生運移。還有一種是儲層骨架破壞而出砂，這部分顆粒受鉆井、完井、射孔等措施的影響而造成出砂。主要原因是受外來壓力所引起的應力、應變，引起地層出砂。儲氣庫生產壓力周期性變化使骨架巖石受到交變載荷的作用，巖石在強注強采交變載荷作用下會出現損傷使其力學性質發生變化，影響井壁與骨架巖石的穩定性從而引起出砂。

3 出砂監測技術工作原理

出砂的過程實際是確定振動系統受到隨機力的激勵而產生的振動。出砂監測技術原理是感受隨天然氣一起流動的砂粒撞擊管壁引起的振動信號，利用氣體撞擊管壁與固體撞擊管壁的聲波頻率不同，采用過濾波電路和信號處理技術把出砂信號從噪聲中提取出來;然后通過建立的出砂信號與出砂量時間的關系曲線，實時監測不同采氣量下管道中的出砂情況。

4 出砂監測技術試驗研究

為了模擬實時出砂情況，科技人員研制了圖1所示的實時監測出砂的模擬系統。模擬了不同流速下出砂頻率的強弱，并確定出砂量的大小。

5 出砂監測技術應用效果

在疏松砂巖氣藏開采過程中容易出砂，若采取完全防砂的方式進行開采，那么既增加了氣井成本，有降低氣藏的開發速度。儲氣庫注采井更是如此，尤其是儲氣庫承擔著調峰保供的責任，若一味防砂。采氣量將大大降低，無法參與應急保供。但是采用出砂監測技術后，就可以準確獲得采氣量與出砂量的關系，綜合考慮，采取允許地層適量出砂的開采方式，獲取最大經濟效益。

6 結論

通過出砂監測技術的應用，可以分析注采井出砂風險，得出注采周期對注采井出砂的影響規律。修正出砂指數公式，能夠預測注采井的出砂周期和出砂程度，有效指導儲氣庫注采井先期防砂完井方式的選擇，合理制定生產制度控制注采井出砂，保證儲氣庫穩定運行。中國儲氣庫正處于發展階段，儲氣庫注采井數快速增加，出砂對儲氣庫注采井影響較大，出砂監測技術可以準確、實時監測出砂情況，對儲氣庫注采井采氣量有著重要指導意義，發展前景較好。

參考文獻：

1 陳顯學，溫海波，遼河油田雙6儲氣庫單井采氣能力評價，新疆石油地質，2017（038）006

2 耿瑞芳，李相方，潘新偉，油氣井出砂信號的動態監測與處理，計算機測量與控制，2003.11

遼河油田儲氣庫公司 遼寧 盤錦 124010