浅析特殊井冲砂工艺的研究与应用

舒展 赵法武 王炳科

摘 要：随着油田进入高含水开发后期，因大泵、电泵等大排量提液、措施改造等原因造成地层结构的破坏而导致地层出砂。在清砂施工中常遇到地层漏失的问题，并对漏失严重的油井漏失原因进行分析：地层能量降低幅度大导致油层静压压力值小；沿射孔通道形成高导流能力的孔道。本文通过对漏失井几种清砂工艺：机械捞砂、暂堵剂堵漏冲砂、涂料砂堵漏冲砂、大排量冲砂以及氮气泡沫冲砂的应用进行比较，提出涂料砂堵漏冲砂是解决漏失井冲砂不返的最有效方法，值得推广应用。并提出有针对性的建议能较好的指导现场施工。

关键词：水力冲砂；漏失井

1.油水井出砂原因、危害

随着油田的开发生产进入特高含水后期。大泵提液、电泵提液是油田稳产的重要措施之一。随着大排量的提液导致油水井的出砂问题越来越严重。油井出砂是指地层中的松散砂粒在生产压差的驱动下，随产出液流向井底。一部分被产出液携带至井口；另一部分直接沉积或由于密度差的作用重新沉积到井底，而造成井底积砂。

1.1造成油井出砂的原因

1.1.1内因---------砂岩油层地质条件

油层岩石的性质及单井控制范围内目的层应力分布状态是造成油井出砂主要原因，有以

下几方面：

1.1.1.1油层岩石应力场的不均衡分布是造成岩石结构破坏的主要因素。

1.1.1.2油层胶结类型、渗透率影响。

東营组、沙一段、沙二段，岩性从粉砂岩到砾状砂岩。胶结物含量少，碳酸盐含量低于1%，泥质含量为4%-6%。胶结类型以接触式、孔隙接触式为主，其次为支撑---接触式胶结，能形成良好储油孔隙。这种储层具有孔隙度大、渗透率高、砂岩胶结强度低，油层易出砂的特点。

1.1.2外因---------开采条件

1.1.2.1油田注水可使储层中粘土膨胀分散、溶解，会随地层流体迁移从而使地层胶结力下降导致砂岩地层出砂。

1.1.2.2油水井工作制度不合理造成出砂。（主要原因）

大泵、电潜泵提液、水井喷水降压等会造成油层结构破坏，引起出砂。生产压差过大或采液速度过高时，地层中液体的渗流速度大。越靠近井壁，液体的渗流速度越大。具有很高流速的地层流体将对地层中的岩石产生巨大的冲刺力，加大地层流体对地层砂拽力，易引起油井出砂。

1.1.2.3油田的长期开采，地层压力不断下降。地层中的原油脱气，导致原油粘度增大，使其对孔隙中的砂粒的携砂能力增加，引起油井运移出砂。

1.1.2.4过度酸化和重复压裂等油层改造措施破坏岩石结构会造成出砂。

1.2.油水井出砂的危害

1.2.1导致油气井产量下降甚至停产（砂埋生产层或砂卡活塞等）。

1.2.2出砂易造成井下设备的磨损。

砂子的主要成分为二氧化硅，其性能坚硬。在井下容易对抽油泵泵筒、活塞进行磨损，易引起泵效下降、产量降低。

1.2.3出砂易导致套管损坏，严重的将使油水井报废。

油层出砂致套管损坏有两方面的原因：

1.2.3.1长期出砂对射孔炮眼产生摩擦作用，使炮眼孔径变大，套管壁变薄，抗压强度降低致套管损坏。

1.2.3.2随地层出砂量不断增加，套管外地层空穴越来越大。大到一定程度往往会导致突发性地层坍塌，造成套管损坏，严重可导致油气井报废。

1.2.4修井工作量增加。

2.清砂方法及漏失井漏失原因

2.1清砂方法

对油水井的出砂必须采取积极措施及时清除积砂，才能保证油水井的正常生产。油田现场通常采用的水力冲砂、机械捞砂两种清砂方法。

2.2油井漏失严重原因

在进行水力冲砂施工过程中往往会遇到地层漏失严重（泵入液量>井筒容积的2倍）的情况。由于地层存在漏失，无法建立循环就不能将井筒内积砂及时的清理出井筒，达不到清砂的目的。分析地层漏失严重主要由以下两方面引起：

2.2.1地层能量降低幅度大导致油层静压压力值小

随着地层孔隙液体的不断采出，由于井网不完善、地层存在大孔道或注水层、采油层联通不好等原因造成注水达不到补充地层能量的要求，地层能量下降，油层部位的静压压力值变小。地层亏空比较严重的井大多都是电泵、大泵提液井，此类油井因采液强度大，并伴随出砂。

2.2.2沿射孔通道形成高导流能力的孔道

由于出砂，沿着射孔孔道出现缝隙。孔隙与缝隙相连，由原先渗流阻力大的径向流变为渗流阻力小的管流，导流能力增大几十倍至上百倍，致使冲砂液大量漏失。

3.漏失井清砂工艺

为达到清砂目的，对漏失严重油井常采用的清砂工艺有以下几种：

3.1机械捞砂（软捞砂、硬捞砂）

利用油管或钢丝绳将捞砂泵与沉砂管下入井内液面以下，探到砂面后。通过上提下放管柱或游动大钩带动捞砂泵进行抽吸，将井筒内液体与砂子抽入沉砂管内。砂子沉入沉砂管，液体从泵筒上部的筛管排入油套环空内。通过柱塞不停的往复运动，捞出井筒积砂。提出沉砂管与捞砂泵，即可将砂子带至地面，达到清砂目的。

3.3.涂料砂堵漏冲砂

涂料砂颗粒进入缝隙后架桥首先堵塞缝隙狭窄处或漏失方向变化处，当涂料砂颗粒在缝隙处架桥成功后，随着涂料砂的加入，涂料砂在缝隙内开始滞留、堆积，逐渐堆满缝隙，使缝隙转为“孔”，此时漏失有减缓现象。随涂料砂继续加入，开始在空洞内堆积、排列。当涂料砂堆满空洞时，使液体由原先的“管流”转变为“径向流”，地层漏失现象基本消失，随着涂料砂的逐渐加入，地面泵压会升高。此时停止加砂，建立起循环，通过冲砂液将井筒内沉砂携带出井筒，达到清砂目的。

3.4大排量冲砂

通过加大进口排量（千型或采用双泵车）的方法，使进口液量远远大于地层漏失的液量重新建立起循环，通过冲砂液的循环将井筒内沉砂携带至地面，达到清砂的目的。

4.漏失井清砂工艺对比

4.1对比

4.2认识

4.2.1在作业清砂施工中，应根据井史资料、井筒条件、地层漏失程度进行综合考虑，选定适宜的清砂方法，提高清砂一次成功率。

4.2.2在漏失严重的油井冲砂作业施工时，采用涂料砂堵漏冲砂具有成本适中、堵漏成功率高且对出砂地层有防砂作用值得大范围推广应用。

4.2.3在进行氮气泡沫冲砂过程中，应严格控制氮气注入压力、发泡剂用量，避免井内液柱压力小于地层太多引起地层激动吐砂，破坏地层结构。增加后期出砂治理的成本。

5.建议

针对目前漏失井清砂工艺的应用情况，提出以下建议：

5.1对漏失严重的油井建立清砂台账（清砂工艺、采用堵漏措施、堵漏材料用量、效果等），为下次作业队施工提供依据、借鉴。从而避免重复多次冲砂施工，增加成本支出，延长施工周期。

5.2加强地质资料中施工工序过程中的描述，保证网上数据的准确。为下次作业施工提供借鉴。

5.3研制新型涂料砂，减少凝固时间，满足现场施工。

5.4配套大抽吸捞砂泵，改进捞砂笔尖结构使其适用范围更广。

5.5对目前应用的暂堵剂固相颗粒尺寸进行调整，增加架桥颗粒直径，降低暂堵剂用量，提高暂堵效果。

参考文献：

[1]连经社 张武威等著 胜坨油田采油工艺技术 中华石化出版社（2004）

[2]袁谋 计兆红等著 胜坨油田开发技术 中华石化出版社（2004）

[3]孙树强著 井下作业 石油工业出版社（2006）