汤化健-浅谈(修改后).doc

浅谈砾石充填防砂工艺编写人：汤华建单位：东辛作业一大队二十队日 期：2003-12-13摘要一、 概述二、 防砂机理三、 选井的原则及影响因素四、 施工工艺及方法五、 效果评价及下部打算浅谈砾石充填防砂工艺一、概述油井出砂是砂岩油层开采过程中常见的问题。胶结疏松的砂岩油层，松散的砂粒有可能随同油气一起流入井筒。如果油气的流速不足以将砂粒带至地面，砂粒就会逐渐在井筒内堆积，砂面上升至掩盖射孔层段，阻碍油气流流入井筒，甚至使油井停产。出砂严重时，也有可能引起井眼坍塌、套管毁坏。油井出砂后，随着油层孔隙压力逐步降低，上覆地层的重量逐渐传递到承载骨架砂上，最终引起上覆地层的下沉，致使套管变形和损坏。油井出砂也将增加井下工具和地面设备的磨损，而需要经常更换，增加生产成本。油井出砂是由于井底地带岩石结构被破坏引起的，它与岩石的胶结强度、阻力状态和开采条件有关。岩石胶结强度主要取决于胶结物种类、数量和胶结方式，而东营组地层易出砂的油层大多以接触胶结为主，其胶结物数量少，且含有粘土胶结物，此外也有胶质沥青胶结的疏松油气层，原油粘度高、密度大（相对密度0.9501）容易出砂。因为高粘度的原油对岩石的冲刷力和携砂能力强，生产压差越大，渗流速度快，井壁处液流对岩石的冲刷力就越大。岩石即发生变形和破坏，造成油井出砂。二、 防砂机理 管内绕丝筛管砾石充填防砂工艺是先将地面预制好的绕丝筛管和井下配套工具依次下入井内，使绕丝筛管对准出砂层位，然后用携砂液携带一定粒度的砾石向地层、炮眼及筛管与套管环空填充，或先对地层和炮眼填砂，再下充填管柱对环形空间充填砾石。充填砾石对地层砂形成挡砂屏障，绕丝筛管则使充填的砾石始终保持在防砂井段确保挡砂屏障的形成。三、选井的原则及影响因素 在选择防砂井施工中，对产层薄厚、渗透率高低、出砂量多少、出砂时间早晚、防砂井段长短均能有效实施。对脆性砂岩地层，采用管内砾石充填进行早期防砂，效果更好。受筛管缝隙宽度限制，管内绕丝筛管砾石充填只能防止砂粒粗颗粒进入井筒，减轻油井前期出砂程度，但不能有效地防止细粉砂粒，因此不适用于细粉粒地层，也不适用于高压生产井。选井条件为：1、粘土及细粉矿含量应小于75%；2、含水大于60%时，堵水和防砂要综合考虑；3、套管无变形、无破损。 影响砾石充填成功的因素有多方面，要保证防砂成功关键是必须选择与油层岩石颗粒组成想匹配的砾石尺寸。其选择原则是：既要能阻挡油层出砂，又要使砾石充填层具有较高的渗透性能。因此，砾石的尺寸、砾石的质量、充填液的性能是砾石充填防砂的技术关键。1、 砾石质量的要求a、砾石粒径的选择：要使砾石粒径Dg是油层砂粒度中值d50的5-6倍，即Dg=（5-6）d50b、砾石尺寸合格程度 砾石尺寸合格程度的标准是：大于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样总重量的0.1%，小于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样重量的2%。c、砾石的强度 砾石强度的标准是：抗破碎试验所测出的破碎砂重量含量不得超过下表所示数值。砾石抗碎推荐标准充填砂粒度，目破碎砂重量百分含量，%8-16 812-20 416-30 2 20-40 2 30-50 2 40-60 2 d、砾石圆度和球度砾石圆球度标准是：砾石球度应大于0.6，砾石圆度也大于0.6。e、砾石酸溶度 砾石酸溶液的标准是：在标准土酸（3%HF+12%HCL）中，砾石的溶解重量百分数不得超过1%。2、砾石充填液对油气影响充填液是将砾石携带到筛管和井壁环形空间的液体。因为部分充填液将进入地层，因此对充填液的性能应严格要求，充填液要携砂能力强，使砾石在充填液中不沉降，使之形成紧密的砾石充填层，避免在砾石层内产生洞穴，以至在生产过程中发生砾石的再沉降，而是筛管出漏失去防砂作用。还要求充填液在井底温度的影响下或在某些添加剂的影响下，能自动降粘稀释而与砾石分离，以免在砾石表面包裹一层较厚的胶膜，使砾石堆积不实而影响填砂质量。从保护油层角度考虑，要求充填液无固相颗粒，并尽可能防止液相侵入后引起油层粘土的水化膨胀或收缩剥落。四、施工工艺、方法及注意事项（一）、正循环砾石充填：它是利用下到井内的转换工具来实现的，水泥车泵组将砾石砂浆从油管泵入井底，通过冲砂工具转换通道进入油管和套管环形空间，经筛缝过滤的液体进入冲管向上经工具转换总成的夹壁腔，自旁通孔流入工具上方的套管环形空间，工具的封隔器总成阻止液体向下运动，并流向井口返出地面，从而实现油井正循环砾石充填。1、 充填工具的施工及要求对井筒处理好后，要保证防砂管柱有一个稳固的井底基础，应根据下部产层重建人工井底，防止施工结束后，筛管、砾石下沉，造成防砂失败。重建人工井底的方法：打桥塞、注水泥塞、填砂。下充填管柱：将充填工具与防砂管柱连接丈量准确无误后，按施工设计要求下入预定位置，使生产筛管对正油层，下入速度控制在5m/min左右，平稳操作，严禁顿钻、溜钻和挂单吊环，避免损坏皮腕。2、 洗井接好正循环管线，替出井内死油，水泥车泵排量400-500l/min，待进出口水质一致，出口无砂和油污为止。3、 充填地面管线采用正洗，要记录循环压力，若循环压力不大于6Mpa，说明充填循环管路畅通，将配置好的砂浆泵入油管，待到达工具转换器自皮腕下方的转换孔流出，由于皮腕的单向密封作用，迫使砂浆沿筛管和套管环形空间向下运动，并逐渐堆积在环形空间，砂液通过筛缝流入冲管上返至井口，完成砂浆正循环充填，加砂要求控制排量和砂比，直到加完设计砂量。4、 正顶替按设计加完砂后，水泥车继续泵液将砂浆顶替到井底，待筛管空间全部被砾石充满后，泵压急剧上升，停止顶替。5、 反洗顶替结束后，地面立即改反循环流程进行反洗，越快越好，反洗排量400-500l/min，洗出井内多余砂浆，直至井口目测无砂为止。6、 丢手上提管柱比原管柱悬重增加10KN左右，再正转管柱15-20圈，如指重表读数下降至愿悬重，说明已顺利丢手。7、 起管柱丢手后慢慢活动管柱，起出防砂管柱。8、 下生产管柱按施工设计下入封隔器和密封总成，插入工具留在井下鱼腔内，再下泵投产。（二）、封隔高压一次充填1、 封隔一次充填防砂就是将选定的砾石，以大排量的携砂液充填到油气 井产层管外的空洞处以及滤砂管与套管环形空间，经沉降、高压压实形成有效的挡砂屏障。施工作业时，将包括丝堵、滤砂管、充填工具、安全接头、可溶性扶正器和由油管组成的封隔高压一次充填管柱下至设计的预定位置，然后座封隔器，打开充填通道，由700型以上的水泥车泵组提供高压携砂液体，经油管、封隔高压一次充填工具的充填通道进入油管，套管环形空间，然后进入油层，随着充填砂量的不断增加，油层被充填结实，此时地面泵组压升高，当达到施工设计压力时，停泵停止充填，最后从套管环形空间泵入洗井液，经充填工具反洗通道，将油管内的砂子冲洗至地面，然后上提管柱正转倒扣丢手，此时充填孔道自动关闭，中心管自动打开，完成封隔高压一次充填防砂作业。2、 封隔高压一次充填防砂管柱防砂管柱有丝堵、割缝管、安全接头、可溶性扶正器和FS充填工具组成。（三）、注意事项a、 井架安装要标准、天车和井口要对正。b、 起下防砂管柱平稳操作，不得猛提猛放，严禁顿、溜，丝扣涂钭擦净。c、 下井管柱必须丈量准确，试压合格，防砂工具完好无损方可下井。d、 封隔器充填工具座封位置避开套管接箍，连接封隔器充填工具时，其本体部分不允许正转。e、 防砂施工井口装全套250采油树，各闸门灵活好用，井口悬挂器完好，盘根、顶丝齐全。f、 拉运液体的罐车及水池必须干净并且专用。g、 所有入井液体必须与地层液体岩石相配。h、 严格按设计施工，取全取准各项资料。i、 施工全过程注意安全，严格按操作规程施工，防止以外情况发生。j、 防砂完后，应立即下泵生产，开抽初期采取较小工作制度，生产1个月后逐步放大生产制度。五、效果评价及下部打算近一年来，为了提高采油厂的产量，使采油厂的产量持续稳定的提高，我们采取以上工艺，根据不同的出砂井，采取不同的方法，取得很好的效益。见下表：井号施工日期防砂方法增油防砂周期DXY13-992002.11.2高压砾石充填2807T至今DXY13-112003.6.22-7.7高压砾石充填330T至今DXY13-342002.12.23-2003.1.8低压砾石充填3000T至今DXY13-262003.5.24-6.3高压砾石充填267.6T至今DXY8-442003.6.17-6.26高压砾石充填288T至今从表中可看出一年来防砂的五口井都一次成功，增油效果明显，特别是DXY13-99井累计增油2807T、DXY13-34井累计增油3000T，五口井至今生产正常。1、 施工费用低：该施工技术减少了起下管柱次数，缩短了施工周期，节约了不必要的地面施工费用，封隔器与高压一次充填结合在一起，节约了施工总成本费用。2、 皮腕式正循环充填工具结构简单、施工方便、成功率高，它适用于1300m左右浅井防砂。3、 保护了油气层：该施工技术由于地层充填与环空充填合二为一，减少了携砂液进入地层，减少了对地层的污染。4、 防砂效果好：由于大排量高压砾石充填石英砂，确保了充填的石英砂与空洞紧密结合，形成了半径较大的挡砂屏障，故防砂效果好。5、 携砂能力强：由于套管内下入割缝管，所以流通面积小，流速大，容易将石英砂带到孔洞边界，能填满挤实