砾石充填技术在气井防砂中的研究与应用

1、砾石充填技术在气井防砂中的研究与应用摘要：气井生产过程中因气体流速快，携砂能力强，冲 击力大，常规防砂措施在强度上很难达到气井防砂要求，气 井防砂一直是防砂技术领域的难题。通过对高压砾石充填防 砂技术进行研究并对配套工具进行改进，使其适用于气井防 砂，现场应用良好。关键词：气井防砂；砾石充填；研究与应用、八 、-刖言气井防砂由于工艺复杂、施工难度大一直没有突破性进展，严重影响气井的正常生产，是制约油气藏开发速度的难 题之一。油井出砂及泥浆常常造成油井近井地带堵塞、污染，造成油层渗透率下降，同时大量地层砂堆积在井筒内会砂埋 生产管柱；对于气井，产出气中携带的砂粒以高速冲击生产 管柱和地面设备，会

2、加速设备的磨损，甚至发生事故，影响 正常生产。目前现场应用的防砂工艺主要有机械防砂和化学防砂。机械防砂技术在现场应用中存在的主要问题是：受措施井井 况制约，套坏及套管变形井将无法实施该类措施；八、九十 年代流行的可捞式绕丝筛管防砂技术在现场应用中，施工工 艺复杂，防砂失效后实际打捞困难，现场实施后大部分井需 上大修才能捞出防砂管柱，甚至造成油井报废，逐渐不为工 程技术人员所采用；人工井壁防砂技术对于解决油水井出砂 问题效果很好，但由于人工井壁胶结强度低，不能耐高产气 量气体的冲刷，因此还不能将其作为气井防砂的唯一措施。 针对上述问题，研究并应用了新型砾石充填技术。1 气井砾石充填技术 将压裂技

3、术、防砂技术及高压水射流解堵技术有机的结 合起来，形成一个全方位复合型油水井措施，既可以起到防 砂与解堵作用，又有一定的压裂改造产层的效果，是解决出 砂及地层堵塞的有效措施之一。1.1 工艺管柱 该技术施工工艺管柱主要由绕丝筛管或割缝筛管、封隔 高压充填装置、扶正器及其它配套工具组成。1.2 技术原理 施工时，封隔高压充填管柱下至预定位置座封后，打开 充填通道，地面泵提供高压携砂流体，经油管、封隔高压充 填工具进入地层充填压实后，充填砂继续在油套环空及近井 空洞沉积压实，形成高效能的挡砂屏障。对于堵塞严重的防 砂井，高压充填能压开油气层， 并能在近井地带形成高渗带。 填砂完成后，泵入洗井液体，

4、不动管柱反洗井，将油管内的 砂子洗到地面， 上提管柱正转倒扣丢手， 充填通道自动关闭， 上提中心管，完成封隔高压充填防砂工艺。该技术结合所开发的软件，针对油层物性对填砂粒径、砂量等施工参数进行科学设计，并实现防砂施工过程中的参 数采集、数据拟合与动态监测，可提高综合防砂效果、延长 防砂有效期。2.3、施工工艺研究2.3.1 防砂充填砾石直径及筛管缝宽设计根据气井出砂特点，选用绕丝筛管做为井下挡砂屏障， 根据普遍应用saucier理论，充填砂粒度中值为地层砂的56 倍，根据实验室砂样库提供的砂样筛分结果，兴隆台采油 厂出砂油井粒径中值在 0.15mm 左右，取地层粒度中值为 0.15mm ,砾石

5、粒径尺寸 d砾石=0.15 x 5=0.75mm ,筛管尺寸： 8 =1/3 x d 砾石=0.25mm。2.3.2 施工排量的设计为了确保施工过程中充填砂能够有效进入地层，施工排 量应确保在炮眼附近携砂液的流速大于充填砂进入炮眼携 砂液的最小流速 Vc,为保证有更大的充填半径，防止填砂过 程中过早脱砂，现场一般选择 1.72.1m3/min 的填砂排量。2.3.3 充填砂量计算 设计时依据气井渗透率、孔隙度、出砂严重程度等，一般按每米气层 1.21.5 m3 的经验设计砂量。2.3.3 现场施工步骤（1）填砂施工： 通井至人工井底，并循环洗井至出口干净。 下封隔高压充填装置： 下井前检查装置

6、， 确保无损坏， 在下接头处连接好绕丝筛管、冲管等，上接头连接好油管。 装井口：装全上紧全套 350型高压滑动井口。 座封：组合工具下到预定位置后， 用清水正洗井12 周，记录此时悬重，从油管内投入钢球一只，待 20 分钟后 用水泥车小排量座封，座封压力与稳定时间按以下程序操作： 开启充填通道：继续升压至压力突降为零，此时球座 打下，座封完成，充填通道开启。 正充填： 反洗井：从套管内泵入清洁液体，洗出油管内多余的 砾石，洗净为止。 丢手：充填完成后，上提管柱至原负荷，正转油管1525 圈倒扣丢手，确认倒开后上提管柱，充填通道自动关闭。2）下生产管柱至设计深度，氮气气举诱喷投产。3、技术特点

7、（1）砾石填充于炮眼及近井地带的亏空外，与其它防 砂方法相比较，对防砂井的产能影响小。（ 2）防砂有效期达到 35 年甚至更长。（3）人工砾石在筛管周围、地层亏空部位、裂缝中形 成连续的、高渗透性的有一定压实强度的人工砂桥，可以有 效的控制细粉砂向井筒方向的运移，防止近井地带堵塞，保持油井正常生产（ 4）可以减少压裂液对地层的污染。压裂结束后，填 砂工具液流转换阀关闭，油井即可进行压裂液放喷反排，最 大限度地缩短压裂液在地层的浸泡时间，减少地层污染。（ 5）能有效地保护套管。压裂充填防砂后，油井出砂 得到有效控制，可以减少因地层出砂造成地层亏空，地应力 不均对套管造成的损坏。（ 6）管内冲砂作

8、业方便。由于填砂工具筛管通径大， 为管内冲砂作业带来方便。4、现场应用情况4.1 应用效果气井砾石充填防砂技术中已成功实施 12 口井，全部正 常生产，取得了良好的措施效果。4.2 典型井例兴 43 井砂质以粉砂为主泥质胶结，胶结较疏松。该井 调层后就因出砂严重，地层砂堵塞管线、刺坏气嘴而被迫关 井。 2003年 12月实施人工井壁防砂。但单纯由树脂砂形成 的人工井壁防砂强度不够，还无法完全有效地阻挡气井出砂， 防砂后气井仍然出砂，无效防砂，后于 2004 年 6 月 14 日应 用高压砾石充填筛管防砂技术进行防砂，挤入0.450.9mm石英砂4.5m3。实施后实施后取得了良好的防砂效果，初期 日产气 17000 方，目前日产气仍稳定在 10000 方以上，检查 油嘴未见刺坏和出砂现象。截止到 11 月 30 日，已累计增气150.94 X 104 m3。5 结论（ 1 ）隔高?撼涮罘郎凹际跏钦攵杂推 ?井防砂作业常规工 艺上的缺陷，集各种常规防砂方法之优点和压裂工艺技术原 理为一体而在国内首创的一项新型技术，适用于产气量高的 气井。（ 2）高压砾石充填筛管防砂技术其防砂强度完全能够 达到气井防砂要