孫玉龍

中國石化勝利油田分公司勝利采油廠 （山東 東營 257051）

中國石化勝坨油田 （以下簡稱勝坨油田）歷經(jīng)50年的開發(fā)，地層開采時間長、提液強(qiáng)度大，油層壓降大，導(dǎo)致地層虧空嚴(yán)重，地層極易漏失。據(jù)統(tǒng)計2009～2011年，因地層漏失沖砂不返使用暫堵劑沖砂的井373井次，使用暫堵劑達(dá)7565m3，費(fèi)用高達(dá)521.6萬元，平均單井暫堵劑費(fèi)用1.4萬元/井次。沖砂漏失井呈逐年增加趨勢。從表1中可以看出，沖砂漏失井逐年增加，并且使用暫堵劑沖砂的井逐年增加，但漏失井沖砂有效率偏低。

表1 2009～2011年油井沖砂情況統(tǒng)計表

1 油井惡性漏失的原因

1.1 地層能量降低幅度大

隨著地層孔隙液體的不斷采出，地層能量逐漸下降，當(dāng)井筒凈液柱壓力高于地層壓力時，井筒內(nèi)液體就流向油層。地層虧空比較嚴(yán)重的井大多都是電泵、大泵提液井，這類井采液強(qiáng)度大，并伴隨出砂。而勝坨油田電泵提液井沖砂存在漏失的情況占98%。

1.2 沿射孔通道形成高導(dǎo)流能力孔道

井筒內(nèi)流體向地層中快速流入，造成泵車泵入流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于漏失量的主要原因是地層內(nèi)滲流狀態(tài)發(fā)生了變化。由于出砂,沿著射孔孔道出現(xiàn)縫隙，孔隙與縫隙相連，由原先滲流阻力大的徑向流變?yōu)閱雾棟B流方式，導(dǎo)流能力增大幾十倍至上百倍[1-2]。

初期表現(xiàn)為徑向流（圖1），滲流面積小，滲流阻力大，此時發(fā)生漏失的情況概率較小。由于產(chǎn)層出砂等因素，在炮眼周圍形成縫隙，相當(dāng)擴(kuò)大了射孔半徑，增加了滲流面積，滲流阻力降低，因此地層往往在擬徑向流（圖2）形成時出現(xiàn)漏失嚴(yán)重的現(xiàn)象。

圖1 射孔初期徑向流示意圖

圖2 沿射孔炮眼形成滲流孔道示意圖

1.3 暫堵劑在惡性漏失井效果差的原因

暫堵劑遏制漏失的辦法是在流體中添加固體顆粒橋堵孔隙喉道。但是，油井提液生產(chǎn)后期，油層內(nèi)巖石結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化，孔喉半徑變大，而目前的暫堵劑的顆粒尺寸并沒有進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，因此，這些顆粒在地層沒有形成大型漏失通道的情況下在運(yùn)移到能夠架橋的地方形成濾餅堵塞漏失孔道。惡性漏失井一般都是強(qiáng)采液井，在地層中早已形成大型管狀孔道，這些管狀孔道遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前暫堵劑顆粒能夠架橋的條件，若想能夠?qū)崿F(xiàn)暫堵目的，暫堵劑就必須流入到能夠適合架橋的地層深處孔喉處才能架橋成功。因此，要想形成橋堵，必須使暫堵劑先充滿管狀漏失孔道，而這些漏失孔道虧空嚴(yán)重，就出現(xiàn)了單井用大劑量暫堵劑仍不能阻止漏失的現(xiàn)象。

2 惡性漏失井沖砂技術(shù)的選取[3]

2.1 涂料砂適合作為暫堵劑的條件

針對目前勝坨油田漏失井問題嚴(yán)重的現(xiàn)狀及確定的地層出砂和巖石結(jié)構(gòu)變化2個要因，根據(jù)“理想充填”理論和d90規(guī)則，勝坨油田暫堵劑顆粒d90=0.518mm，選取的顆粒粒徑大小0.5～0.9mm的涂料砂作為惡性漏失井的橋堵材料是合適的。涂料砂是在石英砂表面涂敷的一層酚醛樹脂膠粘劑，可以在油層條件下固結(jié)，既是膠結(jié)劑，又是支撐劑。在地層中，使用涂料砂單粒架橋，變縫為孔，如圖3、4所示，逐級填充，最后膠結(jié)封口，使漏失流體滲流模式由原先的擬徑向流變?yōu)閺较蛄?，從而使流體濾失大大改觀。涂料砂顆粒進(jìn)入縫隙后架橋首先堵塞縫隙狹窄處或漏失方向變化處，當(dāng)涂料砂顆粒在縫隙的某處架橋成功后，隨著涂料砂的加入，涂料砂在縫隙內(nèi)開始滯留、堆積，逐漸堆滿縫隙，使縫隙轉(zhuǎn)為“孔”，此時漏失有減緩現(xiàn)象。

2.2 涂料砂主要技術(shù)參數(shù)

涂料砂的基本技術(shù)參數(shù)見表2，抗壓強(qiáng)度隨時間變化見圖5。由圖5可以看出，涂料砂的固化時間及固化強(qiáng)度完全滿足現(xiàn)場施工要求。

圖3 涂料砂在漏失孔道處橋堵示意圖

圖4 涂料砂在漏失孔道處橋堵示意圖

圖5 0.5～0.9mm涂料砂在溫度60℃抗壓強(qiáng)度-時間曲線

2.3 涂料砂暫堵沖砂工藝實施

涂料砂暫堵沖砂工藝均在惡性漏失井上實施，因此與非漏失井填砂方式有所區(qū)別，因為漏失嚴(yán)重?zé)o法建立循環(huán)。因此，在向井內(nèi)注入涂料砂時，在套管一側(cè)也必須進(jìn)行注入，防止涂料砂在架橋成功后上返至油套環(huán)空引起涂料過多沉淀后卡管柱[4-5]。

1）涂料砂暫堵沖砂選井條件。①生產(chǎn)層進(jìn)行過大泵提液或電泵強(qiáng)采的井沖砂；②口袋小下防砂管柱的井；③非生產(chǎn)層位吐砂的井。

2）涂料砂的用量。涂料砂用量取決于油井出砂量的多少，即油層虧空體積的大小，在涂料砂的充填過程中，除進(jìn)入套管外的空腔，還有部分涂料砂落入井底。因此，涂料砂用量用下式計算:G=AL

式中:G 為加砂量，m3；L 為油層厚度，m；A 為每米油層加砂量，m3/m。

A隨油層性質(zhì)、油井開采時間長短而變化，一般投產(chǎn)一年內(nèi)為0.2～0.5m3/m，一年以上0.5～2.5m3/m，現(xiàn)場施工時砂量可適當(dāng)多準(zhǔn)備一些。

3）施工過程。施工前對套管和施工管柱進(jìn)行試壓，套管試壓8MPa，5min壓降為0合格，油管試壓30MPa合格。井口裝2SFZ18-35半全封，下油管底帶刮刀鉆頭至油層頂界20m，準(zhǔn)備清水若干，700型水泥車接油管，上水管線接填砂漏斗，400型水泥車接套管。700型水泥車以0.4～0.5m3/min的排量向油管中注入清水，以2%～3%砂比向井內(nèi)填砂；400型水泥車以0.3～0.4m3/min排量從套管注入。注入過程注意觀察油管、套管壓力。當(dāng)油管壓力升至10MPa時停止加砂，頂替至15MPa時油管停止注入，套管繼續(xù)頂替注入，壓力上升較快時可減小排量繼續(xù)注入，至15MPa時停止注入關(guān)油套閘門擴(kuò)散壓力，壓力擴(kuò)散后可將油管上提至安全位置。關(guān)井侯凝72h后將管柱下放鉆塞沖砂作業(yè)。

3 漏失井涂料砂暫堵沖砂的應(yīng)用效果

3.1 惡性漏失井涂料砂暫堵沖砂成功率高

2012～2013年應(yīng)用涂料砂暫堵沖砂工藝技術(shù)303口，成功287口，成功率93.1%。其中漏失井沖砂225口，成功210口，成功率93.3%。漏失井填涂料砂打塞5口，成功率80%。封漏失層3口全部成功；小口袋防砂井涂料砂封口下管柱2口全部成功。

3.2 取得的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益

1）經(jīng)濟(jì)效益。減少單井多次沖砂，以平均每口井減少1次沖砂施工計算減少70井次沖砂施工，節(jié)約沖砂費(fèi)用:1.2萬元/井次×287井次=344.4萬元。

以單井暫堵劑費(fèi)用1.4萬元計算:節(jié)約暫堵劑費(fèi)用:1.4萬元×303井=424.2萬元；

扣除涂料砂費(fèi)用:702t×2500元/t=175萬元；

填涂料砂及沖砂費(fèi)用:1.5萬元/井次×303井次=454.5萬元；

經(jīng)濟(jì)效益:344.4+424.2-175-454.5=139.1萬元。

2）社會效益。應(yīng)用涂料砂暫堵沖砂能夠提高惡性漏失井沖砂成功率，減少多次沖砂，規(guī)避了由于漏失造成的工程事故風(fēng)險，大大減少工人勞動強(qiáng)度。

4 結(jié)論

1）依據(jù)顆粒堆積效率的最大值原理所提出的理想充填理論對提高惡性漏失井的暫堵效果具有指導(dǎo)意義，堆積效率越高，越有利于在漏失地層建立起橋堵，從而提高暫堵成功率。

2）涂料砂在惡性漏失地層縫隙中單粒架橋，變縫為孔，逐級填充，最后膠結(jié)封口，使漏失流體滲流模式由原先的管流變?yōu)閺较蛄?，從而使流體濾失大大改觀，從而能夠達(dá)到減緩或阻止地層漏失的目的，保障下步施工順利進(jìn)行。

3）隨著勝坨油田開發(fā)生產(chǎn)，地層能量虧空嚴(yán)重，地層漏失井將越來越多，涂料砂暫堵沖砂工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。

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