李秀竹，閆惠蘭，霍龍?zhí)?/p>

（中原油田分公司采油二廠，河南范縣457532）

Y型封隔陶粒充填防砂工藝研究與應(yīng)用

李秀竹，閆惠蘭，霍龍?zhí)?/p>

（中原油田分公司采油二廠，河南范縣457532）

隨著致密砂巖油藏開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，由于壓裂作業(yè)等原因，油井出砂嚴(yán)重，采用常規(guī)的作業(yè)工藝已不能使油井正常生產(chǎn)。研制了陶粒充填防砂工藝和配套工具，以及低廉的攜砂液體。選擇某井進(jìn)行試驗(yàn)，該工具能防止細(xì)粉砂、巖屑及固井水泥顆粒等進(jìn)入井內(nèi)，并且使油井正常生產(chǎn)。在12口井推廣應(yīng)用，使出砂、出巖屑的這類(lèi)井恢復(fù)正常生產(chǎn)，效益良好。為保證濮城老油田出砂井的正常生產(chǎn)提供了一項(xiàng)新工藝。

陶粒充填；防砂；工藝

濮城油田多數(shù)區(qū)塊雖然屬于致密砂巖油藏，隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的推移，部分油井的水泥環(huán)松動(dòng)脫落，加上壓裂、酸化油層等改造措施，井筒外近井地帶，原有砂巖骨架受到破損，造成油層套管外水泥碎屑、泥巖顆粒、油層砂粒進(jìn)入井筒的情況不斷加劇，加上在膠結(jié)較為疏松油藏中的出砂井，出砂井總量占比愈加明顯，出砂井對(duì)區(qū)塊產(chǎn)能的影響也更加突出［1］。應(yīng)對(duì)出砂問(wèn)題的方法有兩種：一是在抽油泵尾管上加裝普通的雙層篩管；二是用防砂泵替代常規(guī)管式泵。這兩種方法治標(biāo)不治本；經(jīng)常在極短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)泵漏、砂卡及砂埋油層等情況。只能頻繁地進(jìn)行沖砂作業(yè)維持生產(chǎn)，單井生產(chǎn)成本，最后只能進(jìn)行關(guān)停井。為提高區(qū)塊的采收率，恢復(fù)井點(diǎn)，提高產(chǎn)量。結(jié)合井況特點(diǎn)，于201309進(jìn)行了專(zhuān)題論證，研究出了一種適合濮城油田開(kāi)發(fā)要求的一種陶粒充填防砂工藝。經(jīng)過(guò)12口井的應(yīng)用，全部取得成功，徹底解決了濮城油田出砂井防砂難題，為油田的開(kāi)發(fā)提供了更加完善的配套工藝技術(shù)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1　主要配套工具的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1Y型封隔填砂裝置的結(jié)構(gòu)

Y型封隔填砂裝置主要由脫手部分、封隔部分、分流換向部分、鎖緊部分、支撐部分、與內(nèi)空心桿連接6部分組成。如圖1。

圖1　Y型封隔填砂裝置結(jié)構(gòu)

1.2工作原理

1） 坐封。將Y型封隔填砂裝置內(nèi)空心桿連接下部空心桿，下接頭連接油管以及濾砂篩管，按要求下到設(shè)計(jì)位置，按Y221型封隔器的坐封方式坐封，上提油管1.2～1.5 m，下接頭上行帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軌道釘上行，從而帶動(dòng)扶正塊、軌道殼體、卡瓦上行，旋轉(zhuǎn)5～8圈，下放逐漸加壓坐封，壓開(kāi)膠筒密封油套環(huán)形空間［2］。

2） 驗(yàn)封。通過(guò)反加壓閥球堵住與空心桿連通的孔，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)封；說(shuō)明Y型封隔裝置密封良好。

3） 充填。從油管里注入攜陶粒的液體，液體通過(guò)分流頭，流到封隔膠筒以下，然后繼續(xù)順著油套環(huán)空下行，流到繞絲篩管最下端。液體通過(guò)繞絲篩管進(jìn)入，空心桿上返，通過(guò)分流頭進(jìn)到外連接內(nèi)中心管環(huán)空，從分流器外殼的環(huán)空進(jìn)入封隔裝置膠筒上面的油套環(huán)空。同時(shí)，陶粒被濾到繞絲篩管外的套管環(huán)空中，并逐步沉淀，形成環(huán)形陶粒砂［2］柱。充填工作原理如圖2，箭頭的方向就是液流的走向。

4） 脫手。完成充填后，放管柱加壓力100～120 k N，脫手部分剪釘剪斷，上提油管自身懸重，根據(jù)管柱深度，正轉(zhuǎn)管柱3～7圈，上提管柱，脫手上接頭帶著連接管、分流頭、閥球、內(nèi)空心桿、以及下面連接的所有空心桿，一起上行，脫手上接頭與脫手外筒脫開(kāi)，與上接頭連接的部件全部起出，與脫手外筒連接的部件留到井下，完成陶粒充填工藝。

圖2　陶粒充填原理

2　技術(shù)參數(shù)

總長(zhǎng)度1 286 mm

最大外徑112 mm（114 mm）

連接螺紋2UPTBG

內(nèi)空心桿外徑43 mm

內(nèi)空心桿內(nèi)徑25 mm

起出空心桿Y型封隔裝置最大通徑48 mm

工作溫度130℃

工作壓差25 MPa

3　工藝配套的其他工具［4］

1） 皮碗封隔器。根據(jù)井的防砂情況配置相應(yīng)尺寸的皮碗封隔器，公稱(chēng)尺寸有139.7 mm（5英寸）、101.6 mm（4英寸）兩種。

2） 球座。連接在皮碗封隔器下面，可以實(shí)現(xiàn)分層防砂。

3） 空心桿。與Y型封隔填砂裝置內(nèi)空心桿連接。

4　模擬試驗(yàn)

把所有的工具加工、組裝好后，下入試驗(yàn)井內(nèi)，Y型封隔填砂裝置下深1 500 m，下部帶一根4 m長(zhǎng)的繞絲篩管，到位后完成坐封、驗(yàn)封、注入水循環(huán)，一切正常后，配置攪拌高分子攜砂液1 m3并加入1 L陶粒，砂比為1%，從油管內(nèi)注入，液體從套管里返出，液體里沒(méi)有陶粒，注入壓力穩(wěn)定在4.5 MPa；然后下放加壓80～100 k N，上提管柱的正常懸重，正轉(zhuǎn)3～5圈，上提管柱載荷正常，脫手正常順利起出。

5　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

5.1施工步驟

1） 按設(shè)計(jì)依次下入繞絲篩管、空心桿、Y型封隔裝置（同時(shí)連接著繞絲篩管和空心桿），到位后根據(jù)管柱深度上提1.2～1.8 m，加壓80～120 k N完成坐封。

2） 驗(yàn)封。從套管里加壓10～15 MPa，油管不返水，說(shuō)明封隔器密封完好。

3） 裝井口，連流程，從油管里注入10 m3左右的循環(huán)清水。

4） 配置攜砂液，加入10%陶粒砂，充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

5） 注入前置液1 m3，之后注入設(shè)計(jì)量的攜砂液。

6） 拆井口，接短節(jié)下放管柱，正轉(zhuǎn)3～5圈，上提脫手，起出上部管柱。

5.2應(yīng)用情況

從2013年開(kāi)始進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)后進(jìn)行組裝，在濮3-361井進(jìn)行試驗(yàn)，該井從201303吐砂、泥巖顆粒、固井水泥塊，后經(jīng)兩次沖砂以及下入的防砂生產(chǎn)管柱，都不能正常生產(chǎn)，最后只好關(guān)井停產(chǎn)。20131115，該工藝在濮3361井上進(jìn)行入井試驗(yàn)，入井施工前后管柱如圖3，按照試驗(yàn)井內(nèi)的步驟全部正常完成。實(shí)施完后，下泵正常生產(chǎn)，日產(chǎn)液13 t，產(chǎn)油1.5 t，至今仍正常生產(chǎn)，累計(jì)正常產(chǎn)油達(dá)到500多t。投入￥6萬(wàn)元左右成本，效益很大。第1口井實(shí)施成功后，對(duì)地面配套的配液池進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)工具也進(jìn)行了系列化的加工改進(jìn)，之后成功實(shí)施了12口井，恢復(fù)了12個(gè)井點(diǎn)，這些井點(diǎn)到目前為止已累計(jì)增油2 600多t，并且沒(méi)有再出現(xiàn)砂卡、砂埋油層的情況，全部正常生產(chǎn)，徹底解決了采油井因損壞而出現(xiàn)的吐砂問(wèn)題。

圖3　陶粒充填前后管柱示意

6　結(jié)論

1） 研制了Y型封隔陶粒充填防砂工具，結(jié)構(gòu)巧妙緊湊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)封隔、陶粒充填、脫手3個(gè)功能，對(duì)致密砂巖油藏出砂油井具有很好的防砂效果。

2） 該工藝可以根據(jù)不同井況、套管尺寸選擇73.0 mm（2英寸）、63.5 mm（2英寸）繞絲篩管［4］，也可以滿足通徑大于73mm套變井的防砂要求。

3） 設(shè)計(jì)的無(wú)接箍空心桿對(duì)73 mm（2英寸）和63.5 mm（2英寸）繞絲篩管通用，簡(jiǎn)化了施工工藝，節(jié)約材料費(fèi)用。

4） 根據(jù)要實(shí)施陶粒充填的層位，可以通過(guò)配套的皮碗封隔器完成分層防砂。

5） 不論陶粒的直徑大小，只要充填的厚度小于35 mm，即使在滲透率高的油層也不會(huì)影響到層的出液，所以適合深淺出砂的油井［5］。

6） 攜砂膠液可以使漏失的油層實(shí)現(xiàn)暫堵，使該油層仍能夠正常循環(huán)攜砂，完成陶粒充填作業(yè)。

7） 需要取出充填時(shí)留在井下的工具，除套變井外，可以通過(guò)套銑打撈取出，實(shí)現(xiàn)下步地質(zhì)開(kāi)發(fā)的需要。

［1］邱銳，張士學(xué)，陳和平，等.新型膠筒循環(huán)充填防砂工具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（7）：81-89.

［2］羅英俊，萬(wàn)仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006：14901492.

［3］傅文偉，張吉江，王明沖.新型裸眼礫石充填工具在海上邊際油田的應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（15）：46-49.

［4］蔣寶云，鄧雄，梁政，等.鹽家氣田淺層防砂技術(shù)研究［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（5）：39-42.

［5］馬建民，劉永紅，李夯，等.可自適應(yīng)膨脹防砂篩管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及防砂機(jī)理研究［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（9）：1-4.

Development and Application of Ceramsite Packing Sand Control Technique

LI Xiuzhu，YAN Huilan，HUO Longtai
（No．2 Oil Production Plant，Zhongyuan Oilfield Company，F(xiàn)anxian 457532，China）

In order to completely control debris resulted from loosing rock structure，existing particles in cementingring，and finesilty sand produced in producing formation，and resolve problem that the production wells can’t normally produce fluid and need repeated workover by adopting the common technique，the ceramsite packing sand control matching tool，device and cheaper sandcarrying fluid are developed.It is certified that the continuous producing period of the production wells is longer than that the common technique is applied，the effect of controlling finesilty sand，debris and particles is evident after this technique is tested and inspected in the testing wells.During more than one year，this technique is applied for more than ten production wells，which can effectively controls sand and debris.The result and economical benefit are obvious，so an advanced technique is developed to effectively control sand and debris for production wells in Pucheng mature oilfield.

ceramsite packing；sand control；technology

TE925.307

B

10.3969／j.issn.1001.3482.2015.11.018

1001-3482（2015）11-0073-04

2015-05-04

國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利（ZL2014206767402）

李秀竹（1965），男，河南長(zhǎng)垣人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事采油作業(yè)新技術(shù)的研發(fā)與推廣應(yīng)用工作，Email：lixiuzhu1626＠163.com。