陳生財(cái) 魏吉虎 鐘貴山 嚴(yán)繼發(fā)

青海油田采油一廠(chǎng)技術(shù)中心 青海 海西州 816400

隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，地層壓力的變化，使得地層原始?jí)毫ο陆祷驅(qū)娱g矛盾差異的增加，油井出砂問(wèn)題不斷突出。地層砂進(jìn)入井筒，導(dǎo)致油層砂埋，油井產(chǎn)量下降；還會(huì)導(dǎo)致抽油泵磨損，泵漏失量增大，泵效降低，甚至導(dǎo)致油井砂卡，增加油井維護(hù)成本。

1 油井出砂地層類(lèi)型

流砂類(lèi)型：指沒(méi)有膠結(jié)的地層砂。流砂地層僅靠很小的流體附著力和周?chē)h(huán)境的圈閉的壓實(shí)力來(lái)聚集。這種油層一旦射開(kāi)開(kāi)采，便連續(xù)不斷的出砂，但產(chǎn)出液含砂量相對(duì)穩(wěn)定，雖然累計(jì)出砂量不斷增大，但井筒周邊不會(huì)產(chǎn)生空穴，只是地層越來(lái)越松。隔間層差越來(lái)越大[1]。

部分膠結(jié)地層：指含膠結(jié)物較少，膠結(jié)力弱，地層強(qiáng)度低。投產(chǎn)后地層砂在炮眼處不斷脫落，逐漸發(fā)展成空穴。脫落的地層砂沉積，逐步掩埋生產(chǎn)油層，導(dǎo)致油井產(chǎn)量下降。套管外空穴不斷增大，容易導(dǎo)致套管變形或套管錯(cuò)斷。

脆性砂地層：也稱(chēng)易碎砂地層，膠結(jié)物較多，中等膠結(jié)（3.45～6.8）投產(chǎn)時(shí)出幾天或幾周砂，隨著開(kāi)采出砂量減少或不出砂。因?yàn)橥懂a(chǎn)初期因地層壓力大，地層充實(shí)過(guò)流面積小，流體相對(duì)沖刷力大，導(dǎo)致油井出砂；隨著不斷開(kāi)采，套管近井地帶的不斷出砂導(dǎo)致出現(xiàn)“蚓洞”流體過(guò)流面積增大，流體的沖刷力減弱，油井出砂相對(duì)減少或不出砂；若出現(xiàn)強(qiáng)采，增加單井產(chǎn)量導(dǎo)致地層流壓增大，會(huì)出現(xiàn)二次出砂，導(dǎo)致近井地帶砂體塌陷，堵塞過(guò)流通道。

2 油井防砂工藝措施

人工井壁防砂：采用高壓復(fù)合割縫油管和封隔器配合在防砂井井段進(jìn)行礫石充填方式在油層套管及油管之間形成一個(gè)人造阻砂井壁。優(yōu)點(diǎn)：工藝成熟，簡(jiǎn)單，對(duì)粒徑較大的砂，防砂阻砂效果好。缺點(diǎn)：井內(nèi)預(yù)留魚(yú)頂，當(dāng)井內(nèi)出砂粒徑不均時(shí)細(xì)粉砂會(huì)通過(guò)人工井壁阻砂縫隙進(jìn)入井內(nèi)，仍然造成油層砂埋，油井產(chǎn)量下降或砂卡抽油泵現(xiàn)象。沖砂時(shí)必須采用小油管沖砂[2]。

高壓礫石充填：高壓礫石充填采用金屬激光割縫油管和封隔器配合，用壓裂車(chē)組高壓將礫石通過(guò)炮眼填充至套管外近井的空穴中，割縫油管和封隔器起到阻止礫石上返作用。高壓礫石充填對(duì)于人工井壁而言規(guī)模大，能有效填充套管外出砂導(dǎo)致的空穴，對(duì)套管起到保護(hù)作用，高壓充填對(duì)套管外油層進(jìn)行改造，有一定的增產(chǎn)作用。缺點(diǎn)：施工費(fèi)用高，后期油層砂堵時(shí)很難撈出。

樹(shù)脂防砂：采用樹(shù)脂對(duì)地層砂進(jìn)行二次膠結(jié)，提高油井近井地帶地層膠結(jié)強(qiáng)度，達(dá)到防砂目的。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，施工費(fèi)用低。缺點(diǎn)：有效期短，通常地層溫度（50～60℃）平均有效期6～8個(gè)月，高溫地層有效期更短。

化學(xué)防砂：采用泵車(chē)將化學(xué)材料依次擠入地層，在地層中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成膠結(jié)物，達(dá)到阻砂固砂目的。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，施工費(fèi)用低。缺點(diǎn)：存在固砂劑返吐現(xiàn)象，導(dǎo)致油井起抽后井卡，或閥爾失靈導(dǎo)致二次作業(yè)。

3 油井出細(xì)粉砂或出泥漿導(dǎo)致的危害

油井生產(chǎn)過(guò)程有時(shí)會(huì)出現(xiàn)新射開(kāi)層位出泥漿，或生產(chǎn)過(guò)程中與附近鉆井出現(xiàn)層竄，導(dǎo)致油井出泥漿現(xiàn)象。當(dāng)油井出現(xiàn)泥漿后，現(xiàn)有有桿式抽油泵無(wú)法在泥漿中正常生產(chǎn)。若采取防砂措施，泥漿顆粒較小，防砂不僅增加成本，而且有防不住的風(fēng)險(xiǎn)；并且泥漿可能為短暫出現(xiàn)，若能正常生產(chǎn)排出泥漿就能恢復(fù)油井生產(chǎn)。如：躍4-321井前期為長(zhǎng)停井，為恢復(fù)老井生產(chǎn)潛力，2023年5月25日-6月5日封堵補(bǔ)孔作業(yè)起抽，排液3天至6月8日井卡，洗井解卡成功；至6月10日井卡，解卡時(shí)發(fā)現(xiàn)該井井液內(nèi)含大量泥漿及細(xì)粉砂，解卡后6月12日又出現(xiàn)井卡。

細(xì)粉砂導(dǎo)致油井無(wú)法正常生產(chǎn)，躍Ⅱ854井2023年4月15日老井恢復(fù)封堵補(bǔ)孔，補(bǔ)孔后井口起壓轉(zhuǎn)自噴生產(chǎn)，日產(chǎn)液14.42m3，日產(chǎn)油5.69m3，4月23日砂堵，轉(zhuǎn)防砂作業(yè)，5月4日起抽，排液；5月8日井口不出停井，5月12日解卡檢泵恢復(fù)生產(chǎn)，后多次出現(xiàn)井卡，解卡，無(wú)法正常生產(chǎn)，6月23日井卡，27日恢復(fù)生產(chǎn)，29日見(jiàn)油，井液內(nèi)含少量地層砂，出現(xiàn)閥爾漏失現(xiàn)象。

4 解決思路

由于地層膠結(jié)強(qiáng)度低，泥漿及細(xì)粉砂粒徑小，易隨著液體流動(dòng)，人工井壁或高壓礫石充填等工藝具有一定的空隙度，無(wú)法阻止泥漿及細(xì)粉砂的通過(guò)，所以采取排出地面的工藝方法。

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油工藝，螺桿泵攜砂能力強(qiáng)，有一定的排砂能力，但地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵在我廠(chǎng)出砂井應(yīng)用中因檢泵周期短，能耗高，洗井困難（需要用吊車(chē)將轉(zhuǎn)子提出泵筒），應(yīng)用量較少[3]。

多級(jí)舉升無(wú)泵采油工藝排砂，結(jié)構(gòu)如圖1所示，工藝特點(diǎn)是在機(jī)械采油過(guò)程中在井下使用若干個(gè)舉升工具而不需要抽油泵來(lái)完成舉升工作的一種工藝方法。優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)液注壓力分段舉升，能將液體內(nèi)攜帶的砂粒分散，防止砂卡。缺點(diǎn)：投入成本高，抽油時(shí)漏失量大（70%左右，功圖為雙失（雞蛋型））選井需要液量大，液面高的井。

組合排砂工藝：采用多級(jí)舉升工具加防砂泵組合，即有抽油泵采油優(yōu)點(diǎn)，又有油管液注分段防砂卡功能。與多級(jí)舉升無(wú)泵采油工藝相比，大幅的減少舉升器數(shù)量降低了井下作業(yè)材料成本。

圖1 多級(jí)舉升器結(jié)構(gòu)示意圖

以泵深1500m、泵井57mm。液面135m為基礎(chǔ)，計(jì)算不同舉升桿柱和舉升器承受載荷對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表3。

表1 普通舉升桿柱最大載荷數(shù)據(jù)

表2 組合舉升桿柱承受最大載荷數(shù)據(jù)

表3 舉升器承受載荷數(shù)據(jù)

通過(guò)躍4-321 井下入多級(jí)舉升器后桿柱與活塞的最大載荷對(duì)比，光桿載荷計(jì)算至一致，但二級(jí)桿柱、三級(jí)桿柱載荷較普通機(jī)采采油相比減小，泵載荷大幅減小。通過(guò)計(jì)算舉升器載荷可以看出舉升器將液注載荷均勻分擔(dān)，第五至第八具舉升器連續(xù)接近泵下入，目的是最大可能承擔(dān)活塞以上液注壓力?；钊滦袝r(shí)游動(dòng)閥上無(wú)液注壓力，可以大幅度減小游動(dòng)閥開(kāi)啟壓力。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

躍4-321井前期為長(zhǎng)停井，為恢復(fù)老井生產(chǎn)潛力，2023年5月25日-6月5日封堵補(bǔ)孔作業(yè)起抽，排液3天至6月8日井卡，洗井解卡成功，至6月10日井卡，解卡時(shí)發(fā)現(xiàn)該井井液內(nèi)含大量泥漿及細(xì)粉砂，解卡后6月12日又出現(xiàn)井卡，決定返檢作業(yè)。

2023年6月25日返檢作業(yè)起出井內(nèi)管柱，自第25根油管以下管柱內(nèi)均為泥漿，下沖砂管柱，反洗井洗出大量泥漿及地層細(xì)粉砂，根據(jù)井內(nèi)情況和目前防砂手段無(wú)法對(duì)泥漿及細(xì)粉砂進(jìn)行有效治理，決定采取組合舉升排砂方式，通過(guò)組合優(yōu)化，6月28日起抽產(chǎn)出液為作業(yè)壓井液及少量泥砂，6月29日井口含水85%，井液內(nèi)含有泥砂，7月2日井內(nèi)含水下降至45%，含有少量泥砂，油井生產(chǎn)正常，至7月22日油井生產(chǎn)正常，該井排砂采油實(shí)驗(yàn)獲得成功。

躍Ⅱ854井2023年4月15日老井恢復(fù)封堵補(bǔ)孔，補(bǔ)孔后井口起壓轉(zhuǎn)自噴生產(chǎn)，日產(chǎn)液14.42m3，日產(chǎn)油5.69m3；4月23日砂堵，轉(zhuǎn)防砂作業(yè)，5月4日起抽，排液，5月8日井口不出液，停井，5月12日解卡檢泵恢復(fù)生產(chǎn)，后多次出現(xiàn)井卡，解卡，無(wú)法正常生產(chǎn)，6月23日井卡，27日恢復(fù)生產(chǎn)，29日見(jiàn)油，井液內(nèi)含少量地層砂，出現(xiàn)閥爾漏失現(xiàn)象，30日返檢作業(yè)，活塞內(nèi)有細(xì)地層砂，刮削沖砂至井底，7月4日完井起抽，至目前生產(chǎn)正常，取樣井液內(nèi)含0.3%左右地層砂。

因前期實(shí)驗(yàn)兩口井均獲得了較好的防砂卡效果，在后期的采油生產(chǎn)中針對(duì)井口出砂或經(jīng)常砂卡井陸續(xù)下入4口均生產(chǎn)正常。

6 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

與多級(jí)無(wú)泵采油工藝相比，采用舉升器與抽油泵結(jié)合方式大幅度減少了舉升器的數(shù)量，如多級(jí)無(wú)泵采油工藝1200m井深使用近40具，單井工具成本為12.4萬(wàn)元；而組合舉升1500m泵深只下8具；加抽油泵費(fèi)用為2.88萬(wàn)元。材料費(fèi)用大幅降低，更有利于推廣實(shí)施。