浅析油井冲砂新工艺的现场应用

郝利松

摘要：本文通过对漏失井几种清砂工艺：机械捞砂、暂堵剂堵漏冲砂、涂料砂堵漏冲砂、大排量冲砂以及氮气泡沫冲砂的应用进行比较，提出涂料砂堵漏冲砂是解决漏失井冲砂不返的最有效方法，值得推广应用，并提出有针对性的建议能较好的指导现场施工。

关键词：大排量；涂料砂；水力冲砂

1.油水井出砂原因、危害

随着油田的开发生产进入特高含水后期。大泵提液、电泵提液是油田稳产的重要措施之一。随着大排量的提液导致油水井的出砂问题越来越严重。油井出砂是指地层中的松散砂粒在生产压差的驱动下，随产出液流向井底。一部分被产出液携带至井口；另一部分直接沉积或由于密度差的作用重新沉积到井底，而造成井底积砂。

1.1造成油井出砂的原因

1.1.1内因---------砂岩油层地质条件

油层岩石的性质及单井控制范围内目的层应力分布状态是造成油井出砂主要原因，有以下几方面：油层岩石应力场的不均衡分布是造成岩石结构破坏的主要因素；2油层胶结类型、渗透率影响。

东营组、沙一段、沙二段，岩性从粉砂岩到砾状砂岩。胶结物含量少，碳酸盐含量低于1%，泥质含量为4%-6%。胶结类型以接触式、孔隙接触式为主，其次为支撑---接触式胶结，能形成良好储油孔隙。这种储层具有孔隙度大、渗透率高、砂岩胶结强度低，油层易出砂的特点。

1.1.2外因---------开采条件

油田注水可使储层中粘土膨胀分散、溶解，会随地层流体迁移从而使地层胶结力下降导致砂岩地层出砂；油水井工作制度不合理造成出砂。

大泵、电潜泵提液、水井喷水降压等会造成油层结构破坏，引起出砂。生产压差过大或采液速度过高时，地层中液体的渗流速度大。越靠近井壁，液体的渗流速度越大。具有很高流速的地层流体将对地层中的岩石产生巨大的冲刺力，加大地层流体对地层砂拽力，易引起油井出砂。

油田的长期开采，地层压力不断下降。地层中的原油脱气，导致原油粘度增大，使其对孔隙中的砂粒的携砂能力增加，引起油井运移出砂；过度酸化和重复压裂等油层改造措施破坏岩石结构会造成出砂。

1.2.油水井出砂的危害

1.2.1导致油气井产量下降甚至停产（砂埋生产层或砂卡活塞等）。

1.2.2出砂易造成井下设备的磨损。

砂子的主要成分为二氧化硅，其性能坚硬。在井下容易对抽油泵泵筒、活塞进行磨损，易引起泵效下降、产量降低。

1.2.3出砂易导致套管损坏，严重的将使油水井报废。

油层出砂致套管损坏有两方面的原因：长期出砂对射孔炮眼产生摩擦作用，使炮眼孔径变大，套管壁变薄，抗压强度降低致套管损坏；随地层出砂量不断增加，套管外地层空穴越来越大，大到一定程度往往会导致突发性地层坍塌，造成套管损坏，严重可导致油气井报废。

2.清砂方法及漏失井漏失原因

2.1清砂方法

对油水井的出砂必须采取积极措施及时清除积砂，才能保证油水井的正常生产。油田现场通常采用的水力冲砂、机械捞砂两种清砂方法。

2.2油井漏失严重原因

在进行水力冲砂施工过程中往往会遇到地层漏失严重（泵入液量>井筒容积的2倍）的情况。由于地层存在漏失，无法建立循环就不能将井筒内积砂及時的清理出井筒，达不到清砂的目的。分析地层漏失严重主要由以下两方面引起：

2.2.1地层能量降低幅度大导致油层静压压力值小

随着地层孔隙液体的不断采出，由于井网不完善、地层存在大孔道或注水层、采油层联通不好等原因造成注水达不到补充地层能量的要求，地层能量下降，油层部位的静压压力值变小。地层亏空比较严重的井大多都是电泵、大泵提液井，此类油井因采液强度大，并伴随出砂。

2.2.2沿射孔通道形成高导流能力的孔道

由于出砂，沿着射孔孔道出现缝隙。孔隙与缝隙相连，由原先渗流阻力大的径向流变为渗流阻力小的管流，导流能力增大几十倍至上百倍，致使冲砂液大量漏失。

3.漏失井清砂工艺

为达到清砂目的，对漏失严重油井常采用的清砂工艺有以下几种：

3.1机械捞砂（软捞砂、硬捞砂）

3.1.1原理

利用油管或钢丝绳将捞砂泵与沉砂管下入井内液面以下，探到砂面后。通过上提下放管柱或游动大钩带动捞砂泵进行抽吸，将井筒内液体与砂子抽入沉砂管内。砂子沉入沉砂管，液体从泵筒上部的筛管排入油套环空内。通过柱塞不停的往复运动，捞出井筒积砂。提出沉砂管与捞砂泵，即可将砂子带至地面，达到清砂目的。

3.1.2捞砂成功率低的原因：一是，井况原因导致（套管有缩径变形、弯曲、井斜斜度大等）；二是，捞砂泵自身原因（捞砂泵磨损、捞砂泵抽吸力小、捞砂笔尖结构等）三是，井筒内有异物（井内有电缆卡子、护罩、碎胶皮等落物）导致捞砂遇阻。

3.2暂堵剂堵漏冲砂

3.2.1原理

油溶性暂堵剂：油溶性暂堵剂由分散剂、油溶性树脂和其他特殊添加剂配制而成，利用油溶性树脂封堵大孔道，防止井筒液体向地层流失，油溶性树脂能够溶解于原油中，恢复地层渗透率。

水溶性暂堵剂：为微溶于水的化合物和无机盐类组成，并对表面进行处理。在常温下不溶于水或微溶于水，在地层温度下，可通过架桥、充填和变形等作用，在地层表面形成一条低渗透性的暂堵带，从而阻止入井流体的浸入和伤害。水溶性暂堵剂可被水逐渐溶解而自行解堵。

3.2.4暂堵剂堵漏冲砂无效的原因：一是，油层严重漏失，井筒周围地层孔喉半径变大，形成大型管状孔道，不利于暂堵剂的架桥、充填以形成有效地暂堵带，二是，由于受成本控制，对于漏失严重的井未采取应加大暂堵剂用量措施；三是，暂堵剂架桥颗粒尺寸未做相应的改变（孔喉半径变大，架桥颗粒尺寸也应相应变大。（架桥颗粒只有运移到离井筒地层远的位置适合架桥的缝隙处才能形成架桥、充填）。

3.3.涂料砂堵漏冲砂

3.3.1原理

涂料砂颗粒进入缝隙后架桥首先堵塞缝隙狭窄处或漏失方向变化处，当涂料砂颗粒在缝隙处架桥成功后，随着涂料砂的加入，涂料砂在缝隙内开始滞留、堆积，逐渐堆满缝隙，使缝隙转为“孔”，此时漏失有减缓现象。随涂料砂继续加入，开始在空洞内堆积、排列。当涂料砂堆满空洞时，使液体由原先的“管流”转变为“径向流”，地层漏失现象基本消失，随着涂料砂的逐渐加入，地面泵压会升高。此时停止加砂，建立起循环，通过冲砂液将井筒内沉砂携带出井筒，达到清砂目的。

3.3.2涂料砂粒径选择

根据：索西埃（Saucier）法则D50=（5-6）d50

D50一砾石粒度组成累积曲线上，累积重量50%对应的粒径；

d50一地层砂粒度组成累积曲线上，累积重量50%对应的粒径。

3.3.3涂料砂用量：G=AL

式中：G-加砂量，m3；

L-油层实射厚度，m；

A-每米油层加砂量，m3/m。

注：A 随油层性质、开采时间及产液量定。产液量》150m3，0.5-1.0吨/米；产液量《150m3，0.5吨/米。

3.3.4.2携砂液用量：V=G/a

式中：V-清水体积，m3；

G-加砂量，m3；

a-携砂比3%～5%。

3.4大排量冲砂工艺原理

通过加大进口排量（千型或采用双泵车）的方法，使进口液量远远大于地层漏失的液量重新建立起循环，通过冲砂液的循环将井筒内沉砂携带至地面，达到清砂的目的。

3.5氮气泡沫冲砂工艺原理

在冲砂液中充入氮气和发泡剂进行充分混合形成稳定的气液两相液流，气体在液体中经搅拌形成直径小的气泡，形成乳化状分散于液体中，稳定性比较好。同时密度小于冲砂液的密度。用于漏失井冲砂作业时，能起到降低冲砂液的漏失，形成循环。减少油层的污染，有效携带井底沉砂，减少冲砂作业时间的作用。

参考文献：

[1]连经社 张武威等著 胜坨油田采油工艺技术 中华石化出版社（2004）