礫石充填技術(shù)在氣井防砂中的研究與應(yīng)用

1、礫石充填技術(shù)在氣井防砂中的研究與應(yīng)用摘要：氣井生產(chǎn)過程中因氣體流速快，攜砂能力強(qiáng)，沖 擊力大，常規(guī)防砂措施在強(qiáng)度上很難達(dá)到氣井防砂要求，氣 井防砂一直是防砂技術(shù)領(lǐng)域的難題。通過對高壓礫石充填防 砂技術(shù)進(jìn)行研究并對配套工具進(jìn)行改進(jìn)，使其適用于氣井防 砂，現(xiàn)場應(yīng)用良好。關(guān)鍵詞：氣井防砂；礫石充填；研究與應(yīng)用、八 、-刖言氣井防砂由于工藝復(fù)雜、施工難度大一直沒有突破性進(jìn)展，嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)，是制約油氣藏開發(fā)速度的難 題之一。油井出砂及泥漿常常造成油井近井地帶堵塞、污染，造成油層滲透率下降，同時(shí)大量地層砂堆積在井筒內(nèi)會砂埋 生產(chǎn)管柱；對于氣井，產(chǎn)出氣中攜帶的砂粒以高速沖擊生產(chǎn) 管柱和地面設(shè)備，會

2、加速設(shè)備的磨損，甚至發(fā)生事故，影響 正常生產(chǎn)。目前現(xiàn)場應(yīng)用的防砂工藝主要有機(jī)械防砂和化學(xué)防砂。機(jī)械防砂技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中存在的主要問題是：受措施井井 況制約，套壞及套管變形井將無法實(shí)施該類措施；八、九十 年代流行的可撈式繞絲篩管防砂技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中，施工工 藝復(fù)雜，防砂失效后實(shí)際打撈困難，現(xiàn)場實(shí)施后大部分井需 上大修才能撈出防砂管柱，甚至造成油井報(bào)廢，逐漸不為工 程技術(shù)人員所采用；人工井壁防砂技術(shù)對于解決油水井出砂 問題效果很好，但由于人工井壁膠結(jié)強(qiáng)度低，不能耐高產(chǎn)氣 量氣體的沖刷，因此還不能將其作為氣井防砂的唯一措施。 針對上述問題，研究并應(yīng)用了新型礫石充填技術(shù)。1 氣井礫石充填技術(shù) 將壓裂技

3、術(shù)、防砂技術(shù)及高壓水射流解堵技術(shù)有機(jī)的結(jié) 合起來，形成一個(gè)全方位復(fù)合型油水井措施，既可以起到防 砂與解堵作用，又有一定的壓裂改造產(chǎn)層的效果，是解決出 砂及地層堵塞的有效措施之一。1.1 工藝管柱 該技術(shù)施工工藝管柱主要由繞絲篩管或割縫篩管、封隔 高壓充填裝置、扶正器及其它配套工具組成。1.2 技術(shù)原理 施工時(shí)，封隔高壓充填管柱下至預(yù)定位置座封后，打開 充填通道，地面泵提供高壓攜砂流體，經(jīng)油管、封隔高壓充 填工具進(jìn)入地層充填壓實(shí)后，充填砂繼續(xù)在油套環(huán)空及近井 空洞沉積壓實(shí)，形成高效能的擋砂屏障。對于堵塞嚴(yán)重的防 砂井，高壓充填能壓開油氣層， 并能在近井地帶形成高滲帶。 填砂完成后，泵入洗井液體，

4、不動管柱反洗井，將油管內(nèi)的 砂子洗到地面， 上提管柱正轉(zhuǎn)倒扣丟手， 充填通道自動關(guān)閉， 上提中心管，完成封隔高壓充填防砂工藝。該技術(shù)結(jié)合所開發(fā)的軟件，針對油層物性對填砂粒徑、砂量等施工參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)防砂施工過程中的參 數(shù)采集、數(shù)據(jù)擬合與動態(tài)監(jiān)測，可提高綜合防砂效果、延長 防砂有效期。2.3、施工工藝研究2.3.1 防砂充填礫石直徑及篩管縫寬設(shè)計(jì)根據(jù)氣井出砂特點(diǎn)，選用繞絲篩管做為井下?lián)跎捌琳希?根據(jù)普遍應(yīng)用saucier理論，充填砂粒度中值為地層砂的56 倍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室砂樣庫提供的砂樣篩分結(jié)果，興隆臺采油 廠出砂油井粒徑中值在 0.15mm 左右，取地層粒度中值為 0.15mm ,礫石

5、粒徑尺寸 d礫石=0.15 x 5=0.75mm ,篩管尺寸： 8 =1/3 x d 礫石=0.25mm。2.3.2 施工排量的設(shè)計(jì)為了確保施工過程中充填砂能夠有效進(jìn)入地層，施工排 量應(yīng)確保在炮眼附近攜砂液的流速大于充填砂進(jìn)入炮眼攜 砂液的最小流速 Vc,為保證有更大的充填半徑，防止填砂過 程中過早脫砂，現(xiàn)場一般選擇 1.72.1m3/min 的填砂排量。2.3.3 充填砂量計(jì)算 設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)氣井滲透率、孔隙度、出砂嚴(yán)重程度等，一般按每米氣層 1.21.5 m3 的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)砂量。2.3.3 現(xiàn)場施工步驟（1）填砂施工： 通井至人工井底，并循環(huán)洗井至出口干凈。 下封隔高壓充填裝置： 下井前檢查裝置

6、， 確保無損壞， 在下接頭處連接好繞絲篩管、沖管等，上接頭連接好油管。 裝井口：裝全上緊全套 350型高壓滑動井口。 座封：組合工具下到預(yù)定位置后， 用清水正洗井12 周，記錄此時(shí)懸重，從油管內(nèi)投入鋼球一只，待 20 分鐘后 用水泥車小排量座封，座封壓力與穩(wěn)定時(shí)間按以下程序操作： 開啟充填通道：繼續(xù)升壓至壓力突降為零，此時(shí)球座 打下，座封完成，充填通道開啟。 正充填： 反洗井：從套管內(nèi)泵入清潔液體，洗出油管內(nèi)多余的 礫石，洗凈為止。 丟手：充填完成后，上提管柱至原負(fù)荷，正轉(zhuǎn)油管1525 圈倒扣丟手，確認(rèn)倒開后上提管柱，充填通道自動關(guān)閉。2）下生產(chǎn)管柱至設(shè)計(jì)深度，氮?dú)鈿馀e誘噴投產(chǎn)。3、技術(shù)特點(diǎn)

7、（1）礫石填充于炮眼及近井地帶的虧空外，與其它防 砂方法相比較，對防砂井的產(chǎn)能影響小。（ 2）防砂有效期達(dá)到 35 年甚至更長。（3）人工礫石在篩管周圍、地層虧空部位、裂縫中形 成連續(xù)的、高滲透性的有一定壓實(shí)強(qiáng)度的人工砂橋，可以有 效的控制細(xì)粉砂向井筒方向的運(yùn)移，防止近井地帶堵塞，保持油井正常生產(chǎn)（ 4）可以減少壓裂液對地層的污染。壓裂結(jié)束后，填 砂工具液流轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，油井即可進(jìn)行壓裂液放噴反排，最 大限度地縮短壓裂液在地層的浸泡時(shí)間，減少地層污染。（ 5）能有效地保護(hù)套管。壓裂充填防砂后，油井出砂 得到有效控制，可以減少因地層出砂造成地層虧空，地應(yīng)力 不均對套管造成的損壞。（ 6）管內(nèi)沖砂作

8、業(yè)方便。由于填砂工具篩管通徑大， 為管內(nèi)沖砂作業(yè)帶來方便。4、現(xiàn)場應(yīng)用情況4.1 應(yīng)用效果氣井礫石充填防砂技術(shù)中已成功實(shí)施 12 口井，全部正 常生產(chǎn)，取得了良好的措施效果。4.2 典型井例興 43 井砂質(zhì)以粉砂為主泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較疏松。該井 調(diào)層后就因出砂嚴(yán)重，地層砂堵塞管線、刺壞氣嘴而被迫關(guān) 井。 2003年 12月實(shí)施人工井壁防砂。但單純由樹脂砂形成 的人工井壁防砂強(qiáng)度不夠，還無法完全有效地阻擋氣井出砂， 防砂后氣井仍然出砂，無效防砂，后于 2004 年 6 月 14 日應(yīng) 用高壓礫石充填篩管防砂技術(shù)進(jìn)行防砂，擠入0.450.9mm石英砂4.5m3。實(shí)施后實(shí)施后取得了良好的防砂效果，初期 日產(chǎn)氣 17000 方，目前日產(chǎn)氣仍穩(wěn)定在 10000 方以上，檢查 油嘴未見刺壞和出砂現(xiàn)象。截止到 11 月 30 日，已累計(jì)增氣150.94 X 104 m3。5 結(jié)論（ 1 ）隔高?撼涮罘郎凹際跏欽攵雜推 ?井防砂作業(yè)常規(guī)工 藝上的缺陷，集各種常規(guī)防砂方法之優(yōu)點(diǎn)和壓裂工藝技術(shù)原 理為一體而在國內(nèi)首創(chuàng)的一項(xiàng)新型技術(shù)，適用于產(chǎn)氣量高的 氣井。（ 2）高壓礫石充填篩管防砂技術(shù)其防砂強(qiáng)度完全能夠 達(dá)到氣井防砂要