江汉油区出砂油井治理技术研究

杨 君，龚 兵，张建国，刘 影

（中国石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北 潜江433123）

江汉油区出砂油井治理技术研究

杨 君，龚 兵，张建国，刘 影

（中国石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北 潜江433123）

经过40年的开发，江汉油区地层出砂越来越严重，致使作业维护井次逐年上升，严重影响了油井的正常生产。根据江汉油区出砂储层地质特征和出砂井生产现状，有针对性地开展出砂井井筒清砂和携砂举升采油技术研究或矿场试验，使出砂井治理收到了一定效果，缓解了地层出砂对油井生产的影响，为进一步开展出砂油井治理指明了主攻技术方向。

出砂治理；防砂泵；沉砂管柱；井筒清砂

江汉油区经过40多年的注水开发，油井含水逐年上升，并随着开发的进一步深入，地层压力逐年下降。放大压差生产，地层出砂越来越严重，导致维护作业工作量不断上升，甚至砂埋油层，造成油井停产。这不仅增加了油井维护生产成本，还严重影响了油井正常生产。因此，本文根据出砂井治理技术的应用，分析目前出砂井状况，总结出砂井治理过程中的成功做法，并根据目前生产中存在的技术难题，确定主攻研究方向，力求为提高出砂油井管理水平提供技术保障。

1 江汉油区出砂现状

截至2009年12月江汉油区出砂油井376口，占开井数40．3%，出砂油井产量占油区产量30．5%，出砂油井分布在西区、王南、周矶等25个区块。出砂地层主要集中在潜34、43油组，新下1、下3油组，油藏埋深2205m～3530m，属中低渗透高矿化度油藏。出砂室内化验检测表明，细粉砂占总砂量的83%以上，其粒径为0．0039mm～0．062mm，其次为粒径＜0．0039mm的粘土，占10%左右（见表1）。

表1 碎屑岩粒度检测表

化验检测表明，大多数油井的砂粒径为0．0039mm～0．06mm，大部分属细粉砂，细粉砂在井筒内多以悬浮砂、油泥的形式存在。统计发现油井出砂导致油井泵漏、活塞断、砂卡堵维护井次逐年上升，油井出砂严重影响油井的正常生产。具体表现在三个方面：①油井出砂导致维护性作业成本增加。②油井出砂造成油井停产作业，降低采油生产时率，严重影响油井正常生产。③油井出砂导致油井管理指标下降。

2 出砂井治理技术对策

江汉油区出砂油藏类型、地质特征、出砂粒径不同于疏松砂岩稠油油藏，在借鉴疏松砂岩稠油油藏出砂防治经验同时，结合江汉油区油井出砂的具体情况，采用江汉油区井筒清砂技术和携砂采油配套技术应用，对出砂油井进行综合治理，可以缓解地层出砂对油井生产影响。

2．1 井筒清砂技术

（1）活性水冲砂技术：水力冲砂是通过冲管向井底注入高速度流体冲散井筒积砂，由循环上返的液体将砂粒带到地面，以清除井筒积砂的工艺措施。由于采用水作冲砂液，冲砂成本低，工艺操作简单，这是目前在江汉油区应用最为广泛的清砂方法。

作业时采用清水或活性水反冲砂，一是对井筒的地层砂清除后保持足够的沉砂空间。部分油井冲砂后，油井免修期明显延长。如马50斜2－5、马50斜2－2、马50斜3－6等井冲砂后，平均免修期从96天延长到210天，延长了114天。二是对砂埋油层的油井，清除积砂后油井恢复生产，如王76斜－7、黄36斜－1、周8斜－7等井砂埋油层后，油井产量下降，活性水冲砂后恢复正常生产。

值得注意的是当地层压力远低于静水柱压力时，冲砂液会大量进入地层，污染油层，同时地层负压。冲砂时粉砂进入油层，导致细粉砂返排不彻底，易出现泵漏或砂堵返工作业，增加维护性作业成本。

（2）捞砂泵捞砂技术：针对水力冲砂技术在负压油井的局限性，我们现场采用捞砂泵捞砂技术。捞砂泵是根据抽油泵的工作原理，用通井机作动力。抽砂泵上部油管相当于柱塞的传动轴，下部油管作存砂口袋，将砂铲接在油管底部，根据砂柱高度，决定砂铲与抽砂泵之间连接油管长度，通过上下提放油管，将砂子抽到存砂管里，完成抽砂作业。目前，江汉油区捞砂泵的捞砂深度在2000米以内，捞砂量在0．1m3～0．15m3，以马王庙油田应用最多，年捞砂10井次，通过井筒捞砂后，降低出砂引起的维护性作业5井次。

捞砂泵捞砂技术不需要外来冲砂液，对油层污染小，但存在一次捞砂量少、井深时起下钻时间长、捞砂效率低、成本高等缺点。

2．2 携砂举升采油配套技术利用

在携砂举升采油技术方面，主要从防砂泵入手，积极采用常规抽油泵防砂工艺配套技术，减少出砂井抽油泵失效井次。

2．2．1 防砂泵的开发与应用

（1）倒置式防砂泵：倒置式防砂泵采用短泵筒、长柱塞及泵下沉砂、侧向进油结构。当抽油泵工作和停抽时，柱塞上部上出油阀一段始终不进入泵筒，使沉砂不能进入泵筒内或在泵筒口部沉积，而是通过沉砂通道沉入到抽油泵下端所接沉砂管中，从而有效地防止了砂卡和砂埋现象的发生，由于其侧向进油，尾管沉砂的结构，适应在不掺水出砂油井。

（2）掺水防砂泵：可挂尾管式防砂泵针对部分出砂井需要掺水解盐的特点，在倒置式防砂泵的基础上自行开发研制，其技术特点是抽油泵既有沉砂通道，又可以悬挂一定数量的掺水尾管。

（3）小外圆防砂泵：小外圆防砂泵是针对套管变形、斜度较大的掺水或不掺水油井，采用长柱塞和泵外腔沉砂的结构，其最大泵筒外径为Φ89mm。由于受结构限制，沉砂量远小于倒置式防砂泵和掺水防砂泵。

根据各种规格防砂泵适应性，目前配套下井的防砂泵297台，其中小外圆242台，占81．5%，小外圆防砂泵既适应目前我们开采的掺水油井，又适应井况复杂的油井。

2．2．2 抽油泵的改进技术

（1）抽油泵上罩改进：为了避免油井出砂导致上阀尔罩断维护作业，一是上阀球下移，增加出油窗壁厚，在不影响出油窗过流面积的情况下，把窗口处壁厚加厚1mm，通过用SolidWorks Simulation有限元分析软件模拟出油窗的现场拉伸试验，计算得到出油窗加厚后较之加厚前强度提高约13．1%。由于上凡尔罩出油窗壁厚增加后，螺纹根部退刀槽处应力集中导致出现的新的薄弱环节，我们取消了螺纹处的退刀槽结构，通过应力分析和计算，改进后的凡尔罩螺纹根部强度较之以前显著提高了44．5%（见图1）。

图1 抽油泵上罩改进对比图

（2）抽油泵间隙调整：通过增大泵筒与柱塞之间间隙，使砂粒自由通过泵筒与柱塞间隙，达到防止砂卡的目的，为了保证大间隙状况下的密封，采用了长柱塞、长泵筒结构，增加了密封段长度。

2009年，将抽油泵的配合间隙由25μm增加到88μm。从抽油泵下井前后生产情况对比来看，平均泵效稳定在49．8%。现场应用后，同比活塞砂卡井次降低6井次。

3 沉砂工具的现场应用

（1）沉砂固定阀：通过在普通抽油泵固定阀的上部安装沉砂装置，改变液体流向，使砂粒沉降在泵筒内，能够减少砂及其它脏物对抽油泵的影响。沉砂固定阀投入现场14口井上试验，其中5口井因为其它原因检泵，未见沉砂装置异常，6口井生产正常，出砂导致砂堵维护性作业有3井次，沉砂固定起到一定的沉砂作用。

（2）旋流式井下沉砂器：旋流式井下沉砂器主要由上接头、二级滤砂管、筒体、中间接头、造旋臂、选流体及下接头等组成。其工作原理是根据井液中固液密度不同，通过造旋臂造旋分离出砂粒，将砂沉入配套的尾管内。在总4和老1－5－7等出细粉砂严重的油井采用旋流式沉砂器，其中总4井免修期延长116天，目前这两口井生产正常。

4 总结及建议

（1）江汉油区出砂井适应“携、沉、清”的综合治理思路，通过开展油井出砂治理技术研究与现场试验，一方面减轻了油井出砂对油井生产的影响，另一方面在油井出砂治理上取得了宝贵的经验，为进一步开展出砂油井治理提供了依据。

（2）针对目前清砂工艺不能满足低压油井清砂要求，一是针对活性水冲砂液无返排、冲砂失败问题，优选携砂能力强、易返排的泡沫液，开展泡沫流体冲砂技术研究与试验，解决了低压油井冲砂技术难题。二是针对目前捞砂井身受限、捞砂少等问题，依靠自身技术力量，设计新型深井捞砂泵，适应低压深井机械捞砂需要。

（3）针对低液深抽油井抽油泵失效技术难题，在出砂携砂举升采油方式评价基础上，开展携砂举升抽油泵、泵下沉挡砂管柱、抽油泵防断等携砂举升配套技术的研究与试验，进一步减少低液深抽出砂井抽油泵失效井次。

［1］王鸿勋，张琪主编．采油工艺原理［M］．北京：石油工业出版社，1990．

［2］刘伟，董胜祥等．泡沫洗井工艺的研究及应用［J］．钻采工艺，2002，（07）．

［3］徐涛，段秋红等．自动旋流分离沉砂器的研制［J］．石油矿场机械，2008，37（11）．

On Treating Sand－Flowed Wells in Jianghan Oil Field

YANG Jun，GONG Bing，ZHANG Jian－guo，LIU Ying

（Jianghan Oil Production Plant of Jianghan Oilfield，SINOPEC，Qianjiang Hubei 433123，China）

Four decades of exploration has exposed the stratum of Jianghan Oil Field to increasingly severe sand flows which results in more times of well maintenance each year，seriously undermining the regular oil production．This paper demonstrates the studies and infield experiments of sand removal of sand well shafts and lifting by sand carrying techniques according to the geological features of sand production reservoirs and the production status of wells plagued by sand production in Jianghan．The results show that adopting those techniques has achieved some improvement in sand control and mitigate sand flows＇impact on oil production，throwing light on future technique development for sand flow wells treatment．

Sand Control；Sand Control Pump；Sand Setting Column；Shaft Cleansing

TE358＋．1

B

1009—301X（2012）01—0020—02

2011－09－10

杨君（1981－），女，大学，工程师，主要从事石油工程科技管理工作。

［责任编辑 王惠芬］