提高恶性漏失井冲砂治理成功率对策研究

孙玉龙

中国石化胜利油田分公司胜利采油厂 （山东 东营 257051）

中国石化胜坨油田 （以下简称胜坨油田）历经50年的开发，地层开采时间长、提液强度大，油层压降大，导致地层亏空严重，地层极易漏失。据统计2009～2011年，因地层漏失冲砂不返使用暂堵剂冲砂的井373井次，使用暂堵剂达7565m3，费用高达521.6万元，平均单井暂堵剂费用1.4万元/井次。冲砂漏失井呈逐年增加趋势。从表1中可以看出，冲砂漏失井逐年增加，并且使用暂堵剂冲砂的井逐年增加，但漏失井冲砂有效率偏低。

表1 2009～2011年油井冲砂情况统计表

1 油井恶性漏失的原因

1.1 地层能量降低幅度大

随着地层孔隙液体的不断采出，地层能量逐渐下降，当井筒净液柱压力高于地层压力时，井筒内液体就流向油层。地层亏空比较严重的井大多都是电泵、大泵提液井，这类井采液强度大，并伴随出砂。而胜坨油田电泵提液井冲砂存在漏失的情况占98%。

1.2 沿射孔通道形成高导流能力孔道

井筒内流体向地层中快速流入，造成泵车泵入流量远远小于漏失量的主要原因是地层内渗流状态发生了变化。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单项渗流方式，导流能力增大几十倍至上百倍[1-2]。

初期表现为径向流（图1），渗流面积小，渗流阻力大，此时发生漏失的情况概率较小。由于产层出砂等因素，在炮眼周围形成缝隙，相当扩大了射孔半径，增加了渗流面积，渗流阻力降低，因此地层往往在拟径向流（图2）形成时出现漏失严重的现象。

图1 射孔初期径向流示意图

图2 沿射孔炮眼形成渗流孔道示意图

1.3 暂堵剂在恶性漏失井效果差的原因

暂堵剂遏制漏失的办法是在流体中添加固体颗粒桥堵孔隙喉道。但是，油井提液生产后期，油层内岩石结构已经发生变化，孔喉半径变大，而目前的暂堵剂的颗粒尺寸并没有进行相应调整，因此，这些颗粒在地层没有形成大型漏失通道的情况下在运移到能够架桥的地方形成滤饼堵塞漏失孔道。恶性漏失井一般都是强采液井，在地层中早已形成大型管状孔道，这些管状孔道远远大于目前暂堵剂颗粒能够架桥的条件，若想能够实现暂堵目的，暂堵剂就必须流入到能够适合架桥的地层深处孔喉处才能架桥成功。因此，要想形成桥堵，必须使暂堵剂先充满管状漏失孔道，而这些漏失孔道亏空严重，就出现了单井用大剂量暂堵剂仍不能阻止漏失的现象。

2 恶性漏失井冲砂技术的选取[3]

2.1 涂料砂适合作为暂堵剂的条件

针对目前胜坨油田漏失井问题严重的现状及确定的地层出砂和岩石结构变化2个要因，根据“理想充填”理论和d90规则，胜坨油田暂堵剂颗粒d90=0.518mm，选取的颗粒粒径大小0.5～0.9mm的涂料砂作为恶性漏失井的桥堵材料是合适的。涂料砂是在石英砂表面涂敷的一层酚醛树脂胶粘剂，可以在油层条件下固结，既是胶结剂，又是支撑剂。在地层中，使用涂料砂单粒架桥，变缝为孔，如图3、4所示，逐级填充，最后胶结封口，使漏失流体渗流模式由原先的拟径向流变为径向流，从而使流体滤失大大改观。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的某处架桥成功后，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。

2.2 涂料砂主要技术参数

涂料砂的基本技术参数见表2，抗压强度随时间变化见图5。由图5可以看出，涂料砂的固化时间及固化强度完全满足现场施工要求。

图3 涂料砂在漏失孔道处桥堵示意图

图4 涂料砂在漏失孔道处桥堵示意图

图5 0.5～0.9mm涂料砂在温度60℃抗压强度-时间曲线

2.3 涂料砂暂堵冲砂工艺实施

涂料砂暂堵冲砂工艺均在恶性漏失井上实施，因此与非漏失井填砂方式有所区别，因为漏失严重无法建立循环。因此，在向井内注入涂料砂时，在套管一侧也必须进行注入，防止涂料砂在架桥成功后上返至油套环空引起涂料过多沉淀后卡管柱[4-5]。

1）涂料砂暂堵冲砂选井条件。①生产层进行过大泵提液或电泵强采的井冲砂；②口袋小下防砂管柱的井；③非生产层位吐砂的井。

2）涂料砂的用量。涂料砂用量取决于油井出砂量的多少，即油层亏空体积的大小，在涂料砂的充填过程中，除进入套管外的空腔，还有部分涂料砂落入井底。因此，涂料砂用量用下式计算:G=AL

式中:G 为加砂量，m3；L 为油层厚度，m；A 为每米油层加砂量，m3/m。

A随油层性质、油井开采时间长短而变化，一般投产一年内为0.2～0.5m3/m，一年以上0.5～2.5m3/m，现场施工时砂量可适当多准备一些。

3）施工过程。施工前对套管和施工管柱进行试压，套管试压8MPa，5min压降为0合格，油管试压30MPa合格。井口装2SFZ18-35半全封，下油管底带刮刀钻头至油层顶界20m，准备清水若干，700型水泥车接油管，上水管线接填砂漏斗，400型水泥车接套管。700型水泥车以0.4～0.5m3/min的排量向油管中注入清水，以2%～3%砂比向井内填砂；400型水泥车以0.3～0.4m3/min排量从套管注入。注入过程注意观察油管、套管压力。当油管压力升至10MPa时停止加砂，顶替至15MPa时油管停止注入，套管继续顶替注入，压力上升较快时可减小排量继续注入，至15MPa时停止注入关油套闸门扩散压力，压力扩散后可将油管上提至安全位置。关井侯凝72h后将管柱下放钻塞冲砂作业。

3 漏失井涂料砂暂堵冲砂的应用效果

3.1 恶性漏失井涂料砂暂堵冲砂成功率高

2012～2013年应用涂料砂暂堵冲砂工艺技术303口，成功287口，成功率93.1%。其中漏失井冲砂225口，成功210口，成功率93.3%。漏失井填涂料砂打塞5口，成功率80%。封漏失层3口全部成功；小口袋防砂井涂料砂封口下管柱2口全部成功。

3.2 取得的经济效益与社会效益

1）经济效益。减少单井多次冲砂，以平均每口井减少1次冲砂施工计算减少70井次冲砂施工，节约冲砂费用:1.2万元/井次×287井次=344.4万元。

以单井暂堵剂费用1.4万元计算:节约暂堵剂费用:1.4万元×303井=424.2万元；

扣除涂料砂费用:702t×2500元/t=175万元；

填涂料砂及冲砂费用:1.5万元/井次×303井次=454.5万元；

经济效益:344.4+424.2-175-454.5=139.1万元。

2）社会效益。应用涂料砂暂堵冲砂能够提高恶性漏失井冲砂成功率，减少多次冲砂，规避了由于漏失造成的工程事故风险，大大减少工人劳动强度。

4 结论

1）依据颗粒堆积效率的最大值原理所提出的理想充填理论对提高恶性漏失井的暂堵效果具有指导意义，堆积效率越高，越有利于在漏失地层建立起桥堵，从而提高暂堵成功率。

2）涂料砂在恶性漏失地层缝隙中单粒架桥，变缝为孔，逐级填充，最后胶结封口，使漏失流体渗流模式由原先的管流变为径向流，从而使流体滤失大大改观，从而能够达到减缓或阻止地层漏失的目的，保障下步施工顺利进行。

3）随着胜坨油田开发生产，地层能量亏空严重，地层漏失井将越来越多，涂料砂暂堵冲砂工艺具有广阔的应用前景。

[1]张勇,张忠华,张正军.双级反循环连续冲砂工艺技术研究[J].石油机械，2011,39(1):37-39.

[2]杜丙国.严重漏失井井筒清砂工艺的研究与应用[J].钻采工艺，2007,30(2):79-82.

[3]刘扬,郑刚,朱国亮,等.漏失井冲砂工艺管柱研究与现场试验[J].石油机械，2008,36(10):65-66.

[4]屈艳飞,孙雨,程世伟,等.低压漏失井捞砂技术研究与应用[J].石油钻采工艺，2011,33(6):22-25

[5]肖红伟,贺永祥,畅玉兵,等.低压漏失井混气水作业技术研究及应用[J].内蒙古石油化工，2008(16):101-103.