Y型封隔陶粒充填防砂工艺研究与应用

李秀竹，闫惠兰，霍龙太

（中原油田分公司采油二厂，河南范县457532）

Y型封隔陶粒充填防砂工艺研究与应用

李秀竹，闫惠兰，霍龙太

（中原油田分公司采油二厂，河南范县457532）

随着致密砂岩油藏开发时间的延长，由于压裂作业等原因，油井出砂严重，采用常规的作业工艺已不能使油井正常生产。研制了陶粒充填防砂工艺和配套工具，以及低廉的携砂液体。选择某井进行试验，该工具能防止细粉砂、岩屑及固井水泥颗粒等进入井内，并且使油井正常生产。在12口井推广应用，使出砂、出岩屑的这类井恢复正常生产，效益良好。为保证濮城老油田出砂井的正常生产提供了一项新工艺。

陶粒充填；防砂；工艺

濮城油田多数区块虽然属于致密砂岩油藏，随着开发时间的推移，部分油井的水泥环松动脱落，加上压裂、酸化油层等改造措施，井筒外近井地带，原有砂岩骨架受到破损，造成油层套管外水泥碎屑、泥岩颗粒、油层砂粒进入井筒的情况不断加剧，加上在胶结较为疏松油藏中的出砂井，出砂井总量占比愈加明显，出砂井对区块产能的影响也更加突出［1］。应对出砂问题的方法有两种：一是在抽油泵尾管上加装普通的双层筛管；二是用防砂泵替代常规管式泵。这两种方法治标不治本；经常在极短时间内就会出现泵漏、砂卡及砂埋油层等情况。只能频繁地进行冲砂作业维持生产，单井生产成本，最后只能进行关停井。为提高区块的采收率，恢复井点，提高产量。结合井况特点，于201309进行了专题论证，研究出了一种适合濮城油田开发要求的一种陶粒充填防砂工艺。经过12口井的应用，全部取得成功，彻底解决了濮城油田出砂井防砂难题，为油田的开发提供了更加完善的配套工艺技术，取得了很好的经济效益。

1　主要配套工具的结构及工作原理

1.1Y型封隔填砂装置的结构

Y型封隔填砂装置主要由脱手部分、封隔部分、分流换向部分、锁紧部分、支撑部分、与内空心杆连接6部分组成。如图1。

图1　Y型封隔填砂装置结构

1.2工作原理

1） 坐封。将Y型封隔填砂装置内空心杆连接下部空心杆，下接头连接油管以及滤砂筛管，按要求下到设计位置，按Y221型封隔器的坐封方式坐封，上提油管1.2～1.5 m，下接头上行带动旋转轨道钉上行，从而带动扶正块、轨道壳体、卡瓦上行，旋转5～8圈，下放逐渐加压坐封，压开胶筒密封油套环形空间［2］。

2） 验封。通过反加压阀球堵住与空心杆连通的孔，实现验封；说明Y型封隔装置密封良好。

3） 充填。从油管里注入携陶粒的液体，液体通过分流头，流到封隔胶筒以下，然后继续顺着油套环空下行，流到绕丝筛管最下端。液体通过绕丝筛管进入，空心杆上返，通过分流头进到外连接内中心管环空，从分流器外壳的环空进入封隔装置胶筒上面的油套环空。同时，陶粒被滤到绕丝筛管外的套管环空中，并逐步沉淀，形成环形陶粒砂［2］柱。充填工作原理如图2，箭头的方向就是液流的走向。

4） 脱手。完成充填后，放管柱加压力100～120 k N，脱手部分剪钉剪断，上提油管自身悬重，根据管柱深度，正转管柱3～7圈，上提管柱，脱手上接头带着连接管、分流头、阀球、内空心杆、以及下面连接的所有空心杆，一起上行，脱手上接头与脱手外筒脱开，与上接头连接的部件全部起出，与脱手外筒连接的部件留到井下，完成陶粒充填工艺。

图2　陶粒充填原理

2　技术参数

总长度1 286 mm

最大外径112 mm（114 mm）

连接螺纹2UPTBG

内空心杆外径43 mm

内空心杆内径25 mm

起出空心杆Y型封隔装置最大通径48 mm

工作温度130℃

工作压差25 MPa

3　工艺配套的其他工具［4］

1） 皮碗封隔器。根据井的防砂情况配置相应尺寸的皮碗封隔器，公称尺寸有139.7 mm（5英寸）、101.6 mm（4英寸）两种。

2） 球座。连接在皮碗封隔器下面，可以实现分层防砂。

3） 空心杆。与Y型封隔填砂装置内空心杆连接。

4　模拟试验

把所有的工具加工、组装好后，下入试验井内，Y型封隔填砂装置下深1 500 m，下部带一根4 m长的绕丝筛管，到位后完成坐封、验封、注入水循环，一切正常后，配置搅拌高分子携砂液1 m3并加入1 L陶粒，砂比为1%，从油管内注入，液体从套管里返出，液体里没有陶粒，注入压力稳定在4.5 MPa；然后下放加压80～100 k N，上提管柱的正常悬重，正转3～5圈，上提管柱载荷正常，脱手正常顺利起出。

5　现场应用情况

5.1施工步骤

1） 按设计依次下入绕丝筛管、空心杆、Y型封隔装置（同时连接着绕丝筛管和空心杆），到位后根据管柱深度上提1.2～1.8 m，加压80～120 k N完成坐封。

2） 验封。从套管里加压10～15 MPa，油管不返水，说明封隔器密封完好。

3） 装井口，连流程，从油管里注入10 m3左右的循环清水。

4） 配置携砂液，加入10%陶粒砂，充分搅拌均匀。

5） 注入前置液1 m3，之后注入设计量的携砂液。

6） 拆井口，接短节下放管柱，正转3～5圈，上提脱手，起出上部管柱。

5.2应用情况

从2013年开始进行研究和设计，完成设计后进行组装，在濮3-361井进行试验，该井从201303吐砂、泥岩颗粒、固井水泥块，后经两次冲砂以及下入的防砂生产管柱，都不能正常生产，最后只好关井停产。20131115，该工艺在濮3361井上进行入井试验，入井施工前后管柱如图3，按照试验井内的步骤全部正常完成。实施完后，下泵正常生产，日产液13 t，产油1.5 t，至今仍正常生产，累计正常产油达到500多t。投入¥6万元左右成本，效益很大。第1口井实施成功后，对地面配套的配液池进行了改进，对工具也进行了系列化的加工改进，之后成功实施了12口井，恢复了12个井点，这些井点到目前为止已累计增油2 600多t，并且没有再出现砂卡、砂埋油层的情况，全部正常生产，彻底解决了采油井因损坏而出现的吐砂问题。

图3　陶粒充填前后管柱示意

6　结论

1） 研制了Y型封隔陶粒充填防砂工具，结构巧妙紧凑，同时实现封隔、陶粒充填、脱手3个功能，对致密砂岩油藏出砂油井具有很好的防砂效果。

2） 该工艺可以根据不同井况、套管尺寸选择73.0 mm（2英寸）、63.5 mm（2英寸）绕丝筛管［4］，也可以满足通径大于73mm套变井的防砂要求。

3） 设计的无接箍空心杆对73 mm（2英寸）和63.5 mm（2英寸）绕丝筛管通用，简化了施工工艺，节约材料费用。

4） 根据要实施陶粒充填的层位，可以通过配套的皮碗封隔器完成分层防砂。

5） 不论陶粒的直径大小，只要充填的厚度小于35 mm，即使在渗透率高的油层也不会影响到层的出液，所以适合深浅出砂的油井［5］。

6） 携砂胶液可以使漏失的油层实现暂堵，使该油层仍能够正常循环携砂，完成陶粒充填作业。

7） 需要取出充填时留在井下的工具，除套变井外，可以通过套铣打捞取出，实现下步地质开发的需要。

［1］邱锐，张士学，陈和平，等.新型胶筒循环充填防砂工具的设计与应用［J］.石油矿场机械，2008，37（7）：81-89.

［2］罗英俊，万仁溥.采油技术手册［M］.北京：石油工业出版社，2006：14901492.

［3］傅文伟，张吉江，王明冲.新型裸眼砾石充填工具在海上边际油田的应用［J］.石油矿场机械，2010，39（15）：46-49.

［4］蒋宝云，邓雄，梁政，等.盐家气田浅层防砂技术研究［J］.石油矿场机械，2010，39（5）：39-42.

［5］马建民，刘永红，李夯，等.可自适应膨胀防砂筛管结构设计及防砂机理研究［J］.石油矿场机械，2010，39（9）：1-4.

Development and Application of Ceramsite Packing Sand Control Technique

LI Xiuzhu，YAN Huilan，HUO Longtai
（No．2 Oil Production Plant，Zhongyuan Oilfield Company，Fanxian 457532，China）

In order to completely control debris resulted from loosing rock structure，existing particles in cementingring，and finesilty sand produced in producing formation，and resolve problem that the production wells can’t normally produce fluid and need repeated workover by adopting the common technique，the ceramsite packing sand control matching tool，device and cheaper sandcarrying fluid are developed.It is certified that the continuous producing period of the production wells is longer than that the common technique is applied，the effect of controlling finesilty sand，debris and particles is evident after this technique is tested and inspected in the testing wells.During more than one year，this technique is applied for more than ten production wells，which can effectively controls sand and debris.The result and economical benefit are obvious，so an advanced technique is developed to effectively control sand and debris for production wells in Pucheng mature oilfield.

ceramsite packing；sand control；technology

TE925.307

B

10.3969／j.issn.1001.3482.2015.11.018

1001-3482（2015）11-0073-04

2015-05-04

国家实用新型专利（ZL2014206767402）

李秀竹（1965），男，河南长垣人，高级工程师，长期从事采油作业新技术的研发与推广应用工作，Email：lixiuzhu1626＠163.com。