防砂治理技术在油井提液增效中的应用

朱益飞（胜利油田孤东采油厂）

防砂治理技术在油井提液增效中的应用

朱益飞（胜利油田孤东采油厂）

孤东油田是国内著名的出砂油田，主力油层馆陶组含油层系形成于上第三纪的河流沉积，其埋藏浅，泥质含量高，胶结疏松及油稠等因素造成了油层出砂严重。针对孤东油田传统防砂工艺技术中存在的充填压实差、易刺坏绕丝、砂卡管柱等问题，提出了改进绕丝充填地面工艺、引进绕丝高压充填工艺、大修工艺技术引入到小修作业和不同采油工艺井采用不同防砂工艺技术等四项油水井防砂治理措施，实践证明，这些治理措施均取得显著效果，具有良好的推广应用价值。

油井；绕丝充填；防砂；提液；降耗；增效

孤东油田是国内著名的出砂油田，主力油层馆陶组含油层系形成于上第三纪的河流沉积，其埋藏浅，泥质含量高，胶结疏松及油稠等因素造成了油层出砂严重，经过20多年的开采，砂害愈来愈严重[1]。浅层出砂油藏所占比重越来越大、传统防砂措施效率降低、侧钻井地层出砂后易砂埋油层。随着开发时间的延长，孤东采油厂复杂断块油藏面临的出砂问题日益突出。在孤东油田70%的油水井不经过防砂就会砂卡，不经过防砂原油就深藏在地下沉睡，不经过防砂所有难采的区块就无法开采，不经过防砂产量自然递减的状态就无法缓解[2]。油井防砂治理已成为油田实现节能降耗和提高油井系统运行效率的重要手段。为此，在深入研究油藏出砂机理的基础上，强化油水井防砂工艺技术的研究与应用，针对不同油藏分类采取针对性油田防砂措施，提高了油水井防砂成功率，取得了良好的油井防砂提液降耗增效效果。

1 传统防砂工艺存在的问题

孤东油田自引入油水井传统绕丝砾石充填防砂工艺以来，先后在100余口井上实施，取得了较好的效果，但是也存在一定的问题。传统的绕丝地面充填工艺有两种：使用高黏度携砂液将充填砂配好一次顶入，多余充填砂需用水泥车配合反洗至地面，因一次配置充填砂量有限，对长井段多层井需充填砂量大时，就无法施工，另外施工用车为进口设备，成本高，出现问题后维修难度大，后因设备无法修复而停用；使用大型防砂车组进行充填，这种方法虽然加砂量不受限制，但因排量大，易造成充填压实差，并易刺坏绕丝，多余充填砂需用水泥车配合反洗至地面，费用较高。

同时，随着孤东油田的高速开发，油层出砂愈来严重，大量的机械防砂方法和化学防砂方法也应用在孤东油田，每年处理事故井就有近200多口，这样就出现了大量小修作业处理难度大的砂卡管柱、拔防砂管柱等井下事故，使小修转大修率维持在较高的水平。小修作业处理井下事故工艺差，配套不完善，这种现状不能适应生产的需要。

2 治理措施

针对油水井防砂工艺技术中存在的问题，开展技术创新，提出改进技术措施。

2.1 改进绕丝充填地面工艺

采取的主要技术措施是用单台400型水泥车，在上水管线端连接自动混砂装置来实现单车绕丝砾石充填工艺。经多年的实践证明，该工艺方法简单，在排量小于300 L/min时能正常施工，携砂比易于控制，充填压实性好，成功率高，自动混砂装置加工简便费用低，反洗井不需再增加车辆，同时也可实现限压充填。

2.2 引进绕丝高压充填工艺

该项工艺的施工基本原理就是在井筒一定半径范围内形成密实的高渗透带，弥补地层亏空，提高近井地带地层的渗透率，增加导油能力，降低生产压差，缓解或制止地层出砂，并且形成以砾石阻挡地层砂，以绕丝管阻挡砾石的二级挡砂屏障，达到良好的防砂目的。另外，在施工时，携砂液排量高，流速大，可有效地解除近井地带的地层堵塞，达到油井增加产量的目的。其次，挤入地层的大量砾石，在弥补地层亏空的同时，也缓解了地层能量的损失，减少了套管受到的轴向压力，间接保护了套管不受损伤。

绕丝高压充填工艺技术在孤东油田推广应用后，成为油田开发中后期的主导防砂工艺技术。该技术与常规防砂技术相比，具有缩短防砂时间、提高防砂有效率、延长防砂有效期、增加油井产量等特点，有效地满足了疏松砂岩油藏开采的需求，具有广阔的应用推广前景。

2.3 大修工艺技术应用到小修作业

为提高小修井下事故处理能力，通过不断探索，孤东油田逐渐把大修工艺技术引入到小修作业中，通过吸收消化，配套完善，形成了适用于小修作业复杂井下事故处理工艺技术。解决了小修作业处理难度大的砂卡管柱、拔防砂管柱等井下事故，提高了油水井作业成功率，减少了油水井小修转大修率。

2.4 不同采油工艺井采用不同防砂工艺技术

针对不同油藏的砂卡推广应用了喷砂射孔、分层防砂工具、封上采下高充工具、井下振荡解堵器、HY化学防砂、稠抽泵等20多项防砂新工艺、新技术[3]。近年来，孤东油田在现有防砂技术的基础上，逐步形成了针对直井或井斜小于45°的井高压挤压充填防砂、大排量小型压裂防砂、长井段复合防砂、封口挤压充填防砂、限压挤压循环充填防砂等防砂技术，大跨度夹层、大斜度或水平井的逆向充填高压挤压充填防砂技术，积累了丰富的现场施工经验和事故处理能力，能根据不同类型的防砂施工要求采用不同的防砂技术，以达到最有效的防砂效果。

2.4.1 水平井防砂工艺技术

水平井防砂堵水技术要求高，施工难度大[4]。该项技术原理是依据水平井充填理论，通过研发大通径充填工具、抗堵塞的水平井充填复合绕丝筛管以及压差式分级充填阻流装置，形成水平井砾石充填一体化工艺管柱，研发出中高黏胀塑型携砂液体系携带的低密度支撑剂，形成多级挡砂屏障，最终达到防砂增油的综合效果。该项技术较好地解决了高泥质、粉细砂、稠油疏松砂岩油藏水平井防砂的难题。

水平井防砂工艺技术的四项关键技术分别是开发出专用工具（水平井循环充填和挤压充填工具具有良好的水平段座封、丢手、充填转换的功能，复合绕丝筛管可实现抗堵塞高精度挡砂，压差式分级充填阻流装置可实现长井段水平井分段连续充填的功能）；研发出具有黏度可调、携砂能力强、低残渣低伤害等特点的SPF-1型水平井携砂液体系；研究筛选出DM-1型低密度充填支撑剂，其具有密度低、圆球度好、强度高、充填率高等性能特点；建立了水平井砾石充填数学模型，应用泡沫负压返排技术和井筒碎屑强磁清理技术，形成适应于水平井分段连续循环（挤压）充填施工工艺。

该项技术将水平井技术、防砂技术及砾石充填技术有机结合起来，一次可完成打桥塞、充填、下生产封隔器三种工序，形成一个全方位复合型油水井措施，既可以起到防砂作用，又有一定的增油效果，代表着目前油水井防砂工艺措施领域的尖端水平，并从常温稀油井防砂推广到高温稠油井防砂，成为解决油田开发中后期出砂严重及稠油油藏出砂问题的有效措施之一。

2.4.2 稠油注汽防砂工艺技术

该技术针对注汽高压油井，做好高饱和地层填砂改造降压，优化防砂施工参数和材料投入。高饱和地层填砂油层改造范围比气举、酸化、混排等工艺更深、更远，是较为有效的注汽降压措施。但防砂材料成本投入相对较高，根据单井差异，科学经济优化防砂施工设备和携砂液量是控制成本的关键。同时，针对多轮次注汽防砂降本工艺，做好单元示范引领，突出整体降耗增效。

2.4.3 后续水驱防砂工艺技术

该技术为高渗滤防砂工艺技术。随着孤东油田的深入开发，目前，后续水驱单元油井综合含水不断上升，确保合理的生产液量才能保证高效开发。防砂工艺优化是保证油井提液的最后一道屏障。针对目前油井防砂后产能迅速下降的情况，孤东采油厂工艺技术人员分析近井地带可能存在堵塞，采用先排后填再防砂的高渗滤防砂技术工艺。

3 实施效果

1）提高油水井防砂作业成功率。绕丝充填地面工艺的改进，解决了改进前采用大型施工车组存在的施工排量大、施工难度大、加砂比难以控制、施工成功率低、施工费用高等问题，提高了油水井作业成功率。

绕丝高压充填工艺，不仅提高作业成功率，而且成为油田防砂主导工艺。通过完善和改进操作方法及工艺参数，例如下绕口袋的限制、油管试压标准的提高、优化加砂比、防止地层砂子反吐、座封时上提一定高度管柱防止倒不开扣等工艺和参数的改进，使这项工艺得到了进一步完善，使其在孤东油田得到了广泛应用。几年来共计实施5000多口井，作业成功率达98.1%，成为孤东油田防砂的主导工艺。

2）降低了油水井小修转大修率。采取大修作业技术应用到小修作业中，增强了小修技术能力，解决了小修作业井的技术难题，避免了小修作业处理难度大的砂卡管柱、拔防砂管柱等井下事故，减少了油水井小修转大修率。

3）不同采油工艺井采用不同防砂工艺技术，低效井提液增效效果明显。孤东GD9P18井投产中，针对筛管水平井水平段常规酸洗工艺冲洗效率低，采用全井段泡沫射流酸洗工艺，实现水平筛管均匀泥饼冲洗解堵，改善水平井段筛管渗流，均衡产液剖面，投产后日产液量22.2 m3，日产油10.5 t。KD18-P2井应用水平井管内砾石充填防砂技术，平均日产油18.4 t，含砂小于0.01%，实施水平井井段258.38 m，防砂一次成功率达100%，防砂有效期达2年以上。在HLKD642P43井先后试验了动静态井温测试对比技术，找出出水井段，试验了强弱结合的高温凝胶堵水、优化段塞设计和注入参数，有效封堵出水井段，完成各项设计注入指标。措施后，日产液44.6 m3，日产油4.8 t，含水89.1%，累计增油144.6 t。该技术已应用水平井防砂30口，平均单井日增油2倍左右，累计增油近30×104t，有效地解决了高泥质、粉细砂岩油藏水平井防砂提液增油技术难题。

GOGD511X7井为稠油注汽开发油井，在防砂措施制定中，外部施工单位计划采用排量3.5 m3/min车组，携砂液150 m3的施工规模，防砂费用高达15万元。采油厂技术人员结合该井油藏特点和注汽生产历史数据，优化降低施工规模，采用2.5 m3/min车组，携砂液100 m3，减少防砂投入6万元。该井措施日产油10.4 t，已累计增油516 t。同时，围绕多轮次注汽防砂降本工艺区块示范建设，2016年孤东采油厂在孤东81-1块成功实施多轮次注汽防砂二次转周2井口，日增油10 t，降本增效显著。GD81-1块是2013年投产的稠油单元，油井共计11口。采油厂在推进稠油井多轮次注汽防砂工艺实施过程中，优选该单元作为示范区块，目前已开展多轮次注汽防砂7口井，成功实施二次转周6口井，累计减少防砂投入70余万元，实现了稠油吞吐防砂的降本增效。

二区馆的GO2-23-62井在2013年10月实施高渗滤防砂，生产1132天，累计产油2683 t，成为高渗滤防砂的长寿井。孤东三区GO3-17X236井，采用氮气泡沫返排解除近井地带的堵塞，高渗滤防砂的实施方案。该井在实施过程中排出灰浆、聚合物4 m3，采用高强度地填砂进行地层改造，高渗滤生产，防砂后，该井日产液由停产前的45 m3上升至目前的180 m3，日增油达到了3.1 t。累计生产410天，增油达1243 t，取得了很好的防砂提液增油效果。

4 结束语

防砂工艺技术是油田持续稳产无可替代的关键技术。针对孤东油田防砂工艺技术中存在的问题，提出了改进绕丝充填地面工艺、引进应用绕丝高压充填工艺、大修工艺技术引入到小修作业和不同采油工艺井采用不同防砂工艺技术等四项治理措施。不同油藏井采取不同防砂措施提高了油水井防砂成功率，取得了良好的油井防砂提液降耗增效效果。

[1]朱益飞.稠油开采节能技术的降稠方式分析[J].石油工业技术监督，2010，26（7）：56-58.

[2]霍广荣，李献民，张广卿，等.胜利油区稠油油藏热力开采技术[M].北京：石油工业出版社，1999：20-25.

[3]史红芳.提高稠油注汽开发质量效果的探讨[J].石油工业技术监督，2012，28（4）：32-34.

[4]王登庆.水平井砾石充填防砂工艺技术研究[D].北京：中国石油大学，2008.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.01.012

2016-11-12

（编辑 庄景春）

朱益飞，高级工程师，1989年毕业于华东石油学院（生产过程自动化专业），从事油田技术质量监督工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山东省东营市河口区仙河镇胜利油田孤东采油厂技术质量监督中心，257237。