浅析油田井下作业防砂施工要点

荣远宏 郭俊 孙嘉滨

摘要：为防止油井出砂，一方面要针对油层及油井的条件，正确选择固井、完井方式，制定合理的开采措施，提高管理水平；另一方面要根据油层、油井及出砂的具体情况采用防砂方法。

关键词：出砂、防砂、方法

1.制定合理的开采措施及防砂方法

（1）制定合理的油井工作制度，通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂。控制生产压差基本上就是控制产液量，限制油层中的渗流速度，从而减小流体对油层砂岩颗粒的冲刷力。对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差，否则将无法保证油井正常生产。

（2）加强出砂层油水井的管理，开、关操作要求平稳，防止因生产压差的突然增大而引起油层大量出砂。对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。

（3）对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要以不破坏油层结构为前提。

（4）根据油层条件和开采工艺要求，正确选择完井方法和改善完井工艺。

（5）机械防砂适用于厚度中等、油层层数少、夹层薄类型的井。

（6）油层渗透性对化学防砂影响较高。

（7）化学防砂对产能影响最大。

（8）防砂的成本分为材料成本和施工成本。

2.采取合理的防砂工艺方法

目前防砂方法发展迅速，无论采用哪一种方法，都应该能够有效地阻止油层中砂岩固体颗粒随流体流入井筒。对每一具体的油层和油井条件，最终要以防砂后的经济效果来选择和评价。按照防砂的原理，可以将防砂方法主要分为砂拱防砂、机械防砂、化学防砂和压裂防砂等。

1）机械防砂

机械防砂可分两类：

第一类：下入防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、各类地面预制成形的滤砂器（如双层预充填筛管、树脂砂粒滤砂管、金属丝纤维滤砂管、多孔陶瓷滤砂管等）。这类方法工艺简单，施工成本低，具有一定的防砂效果。缺点是防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞，一般效果差、有效期短，只宜用于中、粗砂岩油层。

第二类：下入防砂管柱加充填物，充填物的种类很多，如砾石、果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等，这种防砂方法能有效地将油层砂限制在油层中，并使油层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。

机械防砂对油层的适应能力强、成功率高、成本低，目前应用十分广泛。下面主要阐述绕丝筛管砾石充填防砂机理及工艺。

砾石充填防砂方法是应用较早的防砂方法。由于近年来理论、工艺及设备的不断完善，这种方法被认为是目前防砂效果最好的方法之一。

（1）砾石充填防砂机理。

砾石充填防砂方法是指将割缝衬管或绕丝筛管下入井内防砂层段处，用一定质量的流体携带地面选好的具有一定粒度的砾石，充填于管和油层之间形成一定厚度的砾石层，以阻止油层砂粒流入井内的防砂方法。砾石粒径根据油层砂的粒度进行选择，预期将油层流体携带的砂粒阻挡于砾石层之外，通过自然选择在砾石层外形成一个由粗到细的砂拱，既有良好的流通能力，又能有效地阻止油层出砂。

（2）绕丝筛管。

绕丝筛管用以支撑充填的砾石，并要完全阻止住砾石进入井筒。

它由筛套和带孔中心管组成，。国内选用不锈钢丝为原料，轧制成一定尺寸，截面为梯形的绕丝和纵筋。在将绕丝缠绕在纵筋上时，使用接触电阻焊接的方法将每一个交叉接触点焊接在一起，制成具有一定整体强度的筛套。然后再将带孔中心管穿入筛套，把筛套两端接箍焊在中心管上。用这种工艺制成的筛管就称为全焊接不锈钢绕丝筛管，它具有工作寿命长，适应性强，流通面积大，筛管内外几乎没有压力降，施工中不易堵塞，作业成功率高等优点，因而得到广泛应用。

（3）砾石充填工艺。

常用的砾石充填方式有两种，即用于裸眼完井的裸眼砾石充填和用于射孔完井的套管内砾石充填，（如图5-17所示）。裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果较好，对油层产能的影响小。但其常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求有一定的强度，对油层条件要求高（如单一油层，厚度大，无气、水夹层等）。因而多数油井采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填防砂方法。

砾石充填工艺可分为反循环和正循环两种充填方法。

a反循环砾石充填工艺：这是应用最早、最简单的一种砾石充填工艺。将带有绕丝筛管的防砂管柱下到设计深度后，砾石砂浆从油井环形空间泵入，砾石在井底筛管与套管之间的环形空间中逐渐堆积，而携砂液经筛管过滤后沿油管柱向上返回地面，形成液流反循环，不断将砾石输送到产油井段形成阻挡地层出砂的砾石充填屏障。

在反循环砾石充填中，砂浆易受套管内壁杂物的污染，降低充填体的渗透率，且套管必须承受充填压力，因而限制了这种工艺的应用。

b正循环砾石填充工艺：正循环砾石充填有下冲法充填和转换法充填两种工艺。用下冲法填充时要求先把砾石投入防砂井筒，再下入带有下冲喷头的防砂管柱。从油管柱内泵入工作液，砾石受冲浮起悬浮在井筒中，管柱得以逐渐下放，而后沉降在绕丝筛管周围形成挡砂屏障。为了提高防砂效果，在下防砂管柱前可先用油管柱向炮眼挤压砾石，迫使砾石填充到炮眼通道及炮眼通道外边，目的在于不让地层砂进入炮跟，称为炮眼填充，这可看作是砾石填充的第一步，称为预填充。此种工艺及所用工具简单，但作业中易造成砾石分级现象，只适用浅井和薄层段防砂。

结束语：正循环转换砾石充填是利用井下转换填充工具来完成的。利用转换工具进行填充作业时，地面泵将砾石砂浆从油管柱泵入到井底，通过填充工具转换通道进入油井绕丝筛管与套管之间，砾石在重力作用下逐渐堆积于环形空间，而攜砂液经筛缝过滤而进入冲管向上自旁通孔流入转换工具上方的油套环形空间返出井口。这种转换填充工艺同时具有正循环和反循环的优点，因而得到广泛的使用。