埕海油田压裂井电泵举升防砂配套工艺研究

王春彦 李光祥 甄华强 麻惠杰 鄂淑君 王春亮

摘 要：根据压裂油井停喷后下电泵生产压裂砂返吐卡泵的问题，以及针对压裂后悬挂筛管防砂存在的问题，对压裂井电泵防砂工艺管柱进行设计优化研究并对比分析，形成举升防砂工艺管柱配套方案，完成防砂配套工具设计和加工定制，并成功在3口井进行试验应用，实现压裂井电泵举升+防砂一体化，采用电泵机组下方悬挂打孔筛管+双皮碗封隔器+防砂筛管+丝堵的管柱结构增强电潜泵的工作的稳定性，随检泵作业及时更换筛管，确保防砂效果，有效形成阻挡压裂砂进电泵的有效屏障，增长电潜泵在井下的使用寿命，减少防砂后期打捞防砂管柱风险。降低了后期打捞难度大造成大修风险和作业成本，首次在埕海油田应用3口井节约成本至少95.1万元，经济效益显著，填补了大港油田一体化防砂技术的空白。

关键词：压裂后停喷;压裂砂返吐;电泵举升;防砂

1、研究背景

埕海油田2019年以来共实施压裂10井次，目前大部分油井在自喷生产，埕海油田低渗储层通过压裂措施改造增产效果较好，压裂停喷后需通过潜油电泵等人工举升方式继续生产，压裂井生产过程中压裂砂返吐，极易因砂卡电泵造成多次重复性检泵，因此压裂井在下电泵作业前，通常需要采用悬挂筛管防砂来达到预防压裂砂返吐卡泵的目的。

但是压裂井悬挂筛管防砂主要存在三方面的问题：1、增加作业工序及周期，增加了作业成本和防砂费用;2、长时间生产后，防砂筛管存在破损、结垢、堵塞等情况，造成供液不足或再次砂卡电泵，增加作业费用，影响采油时效和产量;3、悬挂筛管防砂管柱后期打捞难度大，存在大修风险。急需进行压裂井电泵举升防砂配套工艺研究。

2、研究内容

根据存在的问题，需研究与电泵举升管柱配套的防砂工艺管串;实现压裂井电泵举升+防砂一体化防止压裂返吐砂卡泵;降低后期打捞难度大造成大修风险和作业成本;随检泵作业及时更换筛管，确保防砂效果，同时避免因筛管堵塞影响供液能力的防砂配套工艺。形成压裂井电泵举升防砂配套工艺，主要研究内容（1）防砂工具研究。（2）电泵井防砂工具管柱设计。（3）压裂电泵举升防砂配套效果分析。

3、研究成果

3.1形成防砂工艺管柱配套方案

3.1.1双皮碗封隔器+防砂筛管

采用电泵机组下方悬挂打孔筛管+双皮碗封隔器+防砂筛管+丝堵的管柱结构，根据压裂砂粒径大小，优选防砂筛管类型和挡砂精度，形成阻挡压裂砂进电泵的有效屏障，增强电潜泵的工作的稳定性，增长电潜泵在井下的使用寿命，减少防砂后期打捞防砂管柱风险。此装置能够很好的隔离砂砾进入分离器吸入口，达到电泵外防砂的目的。此管柱防砂效果和能力，取决于防砂管的目数、筛管长度、原油粘度等。

3.1.2丢手封隔器+防砂筛管

该方案先下一套丢手悬挂防砂管柱，管柱结构：丢手接头+液压封隔器+球座+防砂筛管+丝堵。使用钻具将管柱下至预定深度，先坐封封隔器，再用丢手接头将防砂管柱悬挂在套管内，然后起出送入管柱，按设计下入电泵管柱。作业工序：将防砂管柱下至预定深度，坐封封隔器，憋压丢手后，将防砂管柱悬挂在套管内，然后起出管柱，按设计下入电泵管柱。

3.1.3两种方案对比

丢手封隔器+防砂筛管主要优点：1、可打压验封2、起到防落鱼效果3、可安装在电泵管柱以下任意位置4、若电泵短期躺井，可不动防砂管柱。缺点：1、成本较高2、安装较为复杂，需要两趟管柱，延长作业时间

双皮碗封隔器+防砂筛管主要优点：筛管能换后期不存在打捞风险减少工序，与电泵一趟管柱，节省作业时间与作业成本。缺点：皮碗封隔器下入过程中若磨损严重，可能导致封隔器胶皮密封不严。

3.2优化设计防砂配套工具

3.2.1优选双胶筒皮碗分割器

该封隔器是一种新型自封式封隔器，结构简单，操作方便，取消了封隔器的坐封、解封机构和相应的操作，是一种靠封隔器的胶筒外径与套管内经的过盈和压差实现密封的，封隔器在起下过程中，皮碗总是紧贴着套管内壁，而且只能承受自上而下的压差，压差越大，皮碗与套管的密封越牢，它属于一种单向承压型封隔器，不需要坐封，解封操作，能够简化施工工艺，缩短作业占产时间，提高措施效果，降低工人劳动强度。

针对5寸半套管，优化设计双皮碗封隔器钢体最大外径和皮碗自由外径，钢体最大外径减少2mm，皮碗自由外径减少3mm。降低管柱安全风险。

3.2.1.1皮碗分隔器注意事项

（1）下井前检查皮碗无划伤、无撕裂现象。

（2）根据具体使用要求及井下的上、下差情况，合理组装皮碗喇叭口的方向。（向上或向下、对装或背装）

（3）Z331封隔器下井前必须先通井，清除井壁后再下封隔器。

（4）将封隔器装在管柱的适当位置，并上紧丝扣，缓慢下放，如遇有阻滞现象应上提管柱适当距离，稍微转动后再继续下放。

（5）运输、搬运及组装时不得划伤皮碗胶皮。

（6）不可重压，防止骨架受伤变形。

（7）存放于通風干燥处，避免潮湿及雨淋;避免接触酸、碱、盐等腐蚀性物质，以防锈蚀。

3.2.2冲缝筛管

（1）借鉴埕海一区“挡排结合”成功防砂经验，选用优化设计后的精密防砂筛管（筛网+冲缝网），结构相对简单，防堵塞能力更强。

（2） 冲缝网螺旋分布，明显提高了过滤套强度。

（3）在局部受外部挤压时，受压部位在外力作用下，间隙减小或者闭合，保证防砂的可靠性。

（4）采用精密冲缝技术，不锈钢冲缝过滤套的冲缝开口在侧面，降低砂层对冲缝筛管的直接冲蚀作用。

（5） 防砂精度可达0.15-0.25mm。

（6）高密冲缝过滤套不锈钢材料，相较割缝管具有更高的抗酸、碱、盐的腐蚀性。

4、成果应用情况

优选压裂后停喷井3口井，进行举升工艺设计优化，实现压裂井电泵举升+防砂一体化。根据动力运行安排，先后在张12-20L、张海50-20、张海52-8L井停喷后安排下泵。实现首次在埕海油田成功应用一趟管柱完井防砂工艺技术，填补了大港油田防砂一体化技术上的空白，累增油721.72吨，同时延长压裂措施有效期。

5、结论及认识

（一）实现压裂井电泵举升+防砂一体化，作业施工时随泵下井即可，不增加作业工序，应用简单，满足防砂效果

（二）降低后期打捞风险

（三）节约成本具有良好的经济效益

对5-1/2″套管压裂后油井潜油电泵下挂防砂管串，与管内悬挂筛管完井对比可节约费用31.7万元/井次，与后期打捞防砂管柱相比可节约打捞费用约12万元/井次，与造成大修相比可节约费用约31万元。对实际发生的费用对比，三口井节约成本至少95.1万元。

（四）可以充分解决压裂砂返吐砂卡电泵这一问题，从而提高压后停喷采油井防砂成功率，减少砂卡检泵，保证了压裂措施效果，具有广阔的应用前景。根据动力运行安排，下步在埕海油田压裂井目前自喷井中推广应用。

参考文献：

[1]油气井防砂       何百平  1986年10月  石油部国外油气田研究所.

[2]采油工程手册 （七分册）  万仁溥  2000年10月  石油工业出版社.

[3]防砂手册       （美）乔治.苏曼、理查德.埃利斯等  1988年10月石油工业出版社.

[4]井下作业监督    吴奇、王林等   2002年10月    石油工业出版社.

[5]油气井防砂理论及其应用  何生厚 张琪  2003年  中国石化出版社.

（中国石油大港油田分公司第四采油厂（滩海开发公司）  天津 300280）