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浅析井下作业填砂技术

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：汤占元孙德忠

[导读] 摘要：新民油田是低孔低渗油田，每年要进行大量的压裂来提高原油产量，而新民油田已进入开采中期，单井多层位压裂往往采用先压底部目的层，然后采取上提管柱的工艺方法，或者使用三个封隔器工艺方法。

        吉林油田公司新民采油厂吉林省松原市 138000
        摘要：新民油田是低孔低渗油田，每年要进行大量的压裂来提高原油产量，而新民油田已进入开采中期，单井多层位压裂往往采用先压底部目的层，然后采取上提管柱的工艺方法，或者使用三个封隔器工艺方法。上提管柱必须放压，影响压裂效果；使用三个封隔器工艺方法压裂，容易卡井。针对这个现状，我们采用先填砂后压裂这一方法。填砂技术需解决砂子的选择、填砂数量、填砂工艺等问题。经过现场应用表明，填砂技术具有现场操作方便、工艺简单、能够达到某项修井作业任务的优点，值得推广应用。
        关键词：填砂技术；填砂工艺；填砂数量
        1前言
        压裂是新民油田增产措施中举足轻重的一项措施，而在压裂过程中，如果一次完成两层以上压裂，无疑会大大提高压裂施工效率，这就面临一个问题：使用三个以上封隔器容易造成卡井事故；使用上提压裂方法，又会因配件问题导致压裂成功率降低；做两次以上压准，增加作业工作量，施工周期也会延长，影响油井有效利用率，为此，提出填砂技术，先把压裂目的层以下层位用砂子填死，然后再压裂目的层。经现场应用，取得了良好的效果。
        2填砂技术的技术关键
        2.1砂子的选择
        填入套管内的砂子应满足以下要求：
        2.1.1从油藏物理的大量研究结果表明，砂子的分选性好，它的孔隙度大，渗透率也高，相反分选性差的砂子，它的孔隙度小，渗透率也低，基于这个因素，我们选择分选性差的砂子。
        2.1.2根据工程需要填入井内的砂子，完成某项施工任务后，必须容易从井内冲出，因此，砂子的粒度不宜过大，实践证明应选用小于0.9mm的砂子。
        2.2填砂数量计算
        以套管内填砂为例，来计算填砂数量。
        其数量为：Q=3.14/4 d2hk
        式中：d----套管内直径，m；
        h-----填砂厚度， m；
        k-----填砂量系数
        我们引入填砂量系数，是因为：
        2.2.1井内压实作用因素：从地面到井筒内填砂的砂面位置，有千米的液注作用砂面上，所以地面上砂的体积，到井筒内就会被压实，体积会降低。
        2.2.2地层吸附因素：在井筒内压力作用下，会有部分砂进入射孔油层，造成砂子的损失。
        2.2.3损失因素；在填砂过程中，砂子通过管壁进入预定位置，或多或少粘在管子内外壁上，造成砂子的损失。
        所以，填砂量系数不可能是准确数值，根据不同的井深和套管内径，有不同的系数范围。
        通过对2001年填砂压裂10口井数据统计，找出新民油田1100米-1500米井深，五寸半套管填砂量系数范围，来指导填砂施工作业。
                                                                                         填砂参数统计表

        从以上统计数据可以找出平均填砂系数K=1.05（1.02—1.09）之间。从填砂压裂施工作业证实，这个系数规律是正确的。
        2.3填砂工艺
        2.3.1清理井筒：下油管冲单根作业冲出井内稠油帽，避免砂桥形成。
        2.3.2计算砂量：根据施工设计要求，一般施工砂面位置应选择地质设计提供的数据上下误差为0.5米为宜，然后根据砂面位置计算出砂量。
        2.3.3填砂施工：把填砂管柱下到设计位置，用填砂漏斗从油管内填砂，经过现场实验粒径在0.45 mm -0.9mm之间的砂子，水泥车排量应为3.5—4方/小时，填入的砂子应为10-15升/分钟。填砂过快会在油管内造成砂堵油管外形成砂桥，水泥车排量过大会把填入的砂从井内冲出。
        2.3.4沉降：根据《修井工程》的数据，0.45—0.9mm压裂砂在清水中的平均沉降速度为243米/小时，一般在1-2小时就可沉到井底，但是为了探出准确的砂面位置，还要有“压实”作用时间，一般为3-5小时。
        2.3.5探砂面：经过几小时时间沉降和压实作用后，加深油管探砂面，如果砂面高，冲砂到预定位置，砂面低进行补填作业。
        2.3.6砂面达到设计要求后起出管柱，进行下步施工作业。
        3保证填砂施工一次合格的预防措施
        3.1填砂施工是作业中的关键工序，技术员要到施工现场严格按操作规程亲自把关，作好质量控制。
        3.2下井管柱必须认真检查丈量，保证数据准确，硬探砂面位置准确无误后，方可彻底清洗井筒，作好填砂准备。
        3.3填砂彻底清洗井筒至进出口水质一致避免井壁有死油或蜡块，填入的砂子粘到井壁上，影响计量，造成误差过大。
        3.4填砂施工前，必须对施工数据、套管内容积、砂量和填砂容器校对准确，避免出现人为失误，造成施工不合格。
        3.5填砂时砂子、砂比、水泥车排量必须把握好，避免出现砂堵油管、井筒内砂桥的形成。
        3.6砂子加完后，必须打入足够的顶替液，然后上提填砂管柱，以防卡管柱。
        3.7保证有足够沉降时间后，然后探砂面，以防卡钻。
        4填砂技术的应用
        4.1填砂注灰堵水工艺
        新民油田11、12小层是主力油层、裂缝发育，随着开发进展，往往出现水淹油层现象，如果用桥塞堵水，有效期短，为此我们研究一种堵水方法，就是把桥塞打到预定位置，然后在桥塞上填入3-5米砂子，在砂面上注入5-10米灰面，来完成油井的下部产层堵水，几年来已经完成了20几口井的堵水任务，效果很好。
        4.2填砂挤灰工艺
        这一工艺技术，只用在民13-13井，C59-5套返井治理中，先查套漏位置，确定套漏位置后，漏点以下10米处打桥塞，在桥塞上填入8-9米砂子，然后在套漏位置注入一定量的水泥，在套外上返一定高度，来堵套漏。候凝后，进行扫塞，取桥塞。试压结果达到设计要求。
        4.3填砂封井工艺
        油井临时封井或者油井报废封井，井口帽或采油树常常被偷走，造成井内落物复杂，给油井回采带来困难，有的井甚至上大修。为此，我们采用30米处打灰面，灰面以上用砂子填到井口，这样避免了井内有石头等落物。
        4.4填砂压裂工艺
        用向井内填砂子的办法埋掉下部油层，来压裂目的层，这已是在新民油田得到应用，这种方法节约施工成本，缩短施工工期，效果好。
        4.5填砂修鱼顶工艺
        在大修作业中，因为鱼顶短，在修鱼顶时，鱼顶跟着旋转，达不到修鱼顶的目的。采用向井内填砂，使落鱼与套管卡死，修好鱼顶后，进行套洗施工冲出砂子，然后进行打捞。该方法已经在大修中得到应用。
        5结论
        填砂技术是经过现场实践比较成熟的技术，能够节约生产成本，处理复杂井下情况。是解决井下作业某项复杂作业的有效途径。在套管补贴后，管径变小的情况下，通过填砂技术实现验漏，在压井、防喷作业、处理井喷事故、复杂的井下施工作业有着广阔的应用前景。
        参考文献
        [1]吴奇.井下作业工程师手册.北京.石油工业出版社.
        [2]万仁溥罗英俊.采油技术手册.第五分册.北京.石油工业出版社.
        [3]吴志义.修井工程.大庆石油管理局.石油大学出版社.1991年3月.
        作者简介
        汤占元，男，1970年出生，1996年毕业于西南石油学院采油专业，工程师，现从事井下作业工艺技术研究工作。通讯地址：吉林油田公司新民采油厂作业管理科，邮编：138009；联系电话：0438-6338909。