楊 君，龔 兵，張建國，劉 影

（中國石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江433123）

江漢油區(qū)出砂油井治理技術(shù)研究

楊 君，龔 兵，張建國，劉 影

（中國石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江433123）

經(jīng)過40年的開發(fā)，江漢油區(qū)地層出砂越來越嚴(yán)重，致使作業(yè)維護(hù)井次逐年上升，嚴(yán)重影響了油井的正常生產(chǎn)。根據(jù)江漢油區(qū)出砂儲(chǔ)層地質(zhì)特征和出砂井生產(chǎn)現(xiàn)狀，有針對(duì)性地開展出砂井井筒清砂和攜砂舉升采油技術(shù)研究或礦場(chǎng)試驗(yàn)，使出砂井治理收到了一定效果，緩解了地層出砂對(duì)油井生產(chǎn)的影響，為進(jìn)一步開展出砂油井治理指明了主攻技術(shù)方向。

出砂治理；防砂泵；沉砂管柱；井筒清砂

江漢油區(qū)經(jīng)過40多年的注水開發(fā)，油井含水逐年上升，并隨著開發(fā)的進(jìn)一步深入，地層壓力逐年下降。放大壓差生產(chǎn)，地層出砂越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致維護(hù)作業(yè)工作量不斷上升，甚至砂埋油層，造成油井停產(chǎn)。這不僅增加了油井維護(hù)生產(chǎn)成本，還嚴(yán)重影響了油井正常生產(chǎn)。因此，本文根據(jù)出砂井治理技術(shù)的應(yīng)用，分析目前出砂井狀況，總結(jié)出砂井治理過程中的成功做法，并根據(jù)目前生產(chǎn)中存在的技術(shù)難題，確定主攻研究方向，力求為提高出砂油井管理水平提供技術(shù)保障。

1 江漢油區(qū)出砂現(xiàn)狀

截至2009年12月江漢油區(qū)出砂油井376口，占開井?dāng)?shù)40．3%，出砂油井產(chǎn)量占油區(qū)產(chǎn)量30．5%，出砂油井分布在西區(qū)、王南、周磯等25個(gè)區(qū)塊。出砂地層主要集中在潛34、43油組，新下1、下3油組，油藏埋深2205m～3530m，屬中低滲透高礦化度油藏。出砂室內(nèi)化驗(yàn)檢測(cè)表明，細(xì)粉砂占總砂量的83%以上，其粒徑為0．0039mm～0．062mm，其次為粒徑＜0．0039mm的粘土，占10%左右（見表1）。

表1 碎屑巖粒度檢測(cè)表

化驗(yàn)檢測(cè)表明，大多數(shù)油井的砂粒徑為0．0039mm～0．06mm，大部分屬細(xì)粉砂，細(xì)粉砂在井筒內(nèi)多以懸浮砂、油泥的形式存在。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)油井出砂導(dǎo)致油井泵漏、活塞斷、砂卡堵維護(hù)井次逐年上升，油井出砂嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)。具體表現(xiàn)在三個(gè)方面：①油井出砂導(dǎo)致維護(hù)性作業(yè)成本增加。②油井出砂造成油井停產(chǎn)作業(yè)，降低采油生產(chǎn)時(shí)率，嚴(yán)重影響油井正常生產(chǎn)。③油井出砂導(dǎo)致油井管理指標(biāo)下降。

2 出砂井治理技術(shù)對(duì)策

江漢油區(qū)出砂油藏類型、地質(zhì)特征、出砂粒徑不同于疏松砂巖稠油油藏，在借鑒疏松砂巖稠油油藏出砂防治經(jīng)驗(yàn)同時(shí)，結(jié)合江漢油區(qū)油井出砂的具體情況，采用江漢油區(qū)井筒清砂技術(shù)和攜砂采油配套技術(shù)應(yīng)用，對(duì)出砂油井進(jìn)行綜合治理，可以緩解地層出砂對(duì)油井生產(chǎn)影響。

2．1 井筒清砂技術(shù)

（1）活性水沖砂技術(shù)：水力沖砂是通過沖管向井底注入高速度流體沖散井筒積砂，由循環(huán)上返的液體將砂粒帶到地面，以清除井筒積砂的工藝措施。由于采用水作沖砂液，沖砂成本低，工藝操作簡單，這是目前在江漢油區(qū)應(yīng)用最為廣泛的清砂方法。

作業(yè)時(shí)采用清水或活性水反沖砂，一是對(duì)井筒的地層砂清除后保持足夠的沉砂空間。部分油井沖砂后，油井免修期明顯延長。如馬50斜2－5、馬50斜2－2、馬50斜3－6等井沖砂后，平均免修期從96天延長到210天，延長了114天。二是對(duì)砂埋油層的油井，清除積砂后油井恢復(fù)生產(chǎn)，如王76斜－7、黃36斜－1、周8斜－7等井砂埋油層后，油井產(chǎn)量下降，活性水沖砂后恢復(fù)正常生產(chǎn)。

值得注意的是當(dāng)?shù)貙訅毫h(yuǎn)低于靜水柱壓力時(shí)，沖砂液會(huì)大量進(jìn)入地層，污染油層，同時(shí)地層負(fù)壓。沖砂時(shí)粉砂進(jìn)入油層，導(dǎo)致細(xì)粉砂返排不徹底，易出現(xiàn)泵漏或砂堵返工作業(yè)，增加維護(hù)性作業(yè)成本。

（2）撈砂泵撈砂技術(shù)：針對(duì)水力沖砂技術(shù)在負(fù)壓油井的局限性，我們現(xiàn)場(chǎng)采用撈砂泵撈砂技術(shù)。撈砂泵是根據(jù)抽油泵的工作原理，用通井機(jī)作動(dòng)力。抽砂泵上部油管相當(dāng)于柱塞的傳動(dòng)軸，下部油管作存砂口袋，將砂鏟接在油管底部，根據(jù)砂柱高度，決定砂鏟與抽砂泵之間連接油管長度，通過上下提放油管，將砂子抽到存砂管里，完成抽砂作業(yè)。目前，江漢油區(qū)撈砂泵的撈砂深度在2000米以內(nèi)，撈砂量在0．1m3～0．15m3，以馬王廟油田應(yīng)用最多，年撈砂10井次，通過井筒撈砂后，降低出砂引起的維護(hù)性作業(yè)5井次。

撈砂泵撈砂技術(shù)不需要外來沖砂液，對(duì)油層污染小，但存在一次撈砂量少、井深時(shí)起下鉆時(shí)間長、撈砂效率低、成本高等缺點(diǎn)。

2．2 攜砂舉升采油配套技術(shù)利用

在攜砂舉升采油技術(shù)方面，主要從防砂泵入手，積極采用常規(guī)抽油泵防砂工藝配套技術(shù)，減少出砂井抽油泵失效井次。

2．2．1 防砂泵的開發(fā)與應(yīng)用

（1）倒置式防砂泵：倒置式防砂泵采用短泵筒、長柱塞及泵下沉砂、側(cè)向進(jìn)油結(jié)構(gòu)。當(dāng)抽油泵工作和停抽時(shí)，柱塞上部上出油閥一段始終不進(jìn)入泵筒，使沉砂不能進(jìn)入泵筒內(nèi)或在泵筒口部沉積，而是通過沉砂通道沉入到抽油泵下端所接沉砂管中，從而有效地防止了砂卡和砂埋現(xiàn)象的發(fā)生，由于其側(cè)向進(jìn)油，尾管沉砂的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)在不摻水出砂油井。

（2）摻水防砂泵：可掛尾管式防砂泵針對(duì)部分出砂井需要摻水解鹽的特點(diǎn)，在倒置式防砂泵的基礎(chǔ)上自行開發(fā)研制，其技術(shù)特點(diǎn)是抽油泵既有沉砂通道，又可以懸掛一定數(shù)量的摻水尾管。

（3）小外圓防砂泵：小外圓防砂泵是針對(duì)套管變形、斜度較大的摻水或不摻水油井，采用長柱塞和泵外腔沉砂的結(jié)構(gòu)，其最大泵筒外徑為Φ89mm。由于受結(jié)構(gòu)限制，沉砂量遠(yuǎn)小于倒置式防砂泵和摻水防砂泵。

根據(jù)各種規(guī)格防砂泵適應(yīng)性，目前配套下井的防砂泵297臺(tái)，其中小外圓242臺(tái)，占81．5%，小外圓防砂泵既適應(yīng)目前我們開采的摻水油井，又適應(yīng)井況復(fù)雜的油井。

2．2．2 抽油泵的改進(jìn)技術(shù)

（1）抽油泵上罩改進(jìn)：為了避免油井出砂導(dǎo)致上閥爾罩?jǐn)嗑S護(hù)作業(yè)，一是上閥球下移，增加出油窗壁厚，在不影響出油窗過流面積的情況下，把窗口處壁厚加厚1mm，通過用SolidWorks Simulation有限元分析軟件模擬出油窗的現(xiàn)場(chǎng)拉伸試驗(yàn)，計(jì)算得到出油窗加厚后較之加厚前強(qiáng)度提高約13．1%。由于上凡爾罩出油窗壁厚增加后，螺紋根部退刀槽處應(yīng)力集中導(dǎo)致出現(xiàn)的新的薄弱環(huán)節(jié)，我們?nèi)∠寺菁y處的退刀槽結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)力分析和計(jì)算，改進(jìn)后的凡爾罩螺紋根部強(qiáng)度較之以前顯著提高了44．5%（見圖1）。

圖1 抽油泵上罩改進(jìn)對(duì)比圖

（2）抽油泵間隙調(diào)整：通過增大泵筒與柱塞之間間隙，使砂粒自由通過泵筒與柱塞間隙，達(dá)到防止砂卡的目的，為了保證大間隙狀況下的密封，采用了長柱塞、長泵筒結(jié)構(gòu)，增加了密封段長度。

2009年，將抽油泵的配合間隙由25μm增加到88μm。從抽油泵下井前后生產(chǎn)情況對(duì)比來看，平均泵效穩(wěn)定在49．8%?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，同比活塞砂卡井次降低6井次。

3 沉砂工具的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

（1）沉砂固定閥：通過在普通抽油泵固定閥的上部安裝沉砂裝置，改變液體流向，使砂粒沉降在泵筒內(nèi)，能夠減少砂及其它臟物對(duì)抽油泵的影響。沉砂固定閥投入現(xiàn)場(chǎng)14口井上試驗(yàn)，其中5口井因?yàn)槠渌驒z泵，未見沉砂裝置異常，6口井生產(chǎn)正常，出砂導(dǎo)致砂堵維護(hù)性作業(yè)有3井次，沉砂固定起到一定的沉砂作用。

（2）旋流式井下沉砂器：旋流式井下沉砂器主要由上接頭、二級(jí)濾砂管、筒體、中間接頭、造旋臂、選流體及下接頭等組成。其工作原理是根據(jù)井液中固液密度不同，通過造旋臂造旋分離出砂粒，將砂沉入配套的尾管內(nèi)。在總4和老1－5－7等出細(xì)粉砂嚴(yán)重的油井采用旋流式沉砂器，其中總4井免修期延長116天，目前這兩口井生產(chǎn)正常。

4 總結(jié)及建議

（1）江漢油區(qū)出砂井適應(yīng)“攜、沉、清”的綜合治理思路，通過開展油井出砂治理技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，一方面減輕了油井出砂對(duì)油井生產(chǎn)的影響，另一方面在油井出砂治理上取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步開展出砂油井治理提供了依據(jù)。

（2）針對(duì)目前清砂工藝不能滿足低壓油井清砂要求，一是針對(duì)活性水沖砂液無返排、沖砂失敗問題，優(yōu)選攜砂能力強(qiáng)、易返排的泡沫液，開展泡沫流體沖砂技術(shù)研究與試驗(yàn)，解決了低壓油井沖砂技術(shù)難題。二是針對(duì)目前撈砂井身受限、撈砂少等問題，依靠自身技術(shù)力量，設(shè)計(jì)新型深井撈砂泵，適應(yīng)低壓深井機(jī)械撈砂需要。

（3）針對(duì)低液深抽油井抽油泵失效技術(shù)難題，在出砂攜砂舉升采油方式評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，開展攜砂舉升抽油泵、泵下沉擋砂管柱、抽油泵防斷等攜砂舉升配套技術(shù)的研究與試驗(yàn)，進(jìn)一步減少低液深抽出砂井抽油泵失效井次。

［1］王鴻勛，張琪主編．采油工藝原理［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1990．

［2］劉偉，董勝祥等．泡沫洗井工藝的研究及應(yīng)用［J］．鉆采工藝，2002，（07）．

［3］徐濤，段秋紅等．自動(dòng)旋流分離沉砂器的研制［J］．石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（11）．

On Treating Sand－Flowed Wells in Jianghan Oil Field

YANG Jun，GONG Bing，ZHANG Jian－guo，LIU Ying

（Jianghan Oil Production Plant of Jianghan Oilfield，SINOPEC，Qianjiang Hubei 433123，China）

Four decades of exploration has exposed the stratum of Jianghan Oil Field to increasingly severe sand flows which results in more times of well maintenance each year，seriously undermining the regular oil production．This paper demonstrates the studies and infield experiments of sand removal of sand well shafts and lifting by sand carrying techniques according to the geological features of sand production reservoirs and the production status of wells plagued by sand production in Jianghan．The results show that adopting those techniques has achieved some improvement in sand control and mitigate sand flows＇impact on oil production，throwing light on future technique development for sand flow wells treatment．

Sand Control；Sand Control Pump；Sand Setting Column；Shaft Cleansing

TE358＋．1

B

1009—301X（2012）01—0020—02

2011－09－10

楊君（1981－），女，大學(xué)，工程師，主要從事石油工程科技管理工作。

［責(zé)任編輯 王惠芬］