防砂管柱失效原因分析及打捞策略

张琳

摘要：打捞防砂管柱占修井总数的53.78%，与防砂投产井数有直接的关系。形成打捞防砂管柱的原因也有所区别。与此同时，随着井深的增加，下井工具长度以及重量也在增加，打捞钻具在满足自身及被捞物重量的基础上还要克服钻具及被捞物在井内的磨擦阻力，因此深井钻具的钢级、尺寸就与常规井有所不同。

关键词：修井作业;防砂管柱;破裂失效;堵塞失效;打捞成功率

打捞不同于常规作业，是指采用相应的措施工具捞出井下落物的作业过程，一般情况下，打捞井占大修井的75%以上，提高打捞成功率相应可以大大提高修井质量和效益。研究油区需防砂后投产的油井有两类：稀油井和稠油井。打捞防砂管柱占总数的53.78%，与防砂投产井数有直接的关系。然而，稀油井与稠油井两者因开采方式不同，故形成打捞防砂管柱的原因也有所区别。

1、稀油打捞防砂管柱主要是防砂管柱破裂失效，其次是防砂管柱堵塞失效。

（1）造成防砂管柱破裂失效的原因有：一是防砂管柱被生产液流冲涮损坏。二是防砂管柱被生产液流腐蚀损坏。三是防砂管柱被变形、破裂的油层套管挤压、刮蹭损坏。油层部位油层套管弯曲变形，对防砂管柱形成不对称挤压;油层部位油层套管破裂、错断移位后，对防砂管柱形成不对称挤压，或带来高压流体直接冲涮防砂管柱;防砂管柱在下井过程中被变形、破裂的油层套管刮蹭带伤。四是防砂施工过程中造成防砂管柱损坏。

（2）造成防砂管柱堵塞失效的原因有：一是地层细粉砂镶嵌堵塞。生产液流携带地层细粉砂流经防砂管筛隙时，镶嵌在防砂管筛隙内并逐步积累，将防砂管筛隙堵塞，使防砂管柱渗透率急剧下降，造成油井供液不足。二是结垢集聚堵塞。随着生产液流中含水不断上升，高矿化度的地层水不仅能腐蚀防砂管柱，并能在防砂管外表逐渐形成结垢，逐步集聚后堵塞防砂管筛隙，降低防砂管柱渗透率，造成油井供液不足。

2、稠油井形成打捞防砂管柱的原因，主要是防砂管柱破裂失效。

造成稠油井防砂管柱破裂失效，除具有上述稀油井的各类原因外，另外还与其蒸汽吞吐开采的特点有关。一是防砂管柱受热胀冷缩影响造成损坏。注汽过程中防砂管柱受热伸长，生产过程中地层温度逐渐降低，防砂管柱遇冷逐渐收缩。在此过程中，首先，防砂管柱自身的支撑中心筛管与外层筛套，因材质不同故产生的膨胀、收缩量存在较大差异，使防砂管柱支撑中心筛管与外层筛套之间产生一方受拉、一方受压，造成受拉一方产生撕裂破损，受压一方则产生弯曲变形。其次，留井防砂管柱上部有封隔器固定，下部有砂面支撑，当受热膨胀时，产生强大的挤压力造成防砂管柱弯曲变形;当遇冷收缩时，产生强大的拉伸力造成防砂管柱撕裂破损。二是蒸汽吞吐使防砂管柱裸露造成损坏。三是焖井期间强行防压造成防砂管柱损坏。

3、防范措施

（1）针对防砂管柱被生产液流冲涮损坏应采取的防范措施。对非均质地层采取地层改造措施（如：高压地层充填），尽可能得到一个较为均匀的产液剖面;对注水高渗透带进行封堵，调整注水剖面和注水参数;合理增加射孔密度和炮眼直径;调整采油参数，确定合理的采油制度。

（2）针对防砂管柱被生产液流腐蚀损坏应采取的防范措施。使用防腐材料，提高防砂管柱的抗腐蚀能力;注水见效明显或有水窜现象的油井，在其对应注水井的注入水中加入适量防腐药剂。

（3）针对防砂管柱被变形、破裂的油层套管挤压、刮蹭损坏应采取的防范措施。对于新井应强化采油管理，及早确立合理的采油制度，及时补充地层能量、维持注采平衡;对于老井在防砂前，应加强对油层套管的侦探、测试工作，对已损坏或有异常的油层套管，必须进行修套处理，以保证防砂前油层套管的完好。

（4）针对防砂施工过程中造成防砂管柱损坏应采取的防范措施。加强防砂施工前的井筒处理工作，确保砂面精准、井筒干净;严格执行设计，防砂中途出现异常必须停止防砂施工，查明原因后方可继续施工。

（5）针对防砂管柱自身缺陷造成的损坏应采取的防范措施。优选信誉高、材质好的防砂管供应商;加强防砂管的入库、入井前的检查、检测，对不合格的防砂管坚决弃用。

（6）针对稠油井防砂管柱受热胀冷缩影响造成损坏应采取的防范措施。目前，稠油热采防砂管，其中心支撑筛管与外层筛套多采用一端焊接固定、一端销钉固定，中心支撑筛管与外层筛套受热伸长达到一定差值，剪断销钉避免两者受拉或受压损坏，使用效果不太理想。建议加强热采专用防砂管的研制，从根本上杜绝热胀冷缩对防砂管的损坏（如：采用波纹外层筛套）;选用受热膨胀系数相同后相近的金属材料制作。稠油井防砂管柱组合为：管堵+2-3m油管短接+扶正器+生产筛管+扶正器+（夹层油管短接）+扶正器+生产筛管+扶正器+油管（2根*9.6m）+信号筛管+油管（1根*9.60m）+留井防砂鱼顶，防砂管柱长度一般在30-100m之间，整个管柱中间无任何热力补偿装置存在较大隐患。建议在防砂管柱组合中加入多极热力补偿装置，以分级消除热胀冷缩带来的挤压力或拉伸力。

（7）针对稠油井蒸汽吞吐使防砂管柱裸露造成损坏应采取的防范措施。采用复合防砂方式与合理的注汽制度相结合，可有效缓解防砂管柱裸露造成损坏。复合防砂中大规模的地层充填可大幅提高近井地带的渗透率，充填后期再加入适量的高温涂料砂以提高近井地带的地层胶结强度，这样高速注入的蒸汽通过射孔炮眼后，流速迅速下降，大幅减少注入蒸汽对地层砂的携带能力。合理的注汽制度则是：前期低速、高干度、小排量，中期逐步提速、高干度、排量适中，后期高速、高干度、大排量。这样可使地层逐步趋于饱和，同时可逐步疏通生产过程中产生的地层堵塞，进一步提高近井地带渗透率，从而大幅降低注入蒸汽对充填砂体的伤害。

（8）针对稠油井焖井期间强行防压造成防砂管柱损坏应采取的防范措施。根据井口压力的大小，选择合适的油嘴控制放喷，避免人工操作无控制放喷。

（9）针对稀油井防砂管柱被地層细粉砂镶嵌或结垢集聚堵塞失效应采取的防范措施。解决地层砂镶嵌堵塞，精确计算每口井地层砂粒度中值，再确定防砂管筛隙，不能对一个区块的防砂井一律采用同一筛隙;其次采用两段塞充填工艺技术即：先充填0.4-0.8mm砾石层做为挡砂层，提高防砂强度，然后再预充填0.6-1.2mm砾石层作为排砂层，最后再用0.6-1.2mm砾石进行绕丝管环填，这样不仅有效地防住了较大粒径地层砂的进入，而且较小粒径的地层细粉砂可排出充填段，减少淤积堵塞;对已经形成堵塞的油井，可采用水力震荡解堵、酸侵、酸洗施工，以缓解地层砂镶嵌堵塞。解决结垢集聚堵塞的方法，首选酸侵、酸洗施工，可配合使用水力震荡解堵。

参考文献：

[1]油田井下作业大修施工技术的应用及价值研究[J].于新.石化技术.2018（05）