修井作业中填砂施工优化策略探究

周开军

摘要：在油田开发进入中后期，地层能量越来越低，油层的出砂情况会越来越严重。油层出砂将会对油井正常原油生产造成极大的危害。其主要原因就是一旦砂进入井筒，地层砂将会沉降到井筒底部，阻挡油流流入井筒或砂随油流进入井筒，甚至卡管柱和卡泵事故，导致油井无法正常生产。但是，从另外一个方面来看，砂也可以阻止修井液进入地层，避免造成地层污染或者提高作业效率。正是由于这样的原理，将砂填到井筒内，达到完成修井作业工艺或保护油层的目的，将这一过程称为填砂施工。修井作业填砂作为油田开发中暂时封隔油水层，保护目的层的一项施工技术，已在施工中广泛应用，它的最大优点是不污染油水层。广泛使用于负压井无法建立循环的情况下进行打塞、封堵施工，具有简单易操作，施工投入小的特点。

关键词：作业填砂;打塞封堵;洗井液;填砂方式;优化施工

填砂就是将地面砂通过修井液携带，经过油管输送到井内，经过一段时间沉积在井筒内，从而达到封隔油水层的目的。实施填砂施工工艺技术有助于解决特殊的井下作业修井任务或避免油层污染。通过长期的现场试验证明，填砂施工必须解决三个问题，即砂粒的选择，填砂数量的计算和填砂工艺。

一、施工管柱要求

1、保证施工管柱的可靠性，确保螺纹密封、管柱畅通和连接可靠;2、管柱数据准确，做到“三丈量三对口”;3、填砂时将管鞋下至距预计砂面以上20-50m;4、管柱匹配合理，使用大小头时必须有倒角;5、填砂管柱选用与管柱相匹配喇叭口或笔尖，不可下带大直径工具。

二、洗井要求

1、首选正循环洗井方式;2、采用热水加适量添加剂;3、将管鞋下至遇阻位置以上3-5m;4、遇阻深度与设计提供深度有误差时，必须进行冲洗或打印落实，如果不到位，就要与设计部门进行结合，经同意后进行填砂施工。

（一）、洗井液性能要求

1、洗井液与油水层产出液具有良好的配伍性;2、洗井液不能与地层的粘土矿物发生膨胀;3、低压漏失井应加入增粘剂和暂堵剂，并采用混气等手段降低洗井液密度;4、稠油井应在洗井液中加入活性剂或高效洗油剂并提高温度，必要时用热油洗井;5、结蜡或卡钻的抽油井，洗井液温度不得低于700C;6、洗井储备液为井桶容积的2.5倍以上;7、洗井液的相对密度、粘度、PH值和添加剂性能符合设计要求。

（二）、洗井的作业程序

1、根据设计要求将管柱下至预定深度;2、安装采油树或施工井口;3、管线试压，试压至设计施工泵压的1.5倍，5min不刺不漏为合格;4、洗井开泵时观察泵压变化，控制排量由小到大，同时注意出口返液情况，若正常洗井，排量一般控制在25-30m3/h，水井排量可增至35m3/h，高压油气井出口喷量控制在3m3/h;

5、洗井过程中，随时观察并记录泵压、排量、出口量及漏失量等数据，如果泵压升高，洗井不通时，应停泵及时分析原因进行处理，不得强行憋泵;6、出砂井应优选反循环洗井，如果采用正洗井，应经常活动管柱，防止砂卡;7、漏失严重的井采取有效堵漏措施后，再进行洗井施工;8、洗井施工中加深或上提管柱时，洗井液必须循环2周以上，方可动管柱，并迅速连接好管柱，直到洗井至设计施工深度。

三、砂子选用

选用粒径均匀、分选性好、杂质少和易于携带的压裂砂。压裂砂是一种纯天然石英砂，经水洗、脱泥、颗粒筛分后烘干，颗粒圆整、粒度均匀、表面光洁、流动性好、具有较高的抗破碎度，是油田采用的最理想的压裂支撑剂。

视密度：减少立管出口阻力，催化剂依靠预提升蒸汽和干气向提升管反应部分流动，管内气体、固体密度应加上滑落系数（取20），称为视密度。

体积密度：材料的质量与其总体积（包括气孔）的比值。制品的体积密度高，相应的气孔率小，对其强度、抗渣性、高温荷重软化温度等一系列性能有利。体积密度是计算材料用量、荷重和结构应力的重要数据。

四、理论砂量及附加量

理论砂量就是实探的深度至设计砂面（或者冲洗的深度）之间的计算量;附加量是考虑砂子湿水后体积变小以及油管及井壁粘附量、粉砂外排至地面或者悬浮在井筒的部分。填砂量的选择要根据夹层的大小进行调节，对于夹层在10m之内的井，一般不考虑附加量，并本着宁少勿多的原则;夹层大的井可以适当考虑一定的附加量，根据统计，砂面一般按理论量都要低一些，但是误差在1-10m之内，附加量都在16-34l之间，所以结果是经验值1m3之内附加30l左右，这就是所说的用理论作指导，靠经验去校正。

五、计量器具选择

砂量是否准确与计量器具的选择有很大的关系，原则是计量器具要标准，尽可能的选用大容积的器具，这样可减少多次计量造成的误差，或者增加额外的劳动。

六、填砂方式选择

填砂方式就是分几次如何填的问题，我们认为直井100m是个界，超过一百米就要分两次填，往上每50m就要分填一次，大斜度井每20m填一次（采取一边填砂，一边上下活动管柱办法，使砂子沉降时，在沉砂井段形成液流的扰动，增加砂子在大斜井段的沉降能力），这样可以避免形成砂桥，造成卡管柱或者砂面不准。填砂要均匀填入，使用循环水排量要小，3-5m3/h为宜，携砂比不要过大，填砂速度过快，会将一部分粉砂带出地面，造成砂面不准或者沉砂时间长。

七、填砂的注意事项

1、探底时，当油管下至距油层上界100m，下放速度不得大于1.2 m/min，悬重下降10～20kN时，连探2次，误差不大于0.5m为合格;2、油水井填砂前要用0.4%活性水大排量正循环洗井替油1.5-2周，对于油稠的井应用温度大于850C的0.4%活性水彻底洗井替油1.5-2周;3、洗井过程中发现负压井漏应洗井至返出液正常后方可进行下步施工，负压特别严重、无法建立循环的井，要及时汇报，采取暂堵等措施;4、砂量计量应用0.3m3专用砂子计量池計量，严禁用小桶计量，以防因计量误差而造成所填砂面不合格;5、加砂时要均匀，以免造成管柱堵塞;

6、填砂过程中动力设备不能停车熄火，若中途出现故障，要将井内混砂液彻底洗干净;7、填砂过程中如泵车出现故障，应立即活动管柱，活动时间要求每10分钟活动一次，管鞋提至设计砂面50m以上;8、洗井后若有溢流，应及时测量溢流量并汇报，溢流量大于0.5 m3/h的井，应放溢流至溢流量变小后再进行填砂，溢流井填砂完沉沙时，装井口，并反憋压5-10MPa，关井沉砂;9、下管柱探砂面，下放速度应小于1.2m/min，以悬重下降10～20kN，连探2次，井深误差应小于0.2m/km，遇阻后禁止强行加压下放，以免造成卡钻。如果探砂面超过预定位置50m探不到，就要立即上提管柱，将管鞋置于安全位置，然后进行汇报，不可盲目往下再探;10、填砂过程中一定要有专人进行观察出口，如果出口流量变小就要停止填砂，如果管柱堵了，要采取反打压迅速释放压力的方法进行解堵。

参考文献：

[1]万仁溥.采油工程手册.北京：石油工业出版社，2000

[2]井下作业小修填砂施工技术的研究与应用[J].于庆宏.科技视界.2017（07）

[3]井下措施性作业效果评价研究及应用[D].王鑫.西南石油大学2014