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1、吐砂结蜡出水井的管理,讲解人：高殿福,一、吐砂结蜡井的管理,防砂和清砂,防蜡和清蜡,找水和堵水,油井出砂、结蜡和出水是油田生产过程中经常遇到的问题，它直接影响到油井是否能正常生产。这不仅给采油工艺带来许多复杂问题，而且将影响油层采油速度及采收率的提高。因此，要确保油田高产稳产和较高的最终采收率，就必须采取各种技术措施来解决所遇到的这些问题。,1、 防砂和清砂 油层出砂是砂岩油层开采过程中常见的问题之一。在这里所说的出砂是指构成地层岩石骨架颗粒的移动。对于疏松油层，出砂将是提高采油速度的主要障碍。油层出砂后，砂子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，同时也增加了清砂的井下作业工作
2、量。另外，还会磨损设备及砂卡井下工具，如抽油泵的进、出口凡尔和活塞、衬套等。出砂严重的井将引起井底坍塌而损坏套管。,1.1 油层出砂的原因 油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的，它与岩石的胶结强度，应力状态和开采条件有关。 岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类，数量和胶结方式。通常砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。以硅质胶结物的强度为最大，碳酸盐胶结次之，粘土胶结最差。对于同一类型的胶结物，其数量愈多，则胶结强度愈大，反之则小。胶结方式不同，岩石的胶结强度也不同。 砂岩的胶结方式可分为：,(1)基底胶结。当胶结物的数量大于岩石颗粒数量时，颗粒完全浸没在胶结物中，彼此互不接触
3、或接触很少。这种砂岩的胶结强度最大，但由于孔隙度，渗透率均很低，所以很难成为好的储油层。,(2)接触胶结。胶结物数量不多，仅存在于颗粒接触的地方。这种砂岩胶结强度最低。,(3)孔隙胶结。胶结物数量介于上述两种胶结类型中间。胶结物不仅在颗粒接触处，还充填于部分孔隙中。胶结强度也处于上述两种方式的胶结强度之间。,易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主，其胶结物数量少；而且其中含有粘土胶结物。但这种储油层的孔隙度大、渗透率高。当其它条件相同时，渗透率越高，砂岩强度越低，油层越容易出砂。图(6-2)是老君庙油田926井的岩石强度与渗透率关系曲线。,根据油田现场资料分析，在断层多，裂缝发育和地层倾角大的
4、地区，由于油层结构受到破坏，岩石强度降低，岩石原始应力状态被复杂化，因而油层也容易出砂。,地应力是决定岩石原始应力状态及其变形破坏的主要因素。通常，在钻井以前，岩石在垂向和侧向地应力作用下处于应力平衡状态。垂向地应力大小取决于岩层埋藏深度和岩石平均比重。侧向地应力除与油藏埋藏深度有关外，还与岩石的力学性质(如弹性、塑性等)及岩石中液体、气体的压力等有关。钻井后，靠近井壁的岩石其原始应力平衡状态首先遭到破坏，在整个采油过程中井壁岩石都将保持最大的应力值。所以，井壁岩石在一定条件下将首先发生变形和破坏。,以上所讲的主要是影响油层出砂的内在因素， 采油过程中由于液体渗流而产生的对颗粒的拖曳力则是出砂
5、的重要因素。在其它条件相同时，生产压差愈大，渗滤速度愈高，在井壁附近液流对岩石的冲刷力就愈大，如果液体的粘度再高一些就更容易出砂，因为粘度高其拖曳力也大。在同样的生产压差下，地层是否易于出砂还取决于建立压差的方式。所谓建立压差的方式是指以缓慢的方式建立压差还是以突然(或急剧)的方式建立压差，因为，在同样压差下，二者在井壁附近油层中造成的压力梯度不同，如图（6-3）所示。,由图看出，突然建立压差时，压力未能迅速传播出去，压力分布曲线很陡，井壁的压力梯度很大，易破坏岩石结构而引起出砂；当缓慢地建立压差时，压力可以逐渐地传播出去，井壁附近压力分布曲线比较平缓，压力梯度比较小，不至影响岩石结构。有些井
6、强烈抽汲及气举之后往往会引起出砂，就是由于压差过大，建立压差过猛。,在注水受效中后期，由于油层含水后，部分胶结物被溶解，岩石强度降低或地层压力降低，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒间的胶结都可能引起出砂。不适当地采用压裂、酸化等措施使岩石结构遭到破坏时，也会造成出砂。,1.2 防砂方法综上所述，油层岩石胶结疏松是油层出砂的主要内在因素，而开采措施不当等外在因素，将使油层出砂更为严重。对于胶结还不很疏松的油层，井的开采措施不当则是油井出砂的直接因素。所以，为了防止油层出砂，一方面要针对油层和油井条件，正确地选择完井方法，制订合理的开采措施；另一方面，要根据油层和油井条件，出砂历史，选
7、用人工井壁、人工胶结砂层及安装井下滤器等防砂技术。,(一)制订合理的开采措施 1. 在制订油井配产方案时，要通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂。控制生产压差基本上就是控制产量、限制地层中的渗流速度，从而限制拖曳力。如因受压差限制而无法满足采油速度要求时，只能在采取其它防砂措施之后才能提高采油压差，否则将无法保证油井正常生产。 2. 在易出砂油水井管理中，开、关井操作要平稳，并严防油井激动。,3. 易出砂井应避免强烈抽汲和气举等突然增大压差的诱流措施。4. 对胶结疏松的油层，为解除井底附近油层堵塞而采用酸化等措施时，必须注意防止破坏油层结构，防止使用过高的酸液浓度，以避免造成油井
8、出砂。对粘土胶结的疏松低压油层，避免用淡水压井，要防止水大量漏入油层，引起粘土膨胀。否则，可能因降低胶结强度或破坏油层结构而引起出砂。,5. 根据油层条件和开采工艺要求，正确地选择完井方法和改善完井工艺。对于油水 (或气)层交互及层间差异大的多油层，通常采用射孔完成。为防止出砂可采用化学固砂或套管内砾石充填及井底滤砂器等措施。对于厚的单油层可采用裸眼砾石充填的方法。这种方法对油井生产影响小、经济而且防砂效果较好。无论采用哪种完井方法，必须从钻开油层到固井、射孔的每个步骤都要严格保证质量，否则不仅会影响生产率，同时将影响防砂措施的效果。例如，固井质量不好的井，采用化学固结防砂措施时，将会出现胶结
9、剂窜槽挤入非目的层而使防砂失败。如果油层污染，射孔质量不好，孔眼堵塞，化学胶结剂无法保证均匀推进，便不能很好的固结油层，而会过早出砂；或者将污染物固结在油层内，而严重的损害油层生产率。,6、注水油田油井压裂后出砂原因及预防压裂后砂卡的措施：,措施：我们对压后下泵方案提出了：压后下泵深度控制在油层顶界以上50-100米之间，减少砂卡的几率,(二)砾石充填防砂方法砾石充填防砂方法虽然是较早的防砂方法，但由于近年来在理论上，工艺上及设备上不断地完善，被认为是目前防砂效果最好的方法之一，特别是在注蒸气井中的防砂，它的效果更为显著。,砾石充填的一般做法是先将割缝衬管或绕丝筛管下入井内面对防砂层段(井底)
10、，然后将经过选择粒径的砾石用高质量的液体送至衬管或筛管外面，使形成一定厚度的砾石层。如果砾石粒径是根据地层砂的粒度选择的，并且选择得当，那么可预期被地层液体携流入井的砂子将被阻挡于砾石层之外。在此处较大粒径的砂子在紧靠着砾石层的地方形成砂桥或砂拱，它又将较小粒径的砂子阻止在更外面。就这样通过自然选择，在砾石层外形成一个由粗粒到细粒的滤砂器，既能有良好的流通能力，又能阻止油气层大量出砂。,砾石充填防砂法又分为裸眼砾石充填与套管内砾石充填两种(见图64)。裸眼砾石充填应先在油层部分(要防砂的井段)扩眼，然后将衬管或筛管下入。套管内砾石充填在射孔后即可将砾石充填于衬管(绕丝筛管)与套管壁之间。由于裸
11、眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果及对油层产能的影响均较优于套管内充填。但裸眼充填属于先期防砂的方法，完井时就要考虑并完成此项完井环节，工艺也比较复杂。,附：滤砂器 滤砂器防砂是将地面做好的滤砂器下到井底来阻止油层砂进入井内。可用于裸眼井和射孔完成的井。下面介绍三种用于射孔井内的滤砂器。,(1)砾石滤砂器 砾石滤砂器是由两层带眼的同心管组成，并在管子上分别包以2535孔厘米2的铜丝布。对两管的环形空间充填不同直径(0.50.8，0.81.2，1.21.5毫米)的砾石，如图(6-7)所示。,(2)塑料滤砂管 在21/2带眼管外包有铜丝布，并胶结一层塑料砂子，其外径尽量接近于套管内管，如图
12、(68)所示。,(3)塑料孔滤砂器 这种滤砂器是在套管内下入特制的滤砂管。每米滤砂管有70个台阶形孔眼，孔径为15*l0毫米，在孔眼中嵌有热固性树脂胶结的石英砂，如图(6-9)所示。,在采用滤砂管防砂时，要求套管不能有损坏和严重变形，防砂层段不能过长，也不适合于需要分层的井内。如果地层砂堵塞了孔眼，会给液流带来很大阻力而造成产量降低，这一点要特别注意，同时在更换滤砂器时比较麻烦。,1.3 清砂 尽管已经有了各种防止油层出砂的方法，但由于各种原因，不可能在所有井上完全避免油层出砂。油层出砂之后，如果液流上升速度小而不足以将砂带至地面时，便在井内形成砂堵而影响生产。因此，必须采取措施来清除砂堵，以
13、便恢复生产。通常采用的清砂方法有两种：,冲砂：向井内打入液体，利用高速液流将砂堵冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到地面。这种方法适用于能建立循环的井上。 捞砂：对于低压油层，由于地层漏失而无法建立循环的井，为了清除砂堵，就必须起出井下管柱，用钢丝绳下入专门的捞砂工具捞砂筒，将井底积存的砂子捞到地面上来。 下面我们就有关冲砂问题作以简要介绍。,（一） 冲砂液及冲砂方法冲砂的目的在于解除砂堵恢复正常生产。但往往由于对冲砂所用液体和冲砂方式选不当，反而会由于冲砂液大量漏入油层，造成堵塞，影响生产。因此，应该正确地选择冲砂液和冲砂方式。,1. 冲砂液 对冲砂液的要求： (1)具有一定的粘度，以
14、保证有良好的携砂能力； (2)具有一定的比重，以便形成适当的液柱压力，防止井喷；(3)来源方便，而又不损害油层。通常采用的冲砂液有油、水、乳状液、汽化液等。为防止油层污染，在液体中可加入表面活性剂。一般油井用原油，水井用清水(或盐水)，低压井用混气冲砂液。,2、冲砂方式 冲砂方式一般有正冲、反冲和正反冲三种。(1)正冲 冲砂液沿冲砂管(即油管)向下流动，在流出管口时以较高的流速冲散砂堵。被冲散的砂和冲砂液一起沿冲砂管与套管的环形空间返至地面。随着砂堵冲开的程度，逐步加深冲砂管。冲砂管不能下放过快，以免冲管插入砂中造成憋泵。在接单根或改罐需要停止循环以前，必须进行较长时间的循环，以便把井内已冲起
15、的砂子带到地面，否则停止循环后，这些砂下沉会造成卡钻事故。,为了增大液流冲刷力，可在冲砂管下端装上收缩管(或喷嘴)。如果下端做成斜尖形，则可防止下放过快而引起的憋泵。(2)反冲 与正冲相反，冲砂液由套管和冲砂管的环形空间进入，被冲起的砂随同砂液从冲砂管返到地面。 正冲砂冲刺力大，易冲散砂堵，但因套管环形空间截面积大，液流上返速度小，携砂能力低，易在冲砂过程中发生卡钻。要保持高液流速度就必须提高排量。相反，反冲时，冲刺力小，但液流上返速度大，携砂能力高，不会在冲砂过程中发生卡钻。,（3）正反冲砂这种方式是利用正、反冲各自的优点，弥补其不足而提出的一种冲砂方式。它用正冲的方式将砂堵冲开，并使砂子处
16、于悬浮状态。然后，迅速改为反冲洗，将冲散的砂子从冲管内返出地面。这样可迅速解除较紧密的砂堵，提高冲砂效率。采用正反冲砂方式时，地面管线上应安装便于改换冲洗方式的总机关。,为了充分利用正反冲的优点，进一步提高冲砂效率，可采用如图(610)所示的冲砂管柱来联合冲砂。它是在距离冲砂管底部1520米处装一个分流器。分流器是用来改变液流通道，其上带有一个可用液力涨开的密封环，以便密封套管和冲砂管之间的环形空间。冲砂液 从套管环形空间进入井内，经过分流器进入下部冲砂管，将砂堵冲开。被冲散的砂随同液体先从下部冲管与套管环形空间返至分流器后，便进入上部冲砂管内，然后返至地面。这样既增大了砂堵的冲刷力，又可增加上返液流速度，同时又不需改换冲洗方式，因而可提高冲砂效率。,对于油管内发生堵塞或带封隔器而不能建立循环的井，可在油管内下小直径冲砂管进行冲砂。在冲砂过程中应注意中途不可停泵，以免被冲起的砂下沉将冲砂管卡住或堵死，冲砂过程中应尽量使其进出口排量大致平衡，防止井喷或漏失，应逐渐加深冲洗，不能太快或一次加深过多，以免使冲砂管插入砂内造成砂堵、憋泵等。,
