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 1、 防砂和清砂防砂和清砂油层出砂是砂岩油层开采过程中常见的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，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，同时也增加了清砂产量，甚至使油井停产，同时也增加了清砂 的井下作业工作量。另外，还会磨损设备及的井下作业工作量。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活塞、衬套等。出砂严重的井将引起井底坍 塌而损坏套管。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： 原因：一是压后油层吐砂二是下泵前冲砂不到位三是防砂工具达不到质量要求四是压后突然放大生产压差措施：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)，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(0.50.8，0.8 1.2，1.21.5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(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