稠油出砂井井筒防砂卡工艺研究

【摘 要】 油井出砂是疏松砂岩油藏在开采过程中遇到的最大问题，它直接影响了开采的效率和产能，为此，着重研究油井防砂的工艺技术有着非常重要的现实意义。目前，国内的防砂工艺技术发展已经长达数十年，国内的一些大型的油田也做了许多努力在防砂治理方面，并且取得了一定的成绩，给防砂工作的研究提供了丰富的现实经验。现在最为常用的三大防砂工艺分别是机械防砂、化学防砂以及符合防砂。本文将给出典型的稠油油藏开采过程中红防砂工艺分析和研究，以期为日后采油的产能和效率能够上一个台阶做一点贡献。

【关键词】 稠油出砂井 井筒防砂卡 工艺研究

稠油油藏的特点是油层较薄、埋藏较浅、隔夹层的成岩较差且薄、边水和底水都十分活跃，这些特点对于油藏开采都有着极为不利的影响，再加之国内现在稠油开发的技术已经成熟，但是在实际的开采过程中随着产液的降低而导致频繁的出砂卡泵，也使得油井的免修期变短，难以保证采油效率，对油田的开发造成了不利的影响。本文就稠油油藏过程中出砂条件、机理和防砂工艺进行分析和研究，并且对防砂相关的清砂也做了简单的阐述，以期能够解决这些问题，提高采油的效率。

1 稠油油藏的出砂冷采条件

稠油出砂冷采有一定的适用条件和范围，通常情况下，最为关键的两个因素是：第一是地质条件，胶结疏松的地质条件更适合出砂冷采；第二是原油中深解气的含量，一般原油中含有越多的深解气的出砂效果越好。除了这两个较为关键的因素外，油层条件也会影响出砂冷采的效果。

2 油油藏的出砂冷采机理

虽然稠油出砂冷采技术在采油过程中被广泛的使用，并且能够保证油量的高产和低廉的成本因而受到一致好评，但是相关理论的研究仍然有不够完善的地方需要去探索和发现。有研究结果显示出砂冷采的方式能够保持长时间的高产是基于以下两个方面：一是大量出砂而形成的蚯蚓洞的网络；二是有稳定的泡沫油流动。

2.1 大量出砂形成蚯蚓洞网络

由于稠油油藏的特点是埋藏较浅且油层的胶结疏松，加之原油的年度本身较高具有很强的携砂能力，所以常常导致砂随着原油一同产出。这样一来在砂子在产出过程中在油层中便形成了蚯蚓洞网络，它能够提高油层之间孔隙度和渗透率，从而提高了原油的流动速率，进一步的提高了原油产量[1]。

2.2 溶解气形成的泡沫油流

尽管稠油的溶解系数比起稀油要低，但是稠油中仍然含有一定含量的溶解气，加之稠油所处的地层压力较低，压差也比较大，这样使得在地层的压力下天然气的状态处于饱和。在含有溶解气的原油进行流动的过程中，孔隙的压力不断的减小，导致大量的微气泡在地层原油中产生，从而形成了泡沫油，这种气泡的特点是虽然不断的膨胀但是不容易破裂，性质较为稳定，有很强的携砂能力。不断降低的压力导致了原油等也不断的膨胀进而为其流动提供了动力。因此气泡油携砂在膨胀的作用下不断的流动，能够在较短的时间内形成蚯蚓洞，从而提高采油的产量。

3 稠油油藏出砂冷采配套举升工艺的分析研究

从进行采油的设备上分析稠油产量较高的原因是地层中的大量出砂，从设备的角度出发，管式泵和杆式泵出现卡泵的现象非常频繁，大量的实践表明，螺旋泵是出砂采的设备配套的最佳选择[2]。

3.1 螺杆泵举升工艺井下系统的各部分选择

井下螺杆泵是螺杆泵油系统中最为核心的部分，出砂冷采技术中的螺杆本的要求是能够携带大量的砂，因此常常选用的是井口的高携砂量螺杆泵。其次是抽油杆的选择，抽油杆的安全系数应当保证在1.2左右，且满足许用扭矩要比工作扭矩大的设计原理。其余的油管、井口以及光杆的选择根据具体的情形进行合理的选择即可。

3.2 工艺关注和下井的方式

稠油出砂冷采的过程中，泵下的过深或者过浅都会影响开采的效果。泵下的过深的话，当出现泵不能及时排砂的情况时很容易堵塞泵从而导致作业的中断；而当泵下的过浅时，在很短的时间内油层很容易被砂子埋住从而阻断砂子和原油的流出，从而影响开采的产能。所以在进行实际的采油过程中要根据实际情况精心相应的设计以满足产油的需求。

4 井下油管内防砂工艺的技术研究

稠油井出砂的过程中容易造成卡泵，螺杆泵定子能够使卡泵的几率降低，为此，需要对螺杆泵进行研究分析。

防砂工具的原理：卡泵的形成是由于螺杆泵停井的过程中油管内部聚集了过量的地层砂导致回落从而积聚在泵头和矩杆处。为了使得采油过程顺利并且提高采油量，需要对卡泵的现象进行预防。防砂工具的原理即是：在油管的内部增加一些沉砂的空腔，当液流在上升时，液流会经过内部的防砂伞帽从而阻挡其中的砂粒，这些砂粒下沉后会进入到沉砂的空腔内，此外，当停井时，油管上部的砂下沉后落入伞帽并随着伞帽的坡度落入沉沙腔内，这样就能有效的防止地层砂对螺杆泵造成的卡顿现象[3]。

5 井下油管内清砂工艺的分析研究

虽然有一定的防砂措施，但是油层出砂的现象是不可避免的。为了进一步的降低卡泵现象以及提高产油量，需要对油管的内部进行定期的地层砂清理工作。由于液流的举升流速度较低导致的油管内沉沙，为此，需要将液流的速度提升，这样就能够将地层砂带到地面从而实现排砂。

清砂工艺的工作原理：将动密封装置特殊加工之后安装在驱动头光感触，再将激励液注入进液通道的空心杆中，这样激励液经过螺杆泵的上部而进入管杆的环空部位，在泵压和举升的作用下到达井口驱动出，之后进入到生产管线的流程中去。这个工艺能够高效的将油管内积聚的地层砂清除，从而解决卡杆和卡泵的现象，是十分有效的一种油井砂卡工艺。

6 结语

稠油井出砂是采油过程中最为关键的问题，为了解决这个问题，需要对所采用的设备即螺杆泵的结构和各部分的工作机理进行分析，对于出砂的原因进行详细的分析，之后在工艺上进行改进，将地层砂排至地面，必要时定期的进行井下油管内部的清砂工作，从而降低卡泵的概率，提升采油的效率和产量。

参考文献：

[1]刘铁岭，沈和平.稠油油藏热采井出砂机理模拟实验研究[J].江汉石油学院学报，2004，26（3）：783-84.

[2]胡玉国，邓大智，宿辉.我国化学防砂工艺技术现状和发展趋势[J].精细与专用化学品，2009.18（2）：94-97.

[3]金祥纯，张庆龙，高世臣.稠油油藏出砂机理、影响因素及防砂技对策[J].中国海上油气，2006.18（5）：320-324.