浅层气井防砂工艺的研究

浅层气井防砂工艺的研究
摘要：本文通过对浅层气藏的防砂技术、醇土酸酸化等工艺对地层进行预处理改善气藏的流通能力，为该地区浅层气藏开发提供了可靠的技术保障。

关键词：浅层气井防砂
引言
胜利油田浅层气藏天然气开发正在逐步深入。

前期生产情况表明，浅层气藏天然气开采具有以下难点：砂层富含粘土矿物，在淡水中极易膨胀、分散、运移，堵塞地层孔喉，使地层渗透率降低；压实程度低，胶结疏松，易出砂，影响气井正常生产；部分停产气井粘土矿物含量高，堵塞严重，恢复产能难度大，严重影响了浅层气藏的有效开发。

1 气层出砂机理及危害
1.1气层出砂原因
气井出砂通常是由于井底附近地带的岩层结构遭受破坏引起的，其中，弱固结或中等胶结砂岩气层的出砂现象较为严重，且胶结强度越小，出砂越严重。

由于浅层气藏胶结性差，强度低，一般在较大的生产压差下，容易造成井底周围地层发生破坏而出砂。

1.2气层出砂机理（力学角度出发）
1.2.1剪切破坏机理该机理是炮孔周围应力作用的结果，与过低的井底压力和过大的生产压差有关。

1.2.2拉伸破坏机理该机理是开采过程中流体作用于炮孔周围地层颗粒上的拖曳力所致，与过高的开采速度或过大的流体速度有关。

这两个机理相互作用，相互影响。

1.2.3其他机理除上述两个机理外，还有微粒运移出砂机理，包括地层中粘土颗粒的运移，因为这会导致井底周围地层的渗透率降低，从而增大流体的拖曳力，并可能诱发固相颗粒的产出。

1.3气层出砂危害
1.3.1减产或停产作业
气井出砂，最容易造成气层砂埋、油管砂堵、地面管汇积砂。

因此，常被迫起油管清砂作业，但恢复生产不久，又因出砂严重重新作业，周而复始，使气田
产量大减。

有的气田被迫在一定条件下采取控制生产的办法来抑制地层出砂，但势必要减少产量。

1.3.2地面和井下设备磨蚀由于气井产出的地层硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，使气井气嘴等磨蚀严重，不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。

1.3.3套管损坏，气井报废
最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层空穴越来越大，到一定程度，往往会导致突发性的地层坍塌；套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应力变化的作用，受力失去平衡而产生变形或损坏、甚至挫断，严重时会导致气井报废。

1.3.4环境污染
地层砂产出井筒，对环境会造成污染，尤其是海洋气田，更为环境保护法规所制约。

2 防砂工艺
2.1 （地层预处理）+（一次完井管柱防砂工艺）研究
地层预处理+一次性完井管柱防砂工艺技术本质是采用了防膨抑砂剂地层预处理+高精度滤砂管一次完井防砂的复合工艺技术。

由于某些地层富含粘土矿物，在淡水中极易膨胀、分散、运移，堵塞地层孔喉，使地层渗透率降低，所以采用此种方法。

选用FS-FY防膨抑砂剂作为地层处理的主要入井液。

FS-FY防膨抑砂剂具有优良的抑制粘土矿物膨胀、稳定粘土矿物、防止储层伤害的功能。

FS-FY其原理是抑砂剂中有些组分可以减少粘土表面的负电性，压缩粘土表面上的扩散双电层，使其紧密结合；有些组分对粘土的砂颗粒有强烈的吸附、包覆、桥联作用，使粘土胶结的砂粒免受气流及入井液的冲刷，达到牢固防膨抑砂的目的。

2.2高精度滤砂管砾石充填防砂工艺技术
高精度滤砂管砾石充填防砂工艺是将高精度滤砂管、充填工具及配套器材组成的防砂管柱下入井内，使具有一定挡砂能力的滤砂管对准气层，然后通过充填管柱在井下环形空间和炮眼内充填高渗透的挡砂材料，依靠充填砾石阻挡地层砂，而利用高精度滤砂管阻挡充填砾石，形成双层挡砂屏障，防止地层出砂而达到无砂采气的目的。

高精度滤砂管的挡砂精度及充填砾石的尺寸取决于地层砂均匀系数、分选系数和粒度中值等特征参数。

2.2.1PLT砾石充填工具研制
2.2.1.1结构特点
该工具由丢手机构、密封皮碗、转换外套、扶正总成、心轴、转换内管、关门机构等组成。

该防砂工具同时具备两种丢手方式：一种水力丢手，一种倒扣丢手。

该种设计方式提高了工具的丢手成功率，使工具的适用范围更加广泛。

密封皮碗既可作充填，也可留井作为生产封隔器，大大节约生产作业成本。

2.2.1.2技术参数：
PLT砾石充填工具技术参数
5.2.1.3PLT工具性能试验
PLT工具性能试验数据
2.2.2PLT防砂系统管柱结构
2.2.2.1管柱结构
密封插头（丝堵）+生产筛管+光管+信号筛管+光管+PLT充填工具+油管
内管柱：1.315in冲管或1.9in冲管
2.2.2.2管柱特点
一次下入可实现循环充填。

适用于套管完好井，该管柱后期处理难度小。

但该方法只适用于低压循环充填、不能利用于高压充填。

2.2.2.3防砂注意事项
下防砂管柱前必须进行通井、刮管、洗井施工。

丢手后要复探鱼顶，确认丢手是否成功。

3 结论
由于浅层气藏胶结性差，强度低，投产时要通过孔隙度、出砂指数预测等防砂预测方法判断地层是否出砂，定好防砂措施，保证气井的正常生产。

对于老井，地层泥质含量较高，易被堵塞，出砂严重，地层亏空较大。

采用了醇土酸酸化，解除近井地带的堵塞，再采用高精度滤砂管砾石充填防砂的工艺技术路线。

新井采用了地层预处理+高精度滤砂管防砂，对于气层的防砂具有很好的效果，可有效减小气井防砂后产能的降低。

醇土酸酸化工艺可大大降低了入井液对气层的伤害，恢复气井产能，应积极推广老井醇土酸酸化解堵工艺。

下步要继续研制更好的防砂措施，为气田的高效开发打好基础。