绕丝管防砂施工常见故障分析与预防

绕丝管防砂施工常见故障分析与预防

白瑞义

孤岛采油厂白瑞义

[摘要]：绕丝筛管环空充填在作业施工过程中由于受到井筒、管柱、防砂工具、地面环境和人员技术素质等多重因素的影响，施工中经常发生故障，根据近两年资料统计，本单位施工绕丝管防砂井447井次、发生故障共计37起，事故发生率多达8.3%。平均处理时间达11.5天，累计处理费用高达555万元。本文结合对充填施工故障的分析处理，同时针对问题的根源，探讨相关的预防与处理方法，对于预防事故的发生，降低作业成本，提高油井产量具有十分重要的意义。

[关键词]：绕丝筛管防砂充填施工故障分析预防。

前言

绕丝筛管砾石充填防砂属于机械防砂方法，它是利用选定缝隙尺寸的筛管下入油井，正对出砂油层，然后在筛管周围填入一定粒度的砾石，形成一个二级拦截体系，较细的地层砂粒在填充面上被阻留，而砾石本身(比筛缝大)又被阻挡在筛管周围，这种体系能有效地抑制地层砂运动，而地层流体可以通过渗透性极好的砾石充填层及流通面积极大的筛隙进入油井，使油井既能高产，又能控制油井出砂。该防砂工艺具防砂强度高、有效期长、适应范围广和产能损失相对较小的特点。目前孤岛油田绕丝筛管砾石充填防砂从充填工艺上分为：常规砾石充填和高压一次砾石充填两类。本文结合对充填施工故障的分析处理，同时针对问题的根源，探讨相关的预防与处理方法，对于预防事故的发生，降低作业成本，提高油井产量具有十分重要的意义。

一、孤岛油田绕丝管防砂现状

1、历年孤岛油田绕丝管防砂情况

截止到2014年12月底，孤岛油田共有油井3437口。开井数达2762口，其中绕丝管防砂井1930口，占据平均总开经数的69.8%。随着注聚单元的增加，绕丝管防砂井的数量有所下降，绕丝管防砂井口数基本稳定在1900口左右。

2、绕丝管防砂施工故障发生情况

孤岛采油厂共有32支小修队伍，年平均施工油井1500口左右，其中绕丝管防砂井占总工作量的43.1%，即647口。从近五年统计结果看，防砂事故发生率平均达8.3%。

3、绕丝管防砂施工故障统计

按照管柱故障、座封故障、充填故障、丢手故障、其他故障五种基本类型进行统计，管柱故障、座封故障、充填故障是孤岛油田绕丝管防砂施工故障发生的主要类型，三者合计达277口，占故障井总数的92.05%。

4、故障处理情况统计

据301口事故井的处理情况统计，其中27口按事故井交大修处理，33口井大队内部大修队消化，其余事故井均由事故单位上反扣钻杆自行处理见。

5、事故井的处理时间统计

据301口事故井中的241口有效对比井资料统计，事故井平均处理时间为11.5天，其中充填事故处理时间17.5天见。

二、充填施工故障原因分析

造成绕丝筛管防砂施工故障的原因很多，其间关系错综复杂。大多数情况下，是若干因素综合作用的结果。导致故障发生的因素有其内在的，即与施工质量有关，也有其外在的，即与施工环境有关。因此，对事故产生主要作用的因素也有所不同，起码从主次关系上讲有所区别。下面从几个方面对绕丝管充填施工常见故障原因进行分析：

1、工作管柱对充填施工的影响

根据2008年的资料统计，充填施工管柱试压30MPa后发生破裂、漏失、掉落的油井多达9.54%，由于油管找漏繁杂而费时，因此，小修队将油管试压的压力调整到25MPa；根据施工标准，座封及打开循环通道的压力一般在14~22MPa之间，管柱试压应大于施工压力的1.2~1.5倍，即24~30MPa。遇到油稠、通道打不开等特殊情况后产生高压概率较大，施工中无法判别是油管破裂还是通道打开，以致盲目加砂只能等到出口见砂才能做出正确判断，如果反洗井不及时或水泥车发生故障就会造成事故。以孤南14-斜1井为例,该井原油粘度10185mp.s，蒸汽吞吐后下绕丝管防砂管柱，因压力高用相对密度1.2的卤水压井，施工管柱试压25MPa，中途发生溢流重新压井一次，座封时压力一度上升到18MPa，打开循环通道时压力上升到26MPa，加砂量达到1.5吨时，发现出口返砂，倒反洗井时水泥车凡尔发生故障，造成砂卡管柱，经过21天套铣倒扣发现充填工具以上第一根油管本体破裂，工作管柱问题导致了充填事故的发生。

2、座封故障诱发原因分析

近年来充填工具从早期的P1、PT、PC-152充填工具，发展到到目前较为成熟的WT-150、PFS-150型充填工具，基本满足防砂配套需要，据统计2010~2014年发生因座封故障导致充填失败的77口，其诱发原因集中表现在几个方面：一是循环池不清洁，导致洗井时将固体杂质带入井内，造成球座密封不严座封失败或循环通道打不开；二是运送过程不规范，工具在装卸和搬运过程中发生强烈震动、摔砸等现象，毁坏了工具内部的密封件，座封过程中无法将压力打到设计压力而提前释放，降低了座封效果，同时出现的还有循环通道打不开等问题；三是下井管柱下放速度的影响，绕丝管施工管柱的下放速度应保持在30根/h左右，但执行过程中出入较大，部分出现野蛮操作的问题，造成充填工具的部件损坏，不但降低了座封效果，同时给后期充填施工埋下隐患；四是水泥车操作的影响：由于部分水泥车司机业务不够熟练，座封打点时执行标准不到位，有时停车不及时使通道提前打开，造成座封失败。

3、充填施工故障诱发原因分析：

充填施工中事故集中表现在以下几个方面：一是漏失井环填砂量掌握不准造成事故，孤岛油田近年来由于各开发单元措施差异较大，井筒液面差异也较大，注聚单元液面浅，平均液面在200m左右，对于无漏失井，事故率相对较少；热采注汽单元亏空大，液面深，平均液面700m左右。因此，漏失井的填砂量较难控制，一方面在初始或整个填砂过程出口不返液。再者管线出口连接池子后没入液面以下较深，阻挠了气体返出，影响地面观察。其次对井史了解不细，未能详细了解先期油层防砂的压力，填砂量，防砂后的累计生产时间和累计排砂量等。以上因素所导致的结果是盲目加砂，施工过程中对压力的突然升高准备不足，反洗井不及时，使油管内的砂子无法正常洗出，造成丢不开、起不出卡钻事故；二是高压井冲砂口袋深度掌握困难：对于地层压力较高的井，为防止地层外吐影响防砂管柱下入，冲砂过程中加深较多，充填工具下井过程中将井内液体撑出，地层吐砂使砂面高度失准，给填砂量计算造成困难；三是反洗井时未涮泵，由于反洗井时间紧，涮泵工序往往被忽视，洗井时间掌握不准，顶替液返出后即停泵，忽略了泵内的部分砂子未洗出。另外液压钳故障或其他原因丢手不及时，造成丢不开手而卡钻。其他如进出口管线在同一方向上，砂子在循环池内形成循环等，充填砂洗不干净沉至工具内，导致丢不开手的事故。

三、预防措施与效果

在对孤岛地区充填规律及机理研究的基础上，对事故井处理及预防上做了许多积极努力的工作。1、强化偏磨井的井史跟踪，对偏磨井采用油管电磁找漏与试压相结合的方法，保证施工管柱可靠性，杜绝试压不合格施工。2、循环池随冲随清不留隐患，研制并加装液体入井过滤器，保证入井液合格。3、建立责任到人的装卸、搬运、验收制度，工具下井监督及水泥车连带责任等制度，完善责任落实。4、对漏失井采取科学计算，灵活施工的办法。具体施工时，可以根据具体情况灵活掌握，无漏失井将计算砂量填完后，通过顶替达到设计压力；漏失井将计算砂量填完后，如果顶替不到设计压力，可适度增加填砂量，分阶段填砂可以有效避免砂堵事故的发生。5、高压井冲砂口袋以10~15m为宜，起下钻时严格控制起下钻速度，避免抽吸和井液外溢，防砂管柱轻探砂面，深度控制在10m以内，以便为砂量计算提供可靠依据。6、反洗井前必须涮泵，此项工序不但可以缩短洗井时间，同时避免了二次沉砂。倒扣前应保证液压钳工作正常。

7、改变原环填方式，推行小车组700#水泥车两台配合加砂车环填施工，改善填砂效果。

2014年通过强化预防措施的落实，收到了较好成效，充填施工事故率大幅下降见。

四、结论：

孤岛油田进入开发后期，油井出砂情况更为复杂，对防砂工艺提出了更高的要求，更多防砂难题需要解决。我们厂相继研发了塑性防砂管防砂工艺、高压充填防砂工艺和分层防砂工艺，组合改进了复合防砂工艺，配套应用了自激波解堵、声波助排等辅助技术，形成了适合孤岛油田油藏特点的综合配套防砂工艺技术。总之我们通过细化综合措施的落实，积累了宝贵经验，使事故发生率同比下降了5.07个百分点，减少成本300多万元，但是现场施工受环境、井筒、地层等综合因素的影响，事故率仍然保持在2.15%，因此，控制环空充填事故将是我们下一步研究探索的方向。

参考文献：

〔1〕肖建洪，《孤岛油田采油工程技术》北京：中国石化出版社，2013.10

〔2〕万仁博，《采油工程手册》北京：石油工业出版社，2006.1