【采油】低压漏失井捞砂技术研究与应用

油田开发进入中后期，一些区块受长期注水或注气开采以及油井不合理的生产制度的影响，储层骨架受到破坏而造成油层出砂，出砂后的地层呈亏空状态，亏空不断扩大会导致油层坍塌，出砂进一步加剧。 油井出砂量达到砂埋生产层时，就会造成油井减产或停产。

而通常情况采用的水力冲砂在地层压力低或油层漏失严重的油井，只会导致砂子随冲砂液再次进入油层，生产时再次产出进入套管内的恶性循环，而且大量的冲砂液进入油层会导致油层污染，尤其对于水敏油藏，严重时会导致油井不出油。 大量的冲砂液进入油层，油井正常生产后往往几天都排不净，也严重影响了油井的生产时率。低压漏失井捞砂技术研究是在成熟的负压捞砂工艺基础上，对配套工具及捞砂工艺进行优化设计，以提高油井的捞砂效率，在此基础上进行改进以适应直井、斜井与水平井捞砂工艺的要求。

一、捞砂工艺管柱

1、管柱结构

设计了 3 种捞砂工艺管柱，管柱主要由泵上阀体、捞砂泵、滤砂装置、沉砂管、下阀体、砂铲等部分组成； 其主要是以泵作为产生抽汲形成液流的部件。 管柱图如图 1 所示。

图 1 球阀式、挡板式、大斜度井或水平井捞砂管柱

2、工艺原理

用抽油管连接上阀体、捞砂泵、滤砂装置、沉砂管、底阀体、砂铲等工具下入至砂面位置，往复上提下放油管，砂子通过砂铲被携带到沉砂管内，重复以上过程，砂子不断被吸入到沉砂管内，逐渐下入单根油管，捞砂至人工井底，提出油管，地面清理砂子，完成捞砂作业。

3、技术指标
针对 Ø139.7 mm 套管采用常规捞砂泵设计参数： 捞砂泵柱塞直径 70 mm； 捞砂泵筒最大外径108 mm； 捞砂泵行程 3 m； 工具端部连接螺纹 73mm； 最低携砂速度 0.2 m/s。

二、关键部件设计

1、捞砂动筒泵

由于捞砂泵的类型较多，设计方面就显得十分重要。 为了满足吉林油田低压油井的工艺要求，采用动筒泵（图 2）作为捞砂泵，并采用皮碗式软柱塞设计（图 3），在现场施工过程中，既有效形成了密封环形空间，并且避免了出现砂卡现象，也不影响下行程速度。

图 2 捞砂泵泵筒示意图

图 3 软柱塞示意图

2、底阀体

底阀体（图 4）主要采用弹簧复位，防止底阀失效。

图 4 底阀体示意图

3、砂铲

设计了两种砂铲，当施工井出砂时间较长易形成较大砂块时，为避免砂块把底阀卡住，造成底阀失效，应采用挡板式砂铲； 在正常井或水平井，为保证球阀的快速关闭，应采用球阀式砂铲，在直井也可以采用挡板式砂铲，但在水平井不建议采用挡板式砂铲，因为挡板的开启，在水平井段重力作用下砂子的堆积易造成底阀失效。 砂锥式砂铲作为多级阀体捞砂工艺管柱的专用工具，目前只能与之配套使用。

1、挡板式砂铲

挡板式砂铲中挡板的设计可有效避免卡住较大砂块，造成底阀不关闭，使捞砂失效。

2、球阀式砂铲

球阀式砂铲（图 5）利用弹簧强制复位，可有效关闭底阀。

图 5 球阀式砂铲示意图

三、捞砂参数优化设计

为保证有较快液流速度，需要合理控制作业机上提、下放速度，在设备功率许可情况下，尽可能把作业机的上提、下放速度控制在最大； 同时如要建立起有效的循环也需要有较大的泵沉没度，如果泵在液面以上，有效的举升只能形成相对压差为一个大气压的举升高度，因此把泵的沉没度确定在 50 m以上，在条件允许的情况下泵的沉没度越大越好，如果液面较低，会造成泵无法正常实现抽汲，这时需要利用管线或泵车进行倒灌，产生一定的泵沉没度，泵内负压越大，作业机上提速度越快，井底沉砂进入砂铲底部阀体的液流流速越快，越容易把砂吸入到沉砂管内。 另一方面泵内产生的负压会对下部油管有一个较强吸力。

根据井底沉砂的体积来确定沉砂管的数量，在井况许可情况下，尽可能采用内通径即容积较大的油管作为沉砂管，这样可减少沉砂管长度，沉砂管长度较长意味着泵吸入口与砂铲尖之间的距离较远，从而影响对底部砂液的吸力，影响捞砂效果。 以Ø139.7 mm 套管为例，用 Ø73 mm 油管作为沉砂管，其相应的比例为 1：4，在此基础上再多加 40 m 油管，来确保砂子不会进入到泵筒内，造成卡泵。

泵径大小决定了泵排量大小，在捞砂工艺中泵排量越大越好，这样可产生较快的液流速度，因此选择大的捞砂泵，根据吉林油田实际生产情况，目前采用内径为 70 mm 的泵。

四、施工注意事项

（1）捞砂泵必须在液面以下工作。

（2）必须保证沉砂管密封。

（3）砂铲快接触到砂面时，按探砂面操作规程探砂面。

（4）尽快完成井口接单根油管的操作。

（5）捞砂泵使用 5 次后，拆开泵筒检查橡胶活塞。

（6）捞砂泵在设计时，严禁应用在大于 30° 的斜井段和水平井段。

（7）如果施工过程中遇卡，上提悬重不得大于500 kN。

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