埕海油田壓裂井電泵舉升防砂配套工藝研究

王春彥 李光祥 甄華強 麻惠杰 鄂淑君 王春亮

摘 要：根據(jù)壓裂油井停噴后下電泵生產(chǎn)壓裂砂返吐卡泵的問題，以及針對壓裂后懸掛篩管防砂存在的問題，對壓裂井電泵防砂工藝管柱進行設計優(yōu)化研究并對比分析，形成舉升防砂工藝管柱配套方案，完成防砂配套工具設計和加工定制，并成功在3口井進行試驗應用，實現(xiàn)壓裂井電泵舉升+防砂一體化，采用電泵機組下方懸掛打孔篩管+雙皮碗封隔器+防砂篩管+絲堵的管柱結(jié)構增強電潛泵的工作的穩(wěn)定性，隨檢泵作業(yè)及時更換篩管，確保防砂效果，有效形成阻擋壓裂砂進電泵的有效屏障，增長電潛泵在井下的使用壽命，減少防砂后期打撈防砂管柱風險。降低了后期打撈難度大造成大修風險和作業(yè)成本，首次在埕海油田應用3口井節(jié)約成本至少95.1萬元，經(jīng)濟效益顯著，填補了大港油田一體化防砂技術的空白。

關鍵詞：壓裂后停噴;壓裂砂返吐;電泵舉升;防砂

1、研究背景

埕海油田2019年以來共實施壓裂10井次，目前大部分油井在自噴生產(chǎn)，埕海油田低滲儲層通過壓裂措施改造增產(chǎn)效果較好，壓裂停噴后需通過潛油電泵等人工舉升方式繼續(xù)生產(chǎn)，壓裂井生產(chǎn)過程中壓裂砂返吐，極易因砂卡電泵造成多次重復性檢泵，因此壓裂井在下電泵作業(yè)前，通常需要采用懸掛篩管防砂來達到預防壓裂砂返吐卡泵的目的。

但是壓裂井懸掛篩管防砂主要存在三方面的問題：1、增加作業(yè)工序及周期，增加了作業(yè)成本和防砂費用;2、長時間生產(chǎn)后，防砂篩管存在破損、結(jié)垢、堵塞等情況，造成供液不足或再次砂卡電泵，增加作業(yè)費用，影響采油時效和產(chǎn)量;3、懸掛篩管防砂管柱后期打撈難度大，存在大修風險。急需進行壓裂井電泵舉升防砂配套工藝研究。

2、研究內(nèi)容

根據(jù)存在的問題，需研究與電泵舉升管柱配套的防砂工藝管串;實現(xiàn)壓裂井電泵舉升+防砂一體化防止壓裂返吐砂卡泵;降低后期打撈難度大造成大修風險和作業(yè)成本;隨檢泵作業(yè)及時更換篩管，確保防砂效果，同時避免因篩管堵塞影響供液能力的防砂配套工藝。形成壓裂井電泵舉升防砂配套工藝，主要研究內(nèi)容（1）防砂工具研究。（2）電泵井防砂工具管柱設計。（3）壓裂電泵舉升防砂配套效果分析。

3、研究成果

3.1形成防砂工藝管柱配套方案

3.1.1雙皮碗封隔器+防砂篩管

采用電泵機組下方懸掛打孔篩管+雙皮碗封隔器+防砂篩管+絲堵的管柱結(jié)構，根據(jù)壓裂砂粒徑大小，優(yōu)選防砂篩管類型和擋砂精度，形成阻擋壓裂砂進電泵的有效屏障，增強電潛泵的工作的穩(wěn)定性，增長電潛泵在井下的使用壽命，減少防砂后期打撈防砂管柱風險。此裝置能夠很好的隔離砂礫進入分離器吸入口，達到電泵外防砂的目的。此管柱防砂效果和能力，取決于防砂管的目數(shù)、篩管長度、原油粘度等。

3.1.2丟手封隔器+防砂篩管

該方案先下一套丟手懸掛防砂管柱，管柱結(jié)構：丟手接頭+液壓封隔器+球座+防砂篩管+絲堵。使用鉆具將管柱下至預定深度，先坐封封隔器，再用丟手接頭將防砂管柱懸掛在套管內(nèi)，然后起出送入管柱，按設計下入電泵管柱。作業(yè)工序：將防砂管柱下至預定深度，坐封封隔器，憋壓丟手后，將防砂管柱懸掛在套管內(nèi)，然后起出管柱，按設計下入電泵管柱。

3.1.3兩種方案對比

丟手封隔器+防砂篩管主要優(yōu)點：1、可打壓驗封2、起到防落魚效果3、可安裝在電泵管柱以下任意位置4、若電泵短期躺井，可不動防砂管柱。缺點：1、成本較高2、安裝較為復雜，需要兩趟管柱，延長作業(yè)時間

雙皮碗封隔器+防砂篩管主要優(yōu)點：篩管能換后期不存在打撈風險減少工序，與電泵一趟管柱，節(jié)省作業(yè)時間與作業(yè)成本。缺點：皮碗封隔器下入過程中若磨損嚴重，可能導致封隔器膠皮密封不嚴。

3.2優(yōu)化設計防砂配套工具

3.2.1優(yōu)選雙膠筒皮碗分割器

該封隔器是一種新型自封式封隔器，結(jié)構簡單，操作方便，取消了封隔器的坐封、解封機構和相應的操作，是一種靠封隔器的膠筒外徑與套管內(nèi)經(jīng)的過盈和壓差實現(xiàn)密封的，封隔器在起下過程中，皮碗總是緊貼著套管內(nèi)壁，而且只能承受自上而下的壓差，壓差越大，皮碗與套管的密封越牢，它屬于一種單向承壓型封隔器，不需要坐封，解封操作，能夠簡化施工工藝，縮短作業(yè)占產(chǎn)時間，提高措施效果，降低工人勞動強度。

針對5寸半套管，優(yōu)化設計雙皮碗封隔器鋼體最大外徑和皮碗自由外徑，鋼體最大外徑減少2mm，皮碗自由外徑減少3mm。降低管柱安全風險。

3.2.1.1皮碗分隔器注意事項

（1）下井前檢查皮碗無劃傷、無撕裂現(xiàn)象。

（2）根據(jù)具體使用要求及井下的上、下差情況，合理組裝皮碗喇叭口的方向。（向上或向下、對裝或背裝）

（3）Z331封隔器下井前必須先通井，清除井壁后再下封隔器。

（4）將封隔器裝在管柱的適當位置，并上緊絲扣，緩慢下放，如遇有阻滯現(xiàn)象應上提管柱適當距離，稍微轉(zhuǎn)動后再繼續(xù)下放。

（5）運輸、搬運及組裝時不得劃傷皮碗膠皮。

（6）不可重壓，防止骨架受傷變形。

（7）存放于通風干燥處，避免潮濕及雨淋;避免接觸酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)，以防銹蝕。

3.2.2沖縫篩管

（1）借鑒埕海一區(qū)“擋排結(jié)合”成功防砂經(jīng)驗，選用優(yōu)化設計后的精密防砂篩管（篩網(wǎng)+沖縫網(wǎng)），結(jié)構相對簡單，防堵塞能力更強。

（2） 沖縫網(wǎng)螺旋分布，明顯提高了過濾套強度。

（3）在局部受外部擠壓時，受壓部位在外力作用下，間隙減小或者閉合，保證防砂的可靠性。

（4）采用精密沖縫技術，不銹鋼沖縫過濾套的沖縫開口在側(cè)面，降低砂層對沖縫篩管的直接沖蝕作用。

（5） 防砂精度可達0.15-0.25mm。

（6）高密沖縫過濾套不銹鋼材料，相較割縫管具有更高的抗酸、堿、鹽的腐蝕性。

4、成果應用情況

優(yōu)選壓裂后停噴井3口井，進行舉升工藝設計優(yōu)化，實現(xiàn)壓裂井電泵舉升+防砂一體化。根據(jù)動力運行安排，先后在張12-20L、張海50-20、張海52-8L井停噴后安排下泵。實現(xiàn)首次在埕海油田成功應用一趟管柱完井防砂工藝技術，填補了大港油田防砂一體化技術上的空白，累增油721.72噸，同時延長壓裂措施有效期。

5、結(jié)論及認識

（一）實現(xiàn)壓裂井電泵舉升+防砂一體化，作業(yè)施工時隨泵下井即可，不增加作業(yè)工序，應用簡單，滿足防砂效果

（二）降低后期打撈風險

（三）節(jié)約成本具有良好的經(jīng)濟效益

對5-1/2″套管壓裂后油井潛油電泵下掛防砂管串，與管內(nèi)懸掛篩管完井對比可節(jié)約費用31.7萬元/井次，與后期打撈防砂管柱相比可節(jié)約打撈費用約12萬元/井次，與造成大修相比可節(jié)約費用約31萬元。對實際發(fā)生的費用對比，三口井節(jié)約成本至少95.1萬元。

（四）可以充分解決壓裂砂返吐砂卡電泵這一問題，從而提高壓后停噴采油井防砂成功率，減少砂卡檢泵，保證了壓裂措施效果，具有廣闊的應用前景。根據(jù)動力運行安排，下步在埕海油田壓裂井目前自噴井中推廣應用。

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（中國石油大港油田分公司第四采油廠（灘海開發(fā)公司）? 天津 300280）