田喜军，刘 鹏，李 耀，胡均志，徐 勇

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

气井防砂工具在水平井的应用

田喜军，刘 鹏，李 耀，胡均志，徐 勇

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

随着子洲-米脂气田的建设，水平井的发开成为重点，2011年共打水平井7口，投产4口，其中3口气井投产后均不同程度出砂，导致下游管线或阀门出现刺漏现象，影响气井正常生产，因此，在以往27/8"井下防砂工具的基础上，研究加工31/2"大管径井下防砂工具，同时开展地面防砂工具的研究，确保气井正常生产及下游地面设施的安全运行。

气井防砂；防砂工具；大管径防砂器；地面防砂

2011年，子洲-米脂气田新投产气井45口，其中水平井4口（洲平X井、洲平Y井、洲平Z井和洲平K井），经过现场核实，目前洲平X井、洲平Y井和洲平Z井3口井均存在不同程度的出砂迹象，生产过程中管线多次被刺漏，导致气井无法正常生产，严重影响高峰供气，因此开展水平井出砂机理和防砂工具的研究，确保气井正常生产及下游地面设施的安全运行。

1 出砂机理分析

1.1 出砂类型

气井井底出砂是个别高产气井在投产初期的一种常见现象，主要可分为地层出砂和裂缝出砂两种类型。地层出砂产出物质主要是脱落的岩石碎屑，裂缝出砂产出物质是气层压裂改造过程中所加的压裂砂。

1.2 砂粒分析

通过对洲平X井、洲平Y井和洲平Z井3口井地面分离器或站内针阀处取样发现，砂粒均为气层压裂改造过程中所加的陶粒砂，是一种硬度很高的磨蚀剂，高速流动的砂粒会损坏地面管线和集输设备，从而造成砂刺穿孔、阀门失灵等隐患。

从现场情况分析，由于现场出砂砂样为陶粒，未发现地层砂，因此可直接通过井下防砂或井口地面防砂技术进行治理，确保气井安全平稳运行。

2 防砂工艺技术研究及应用

目前，针对气井防砂工艺技术主要以井下防砂为主，其中27/8”井下防砂工具应用较为成熟，主要以直径和定向井为主，水平井防砂技术正处于发展阶段，因此针对子洲-米脂气田3口水平井31/2”大管径出砂气井的防治成为难点，鉴于此，2011年开展了大管径井下防砂工具和地面防砂工具的研究及应用。

2.1 31/2”大管径井下防砂工具的研究及应用

水平井31/2”大管径井下防砂工具是通过27/8”井下防砂工具演变而来，但结构外形类不同与原始工具，叫原来工具复杂，同样由井下坐封装置和防砂筛网两大部分组成，但是由于水平井直径段无任何井下工具，出现工具无法座封，脱手后将会导致防砂工具串落入造斜段，无法进行打捞作业，同时起不到防砂的作业，将造成井下事故，针对此问题，专门为大管径防砂器设计加工防下滑工具，防止防砂工具下落。

图1 防滑座

图2 新型防砂工具

表1 大管径防砂工具设计参数表

2.1.1 参数设计 选取洲平Z井开展大管径井下防砂工具试验，设计参数（见表1）。

2.1.2 现场投放应用 设计投放井深1000 m，实际防滑座投放位置1064 m，防砂工具投放在防滑座上部，紧贴防滑座。在现场作业过程中，曾发生绳帽处钢丝断裂，工具掉落情况，因在井内预先投放有防滑座，将防砂工具阻隔，防砂工具打捞出来重新投放后成功，同时也验证了设计防滑座的合理性。

2.1.3 效果分析 洲平Z井，投放井下工具后，该井下游管线、阀门再未发生刺漏等现象，可连续稳定生产。通过投放前后曲线对比分析，投放后气井能够连续生产，防砂效果较好，但气井产液量降低，产量无法按照设计配产执行，分析讨论后，初步判断为，井筒砂子回落，可能造成水平段砂埋，井筒积液较多，影响气井正常生产（见图4）。

图3 洲平Z井生产曲线

图4 井筒示意图

2.2 地面防砂工艺技术研究

由于部分气井井筒无法投放井下防砂工具，井筒出砂严重，气井无法生产，因此开展地面防砂工艺技术研究，将该工具接到井口10号控制针阀下游，与原有设计管线并列安装，气井开井后井内气体携带砂砾通过井口进入装置，气体由上部管体进入过滤装置，颗粒状砂砾阻挡在过滤装置外。阻挡在过滤装置外的砂砾在流动气体作用下进入下端储砂筒，砂量到达一定容积后，关闭本装置两端闸阀，泄去装置内压力后，拆下储砂筒两端的堵头清理砂砾。

图5 地面防砂工具

2.2.1 参数设计 洲平X井，该井发现出砂后，多次组织投放大管径井下防砂工具，由于采气树井口大四通处萝卜头内径较小，导致工具无法下放，因此该井安装地面防砂工具，工具参数设计（见表2）。

图6 地面防砂装置设计流程图

表2 地面防砂工具参数设计表

图7 洲平X井生产曲线

2.2.2 现场试验 地面防砂装置由连接法兰、前后立柱、输气通道、储砂管、过滤装置组成，通过为期两天的焊接作业，完成装置的预配作业，最终将装置通过法兰串接在采气井口出口端针阀后与输气管线连接。

2.2.3 效果分析 洲平X井，投放井下工具后，该井下游管线、阀门再未发生刺漏等现象，连续开井生产。通过投放前后曲线对比分析，投放前，由于气井出砂严重，大管径井下防砂工具无法投放，导致气井无法开井生产，投放后气井能够持续稳定生产，防砂效果较好。

2.3 对比分析

通过该作业过程、防砂效果、气井生产等方面分析对比，大管径井下防砂工具和地面防砂工具各具特色，对比（见表 3）。

表3 防砂工具适用分析对比表

通过两项技术对比分析，地面防砂工具可靠性高，清砂作业简单，防砂效果较好，同时不影响气井生产，但作业费用偏高。

3 结论与认识

（1）井下防砂与地面防砂均有其各自的特点和适用性，在使用过程中需充分考虑各种工艺技术的适用范围和经济性，对其可行性进行综合评价和优选。

（2）大管径井下防砂工具能有效防治井筒出砂，但适用于井筒比较干净、出砂较少的气井，否则会造成井筒积液或积砂，影响气井正常生产。

（3）地面防砂工具外形尺寸小，现场安装、清砂方便，便于管理，运行可靠性高，可实时进行气井出砂量的监控，可推广应用。

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[2] 马建民，刘永红，李夯，等.可自适应膨胀防砂筛管膨胀机理研究[J] .石油矿场机械，2009，38（12）:9-11.

TE358

A

1673-5285（2012）04-0045-03

2012－02-09