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【摘要】随着油田的发展，吉林油田水平井日益增多，而对于日趋成熟的直井捞砂技术则面临新的挑战，如采用常规清砂手段，易发生卡管等问题，冲砂解卡难度较大。针对水平井特殊的井眼轨迹，选取扶余采油厂的某水平井，利用水平井捞砂技术，成功解决了水平井除砂问题。除砂彻底，成功率高，增油效果明显，并对捞砂管柱参数及实施步骤做了详尽的阐述。就目前来看，该项技术是解决水平井沉砂问题的首选方案。
【关键词】水平井 沉砂 捞砂 捞砂管串
1 问题的提出
近两年，随着勘探开发难度的日益增大，吉林油田用于勘探开发的水平井日益增多，至2012年底，扶余采油厂已有水平井150口，最近几年，还在呈增加趋势。生产井尤其是水平井长期生产后，水平段出现砂床，由于地层亏空，多数水平井冲砂不返液，给生产造成诸多危害。对于水平井来说，使用常规的清砂手段，存在一定的问题。如水平井的特殊井眼轨迹，无论采取何种压裂方式，一旦发生卡管柱的问题，冲砂解卡难度大；另外，狗腿度达到10°/30m以上，而且斜率变化大。使起下管柱产生法向分力更大，增大作业机上提载荷。为了解决上述问题，有必要系统研究水平井捞砂技术，以此解决水平井作业过程中出现的沉砂等瓶颈问题。
2 出砂原因、沉砂特点及危害
2.1 出砂的主要原因
油井出砂原因归纳起来有两方面，一是地质因素，二是开发因素。
2.1.1 地质因素
（1）沉积相
河流相砂岩一般以边滩、心滩及三角洲形式存在。较湖湘砂岩，水动力强，颗粒较粗且不规则，胶结较差，易出砂。湖湘沉积的砂岩，由于水动力能量弱，砂体颗粒较均匀，胶结较好，不易出砂。
（2）砂岩胶结程度及类型
一般来说，地层埋藏越深，压实作用越强，胶结程度越好，岩石压实紧密，地层不易出砂，反之，则易出砂。钙质胶结为主的的砂岩较致密，地层强度高，不易出砂；而以泥质胶结为主的砂岩较疏松，强度低，极易出砂。另外，砂岩颗粒以点接触为主，压实作用较弱，地层容易出砂。
（3）地层压力
地层内流体的压力支撑上覆岩层的压力。则上覆岩层的压力转嫁给地层。在胶结差的地层中，增长的压力会压碎胶结物甚至岩石颗粒，造成油井出砂。
（4）流体性质
高含水的流体，导致地层疏松，胶结强度降低，容易出砂。
2.1.2 开发因素
（1）油井产水。在以粘土为主要胶结物的地层中，当开始产水后，水溶解地层中的胶结物，降低了地层固结强度。
（2）注水开发。大量注水，注水开发进入高含水期，大部分油层水洗程度高，导致地层结构破坏和松散迁移，降低胶结强度，胶结程度已经遭到严重破坏，很难容纳地层砂和压裂砂。
（3）不合理的采油工作制度。油井投产放喷过猛，强烈降压，或油井生产压差过大，排液速度过快；油井开关频繁，造成油井激动等原因均会引起油井出砂。
（4）压裂。地层压力下降严重时采取压裂措施会加剧出砂。
2.2 水平井沉砂特点
实验表明，井筒倾角60°时临界携砂速度最大，60°-90°逐渐减小。从现场经验判断，扶余油田浅层水平井的井筒内砂子主要分布在井筒倾角80°以上的水平段。即使是较小的砂粒，也很难在80度以上的井斜角流动。
2.3 油井出砂的危害
油井出砂会给采油生产带来很多难题。轻者造成卡泵，使油井不能正常生产，增加采油、作业检泵和冲砂的工作量；严重的会造成砂埋油层和油管，使油井减产、停产，出砂过多会造成地层跨塌而套管损坏等。这些严重后果，不仅会直接影响油井的产能和油田的产量，而且由于地下注采的不平衡还会影响油田的最终采收率。
3 水平井除砂实验及应用
为了更好解决水平井出砂带来的生产上诸多不便，我们开展了水平井除砂实验。
3.1 水平井捞砂管柱结构组成
水平井捞砂管柱主要包括捞砂泵、水平井砂铲、沉砂筒组成。
3.2 工作原理
由地面动力及连接装置将捞砂泵管柱下人井内，在液柱压力的作用下，砂铲凡尔打开，液体灌满整个沉砂筒。上冲程时，游动凡尔关闭，泵腔容积增大，下凡尔打开，携砂液体进入沉砂管；下冲程时，下凡尔关闭，泵腔容积减小，压力增大，上凡尔打开，携砂液经过滤筛管沉降后液体被转移至柱塞上部，当液面达到排液短节的出水孔時，携砂液中的液体通过排液短节的出水孔返回到油套环形空间，而砂粒则聚集在沉砂尾管内。上下冲程的往复运动在砂铲处形成一定的真空度，从排液孔返出的液体，在油套环空液柱压力作用下，在砂铲底部形成一定的回压，推动残留的砂粒向一起聚集，对彻底清砂起到很大的作用。捞砂结束后，通过地面动力起出，排出沉砂。
3.3 水平井捞砂实验
3.3.1 捞砂管柱参数选取
由于捞砂对液流速度有严格的要求，为了保证水平井的捞砂效率，我们选择了大泵径抽砂泵，增大排量来提高抽砂液流速度，提高携砂能力。 泵径类型：AT-CS-89抽砂泵；抽砂泵冲程3.8米；接头螺纹2 7/8〞TBG
3.3.2 水平井捞砂实验
（1）施工步骤。根据管串设计下入砂铲、沉砂油管、挡砂短接、抽砂泵、动力油管，确认每根油管紧扣到位，尤其保证沉砂油管密封；
①如抽砂泵未进入液面，利用罐车补液3方后进行捞砂；
②如提前遇阻判断遇阻原因，如砂阻进行捞砂抽吸，要求遇阻位置后50米反复抽吸30分钟；否则起出管柱，分析原因，针对具体情况重新设计管柱结构，再次捞砂；
③如井斜条件特殊，沉砂量少，上部位置无法有效捞砂，砂铲下放至抽砂泵可以有效工作位置开始捞砂，要求初始捞砂操作30分钟以上。
在每一射孔段中途遇砂阻位置反复捞砂10分钟以上，确保清理干净后继续下放管柱。持续捞砂操作至全井射孔底界上。
（2）实验效果。本次实验，一次捞砂成功，捞砂到油层底界为止，沉砂管中共计有5根油管充满压裂砂。
3.4 水平井捞砂技术推广应用
2011～2012年，利用水平井捞砂技术13井次，全部是水平井，成功13井次，成功率100%。累增油1049吨，平均单井增油80.7吨。
4 结论
水平井捞砂工艺有辅助增油作用，效果较好，增油原因是捞砂泵抽吸时在射孔段产生负压解堵效应，降低射孔段近井地带污染堵塞程度。
水平井捞砂工艺，解决了地层亏空的水平井清砂难题，同时有效的保护了油层，是一项有推广价值的水平井清砂技术。
推广地区及条件：可以在吉林油田水平井清砂作业进行推广，具体适用于出砂程度一般、套管无严重变形、无落物的水平井。
推广过程中需要注意的问题：对于地层能量充足、出砂特别严重的水平井，由于砂量大，一次捞砂量有限，捞砂效率相对较低。
参考文献
[1] 王治中，邓金根，孙福街，等.井筒砂粒运移规律室内模拟实验研究.石油学报，2006，27（4）：130-132
[2] 王镇全，赵大庆，曲洪昆.水平井捞砂泵的研制与应用.钻采工艺，2010，33（1）：63-67
【关键词】水平井 沉砂 捞砂 捞砂管串
1 问题的提出
近两年，随着勘探开发难度的日益增大，吉林油田用于勘探开发的水平井日益增多，至2012年底，扶余采油厂已有水平井150口，最近几年，还在呈增加趋势。生产井尤其是水平井长期生产后，水平段出现砂床，由于地层亏空，多数水平井冲砂不返液，给生产造成诸多危害。对于水平井来说，使用常规的清砂手段，存在一定的问题。如水平井的特殊井眼轨迹，无论采取何种压裂方式，一旦发生卡管柱的问题，冲砂解卡难度大；另外，狗腿度达到10°/30m以上，而且斜率变化大。使起下管柱产生法向分力更大，增大作业机上提载荷。为了解决上述问题，有必要系统研究水平井捞砂技术，以此解决水平井作业过程中出现的沉砂等瓶颈问题。
2 出砂原因、沉砂特点及危害
2.1 出砂的主要原因
油井出砂原因归纳起来有两方面，一是地质因素，二是开发因素。
2.1.1 地质因素
（1）沉积相
河流相砂岩一般以边滩、心滩及三角洲形式存在。较湖湘砂岩，水动力强，颗粒较粗且不规则，胶结较差，易出砂。湖湘沉积的砂岩，由于水动力能量弱，砂体颗粒较均匀，胶结较好，不易出砂。
（2）砂岩胶结程度及类型
一般来说，地层埋藏越深，压实作用越强，胶结程度越好，岩石压实紧密，地层不易出砂，反之，则易出砂。钙质胶结为主的的砂岩较致密，地层强度高，不易出砂；而以泥质胶结为主的砂岩较疏松，强度低，极易出砂。另外，砂岩颗粒以点接触为主，压实作用较弱，地层容易出砂。
（3）地层压力
地层内流体的压力支撑上覆岩层的压力。则上覆岩层的压力转嫁给地层。在胶结差的地层中，增长的压力会压碎胶结物甚至岩石颗粒，造成油井出砂。
（4）流体性质
高含水的流体，导致地层疏松，胶结强度降低，容易出砂。
2.1.2 开发因素
（1）油井产水。在以粘土为主要胶结物的地层中，当开始产水后，水溶解地层中的胶结物，降低了地层固结强度。
（2）注水开发。大量注水，注水开发进入高含水期，大部分油层水洗程度高，导致地层结构破坏和松散迁移，降低胶结强度，胶结程度已经遭到严重破坏，很难容纳地层砂和压裂砂。
（3）不合理的采油工作制度。油井投产放喷过猛，强烈降压，或油井生产压差过大，排液速度过快；油井开关频繁，造成油井激动等原因均会引起油井出砂。
（4）压裂。地层压力下降严重时采取压裂措施会加剧出砂。
2.2 水平井沉砂特点
实验表明，井筒倾角60°时临界携砂速度最大，60°-90°逐渐减小。从现场经验判断，扶余油田浅层水平井的井筒内砂子主要分布在井筒倾角80°以上的水平段。即使是较小的砂粒，也很难在80度以上的井斜角流动。
2.3 油井出砂的危害
油井出砂会给采油生产带来很多难题。轻者造成卡泵，使油井不能正常生产，增加采油、作业检泵和冲砂的工作量；严重的会造成砂埋油层和油管，使油井减产、停产，出砂过多会造成地层跨塌而套管损坏等。这些严重后果，不仅会直接影响油井的产能和油田的产量，而且由于地下注采的不平衡还会影响油田的最终采收率。
3 水平井除砂实验及应用
为了更好解决水平井出砂带来的生产上诸多不便，我们开展了水平井除砂实验。
3.1 水平井捞砂管柱结构组成
水平井捞砂管柱主要包括捞砂泵、水平井砂铲、沉砂筒组成。
3.2 工作原理
由地面动力及连接装置将捞砂泵管柱下人井内，在液柱压力的作用下，砂铲凡尔打开，液体灌满整个沉砂筒。上冲程时，游动凡尔关闭，泵腔容积增大，下凡尔打开，携砂液体进入沉砂管；下冲程时，下凡尔关闭，泵腔容积减小，压力增大，上凡尔打开，携砂液经过滤筛管沉降后液体被转移至柱塞上部，当液面达到排液短节的出水孔時，携砂液中的液体通过排液短节的出水孔返回到油套环形空间，而砂粒则聚集在沉砂尾管内。上下冲程的往复运动在砂铲处形成一定的真空度，从排液孔返出的液体，在油套环空液柱压力作用下，在砂铲底部形成一定的回压，推动残留的砂粒向一起聚集，对彻底清砂起到很大的作用。捞砂结束后，通过地面动力起出，排出沉砂。
3.3 水平井捞砂实验
3.3.1 捞砂管柱参数选取
由于捞砂对液流速度有严格的要求，为了保证水平井的捞砂效率，我们选择了大泵径抽砂泵，增大排量来提高抽砂液流速度，提高携砂能力。 泵径类型：AT-CS-89抽砂泵；抽砂泵冲程3.8米；接头螺纹2 7/8〞TBG
3.3.2 水平井捞砂实验
（1）施工步骤。根据管串设计下入砂铲、沉砂油管、挡砂短接、抽砂泵、动力油管，确认每根油管紧扣到位，尤其保证沉砂油管密封；
①如抽砂泵未进入液面，利用罐车补液3方后进行捞砂；
②如提前遇阻判断遇阻原因，如砂阻进行捞砂抽吸，要求遇阻位置后50米反复抽吸30分钟；否则起出管柱，分析原因，针对具体情况重新设计管柱结构，再次捞砂；
③如井斜条件特殊，沉砂量少，上部位置无法有效捞砂，砂铲下放至抽砂泵可以有效工作位置开始捞砂，要求初始捞砂操作30分钟以上。
在每一射孔段中途遇砂阻位置反复捞砂10分钟以上，确保清理干净后继续下放管柱。持续捞砂操作至全井射孔底界上。
（2）实验效果。本次实验，一次捞砂成功，捞砂到油层底界为止，沉砂管中共计有5根油管充满压裂砂。
3.4 水平井捞砂技术推广应用
2011～2012年，利用水平井捞砂技术13井次，全部是水平井，成功13井次，成功率100%。累增油1049吨，平均单井增油80.7吨。
4 结论
水平井捞砂工艺有辅助增油作用，效果较好，增油原因是捞砂泵抽吸时在射孔段产生负压解堵效应，降低射孔段近井地带污染堵塞程度。
水平井捞砂工艺，解决了地层亏空的水平井清砂难题，同时有效的保护了油层，是一项有推广价值的水平井清砂技术。
推广地区及条件：可以在吉林油田水平井清砂作业进行推广，具体适用于出砂程度一般、套管无严重变形、无落物的水平井。
推广过程中需要注意的问题：对于地层能量充足、出砂特别严重的水平井，由于砂量大，一次捞砂量有限，捞砂效率相对较低。
参考文献
[1] 王治中，邓金根，孙福街，等.井筒砂粒运移规律室内模拟实验研究.石油学报，2006，27（4）：130-132
[2] 王镇全，赵大庆，曲洪昆.水平井捞砂泵的研制与应用.钻采工艺，2010，33（1）：63-67