防砂施工工艺的制作方法

本申请涉及石油工程技术领域。特别涉及一种防砂施工工艺。

背景技术：

在石油开采过程中，油水井常常会出现出砂现象。出砂不仅容易引起抽油泵不起作用，砂埋油层等问题，严重时还会导致底层坍塌引起套管变形，造成油管报废，油水井停产。因此，当油水井出现出砂现象时，需要采取防砂措施。

相关技术中在防砂施工时，下入防砂管柱，该防砂管柱包括油管和其他部件。从油管泵入携砂液，携砂液中携带覆膜砂。在地层温度作用下，覆膜砂固结，形成防砂层，通过该防砂层防止地层中的砂随石油一起被开采出来。

但相关技术中从油管泵入的携砂液中的覆膜砂可能会随携砂液上返，上返的覆膜砂在固结时可能会抱死防砂管柱，造成油管不易起出，防砂效果差。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种防砂施工工艺，可以避免防砂管柱被抱死，提高防砂效果。具体技术方案如下：

本申请实施例提供了一种防砂施工工艺，所述工艺包括：

测量目标井的第一层位的吸水量，得到第一体积，以及测量所述目标井的第二层位的吸水量，得到第二体积，所述第一层位为所述目标井中不需要防砂施工的层位，所述第二层位为所述目标井中需要防砂施工的层位，所述第一层位位于所述第二层位的上方；

向设置在所述目标井中的套管内下入油管，将所述油管下至距所述目标井的第二层位的层顶预设距离处，对所述套管和所述油管进行试压，在试压合格后，从所述油管向所述第二层位泵入所述第二体积的携砂液，以及从所述套管向所述第一层位泵入所述第一体积的补充液，所述补充液用于阻止所述携砂液上返，所述携砂液包括：第一清水、第一覆膜砂和第二覆膜砂，所述第一覆膜砂包括：原料砂和涂覆树脂，所述涂覆树脂包裹在所述原料砂表面；所述第二覆膜砂包括：所述原料砂和固化剂，所述固化剂包裹在所述原料砂表面；

待所述携砂液泵入完毕后，从所述油管向所述第二层位泵入第三体积的顶替液；

关闭所述油管的闸门和所述套管的闸门，等待所述第一覆膜砂和所述第二覆膜砂胶结、固化，待达到第一预设时长时，将所述油管下至所述目标井的井底，所述井底位于所述第二层位的下方。

在一种可能的实现方式中，所述涂覆树脂为改性环氧树脂；

所述固化剂为环氧树脂固化剂。

在另一种可能的实现方式中，所述携砂液中所述第一覆膜砂和所述第二覆膜砂占所述第一清水的比例不大于15％。

在另一种可能的实现方式中，所述第一覆膜砂和/或所述第二覆膜砂中还包括：增塑剂、羧甲基纤维素和促进剂中的至少一种。

在另一种可能的实现方式中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯和硅烷中的至少一种。

在另一种可能的实现方式中，所述促进剂为硬脂酸钙。

在另一种可能的实现方式中，所述从所述油管向所述第二层位泵入所述第二体积的携砂液，以及从所述套管向所述第一层位泵入所述第一体积的补充液之前，所述工艺还包括：

从所述油管注入第二清水，正循环洗井至从所述套管返出所述第二清水，关闭所述套管的闸门；

从所述油管注入第三清水，在所述油管的压力低于第一预设阈值，所述第三清水的排量大于第二预设阈值时，执行所述从所述油管向所述第二层位泵入所述第二体积的携砂液，以及从所述套管向所述第一层位泵入所述第一体积的补充液的步骤。

在另一种可能的实现方式中，所述从所述油管向所述第二层位泵入所述第二体积的携砂液，包括：

通过第一泵入设备从所述油管向所述第二层位泵入所述第二体积的携砂液；

其中，所述第一泵入设备包括：第一储液罐、第一泵车、第一混砂车和第一储砂车；

所述第一储液罐和所述第一混砂车的一端相连，所述第一混砂车的另一端和所述第一泵车的一端相连，所述第一泵车的另一端和所述油管相连；

所述第一储液罐用于储存所述第一清水，所述第一储砂车用于储存所述第一覆膜砂和第二覆膜砂；所述第一混砂车用于将所述第一清水、所述第一覆膜砂和所述第二覆膜砂混合，得到携砂液；

所述第一泵车用于从所述油管向所述目标井的第二层位泵入所述携砂液。

在另一种可能的实现方式中，所述从所述套管向所述第一层位泵入所述第一体积的补充液，包括：

通过第二泵入设备从所述套管向所述第一层位泵入所述第一体积的补充液；

其中，所述第二泵入设备包括：第二储液罐和第二泵车；

所述第二储液罐和所述第二泵车的一端相连，所述第二泵车的另一端和所述套管相连；

所述第二储液罐用于储存所述补充液，所述第二泵车用于从所述套管向所述第一层位泵入所述补充液。

在另一种可能的实现方式中，所述第一泵入设备还包括：第三泵车；

所述第三泵车的一端和所述第一混砂车相连，所述第三泵车的另一端和所述油管相连；

所述第三泵车用于在所述第一泵车故障时，从所述油管向所述第二层位泵入所述携砂液。

在另一种可能的实现方式中，所述第二泵入设备还包括：第四泵车；

所述第四泵车的一端和所述第二储液罐相连，所述第四泵车的另一端和所述套管相连；

所述第四泵车用于在所述第二泵车故障时，从所述套管向所述第一层位泵入所述补充液。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供的防砂施工工艺，预先测量第一层位和第二层位的吸水量，分别得到第一体积和第二体积，然后对套管和油管进行试压，在试压合格后，从油管向第二层位泵入第二体积的携砂液，以及从套管向第一层位泵入第一体积的补充液，第一层位位于第二层位的上方。该补充液可以补充第二层位上方漏失的第一层位的压力，剩余的补充液下行，阻止从油管泵入的携砂液上返，从而阻止携砂液中的第一覆膜砂和第二覆膜砂随携砂液上返，避免防砂管柱被抱死，油管不易起出，从而提高了防砂效果。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种防砂施工工艺的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种从油管向第二层位泵入携砂液以及从套管向第一层位泵入补充液的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种通过第一泵入设备从油管向第二层位泵入携砂液以及通过第二泵入设备从套管向第一层位泵入补充液的示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种通过第一泵入设备从油管向第二层位泵入携砂液以及通过第二泵入设备从套管向第一层位泵入补充液的示意图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请实施例提供了一种防砂施工工艺，参见图1，该工艺包括：

步骤101：测量目标井的第一层位的吸水量，得到第一体积，以及测量该目标井的第二层位的吸水量，得到第二体积。

该目标井为待防砂施工的油水井。第一层位为该目标井中不需要防砂施工的层位，第二层位为该目标井中需要防砂施工的层位，第一层位位于第二层位的上方。

本步骤中，在测量第一层位的吸水量和第二层位的吸水量时，可以测量第一层位和第二层位在同一压力下的吸水量。例如，测量第一层位和第二层位在第一压力下的吸水量，以及测量第一层位和第二层位在第二压力下的吸水量，以及测量第一层位和第二层位在第三压力下的吸水量等。当测量第一层位在不同压力下的吸水量时，可以得到多个第一体积；相应的，当测量第二层位在不同压力下的吸水量时，可以得到多个第二体积。

其中，第一层位位于第二层位的上方，可以单独测量第一层位在不同压力下的吸水量，但单独测量第二层位的吸水量的方式不易实现。因此，在本申请实施例中，可以根据第一层位和第二层位的共同吸水量与单独的第一层位的吸水量之间的差值得到第二层位的吸水量。

例如，第一层位在第一压力下的吸水量为第一体积，第一层位和第二层位在第一压力下共同的吸水量为第四体积，则第二层位在第一压力下的吸水量为第四体积和第一体积的差值，也即，第二体积为第四体积和第一体积的差值。

其中，对第一层位和第二层位进行吸水量测量的压力可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，测量压力可以为15mpa、20mpa、25mpa或者35mpa等。

另外，在本步骤前，由于出砂现象，套管可能被地层中的砂堵住，因此，在测量前，需要先清理套管。在清理过程中漏出第一层位时，测量第一层位在不同压力下的吸水量。在测量第一层位在不同压力下的吸水量后，继续清理套管，在漏出第二层位，也即需要防砂施工的层位时，测量第一层位和第二层位在上述不同压力下共同的吸水量，进而得到第二层位在不同压力下的吸水量。

需要说明的一点是，本步骤中测量第一层位在不同压力下的吸水量，用于后续根据套管中的压力，泵入相应体积的补充液；测量第二层位在不同压力下的吸水量，用于后续根据油管中的压力，泵入相应体积的携砂液。详见步骤102。

本申请实施例提供的防砂施工工艺，为高跨度层位的防砂施工工艺，也即第一层位和第二层位之间的层位间隔较大，超过第三预设阈值。例如，第三预设阈值为300m、400m或者500m。在本申请实施例中，对此不作具体限定。

步骤102：向设置在目标井中的套管内下入油管，将该油管下至距目标井的第二层位的层顶预设距离处，对套管和油管试压，在试压合格后，从油管向第二层位泵入第二体积的携砂液，以及从套管向第一层位泵入第一体积的补充液。

该补充液用于阻止携砂液上返。

需要说明的一点是，相关技术中仅从油管泵入携砂液，由于泵入的携砂液的量一般较多，携砂液中的覆膜砂会随携砂液上返，上返的覆膜砂在地层温度作用下发生固结，固结的覆膜砂可能会抱死防砂管柱，造成油管不易起出，防砂效果差。其中，防砂管柱包括油管和其他部件。而在本申请实施例中，参见图2，在从油管向第二层位泵入携砂液时，还从套管向第一层位泵入补充液，该补充液可以补充第二层位上方漏失的第一层位的压力，剩余的补充液下行，阻止从油管泵入的携砂液上返，从而阻止携砂液中的第一覆膜砂和第二覆膜砂随携砂液上返，避免防砂管柱被抱死，油管不易起出。

在泵入携砂液和补充液的过程中，及时查看油管的压力、套管的压力以及油管内携砂液的排量和套管内补充液的排量，保持油管和第二层位之间的管鞋部分压力平衡，从而达到携砂液不会上返的目的。

在一种可能的实现方式中，可以在泵入携砂液的同时，泵入补充液；也可以在泵入携砂液后的预设时间间隔内，泵入补充液。在本申请实施例中，对此不作具体限定。预设时间间隔可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，预设时间间隔可以为1min、2min或者10min。

预设距离可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，预设距离为40m、50m或者60m。在一种可能的实现方式中，当第二层位的层顶位于目标井下1800m处，预设距离为50m时，则将油管下至1750m处。

携砂液的介绍：在本申请实施例中，携砂液包括：第一清水、第一覆膜砂和第二覆膜砂；

第一覆膜砂包括：原料砂和涂覆树脂，涂覆树脂包裹在原料砂表面；

第二覆膜砂包括：原料砂和固化剂，固化剂包裹在原料砂表面。

其中，第一覆膜砂和第二覆膜砂占第一清水的比例不大于15％。第一覆膜砂和第二覆膜砂占第一清水的比例可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，第一覆膜砂和第二覆膜砂占第一清水的比例为10％、12％或者15％。

当第一覆膜砂和第二覆膜砂占第一清水的比例为15％时，该携砂液的配置过程可以为：准备第一清水100m³，刚开始均匀加入0.4-0.8mm的第一覆膜砂和0.4-0.8mm第二覆膜砂共8.0m³，控制携砂比在5％-10％左右。当混砂车中的压力稳定或压力下降时，逐渐增大携砂比至15％，至完成加砂量，也即共加入第一覆膜砂和第二覆膜砂15m³。

其中，涂覆树脂可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，涂覆树脂可以为改性环氧树脂。固化剂也可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，固化剂可以为环氧树脂固化剂。

本申请实施例提供的第一覆膜砂和第二覆膜砂可以相互配合作用，在地层温度作用下，可以快速固化，从而提高防砂施工进度。而相关技术中的携砂液中只包括一种覆膜砂，该覆膜砂为常规覆膜砂，固结时间长，导致影响防砂施工进度。

在一种可能的实现方式中，第一覆膜砂和/或第二覆膜砂中还包括：增塑剂、羧甲基纤维素和促进剂中的至少一种。

其中，增塑剂主要用于增加第一覆膜砂和/或第二覆膜砂的强度。该增塑剂可以为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯和硅烷中的至少一种。

羧甲基纤维素主要用于增加第一覆膜砂和/或第二覆膜砂的粘度，提高第一覆膜砂和/或第二覆膜砂在第一清水中的悬浮性。

促进剂主要用于增强第一覆膜砂和/或第二覆膜砂在第一清水中的流动性，防止第一覆膜砂和/或第二覆膜砂在第一清水中结块。该促进剂可以为硬脂酸钙，硬脂酸钙不仅可以增强第一覆膜砂和/或第二覆膜砂在第一清水中的流动性，还可以提高第一覆膜砂和/或第二覆膜砂的抗热开裂性。随着地层的深入，地层温度逐渐升高，对第一覆膜砂和/或第二覆膜砂的抗温性能要求也就越高。本申请实施例提供的第一覆膜砂和第二覆膜砂均具有良好的抗高温性能。

第一泵入设备的介绍：在一种可能的实现方式中，可以通过第一泵入设备从油管向第二层位泵入第二体积的携砂液；其中，第一泵入设备包括：第一储液罐、第一泵车、第一混砂车和第一储砂车；

第一储液罐和第一混砂车的一端相连，第一混砂车的另一端和第一泵车的一端相连，第一泵车的另一端和油管相连；

第一储液罐用于储存第一清水，第一储砂车用于储存第一覆膜砂和第二覆膜砂，第一混砂车用于将第一清水、第一覆膜砂和第二覆膜砂混合，得到携砂液；

第一泵车用于从油管向目标井的第二层位泵入携砂液。

第二泵入设备的介绍：在一种可能的实现方式中，可以通过第二泵入设备从套管向第一层位泵入第一体积的补充液；其中，第二泵入设备包括：第二储液罐和第二泵车；

第二储液罐和第二泵车的一端相连，第二泵车的另一端和套管相连；

第二储液罐用于储存补充液，第二泵车用于从套管向第一层位泵入补充液。

其中，第一泵入设备和油管相连，向第二层位泵入携砂液，以及第二泵入设备和套管相连，向第一层位泵入补充液的示意图可以参见图3。

第一储液罐和第二储液罐的介绍：第一储液罐储存液体的体积和第二储液罐储存液体的体积可以相同或者不同，在本申请实施例中，第一储液罐和第二储液罐储存液体的体积相同。当第一储液罐和第二储液罐储存液体的体积相同时，第一储液罐和第二储液罐储存液体的体积可以为40m³、50m³或者60m³。

第三泵车的介绍：当第一泵车故障，无法泵入携砂液时，在本申请实施例中，还可以通过第三泵车从油管向第二层位泵入携砂液。相应的，第一泵入设备还包括：第三泵车；

第三泵车的一端和第一混砂车相连，第三泵车的另一端和油管相连；

第三泵车用于在第一泵车故障时，从油管向第二层位泵入携砂液。

其中，第三泵车可以通过三通阀分别与第一混砂车和油管相连，当通过第一泵车泵入携砂液时，可以关闭该三通阀；当第一泵车故障时，启动第三泵车泵入携砂液时，可以开启该三通阀。

第四泵车的介绍：当第二泵车故障，无法泵入补充液时，在本申请实施例中，还可以通过第四泵车从套管向第一层位泵入补充液。相应的，第二泵入设备还包括：第四泵车；

第四泵车的一端和第二储液罐相连，第四泵车的另一端和套管相连；

第四泵车用于在第二泵车故障时，从套管向第一层位泵入补充液。

其中，第四泵车也可以通过三通阀分别与第二储液罐和套管相连，当通过第二泵车泵入补充液时，可以关闭该三通阀；当第二泵车故障时，启动第四泵车泵入补充液时，可以开启该三通阀。

其中，第一泵入设备还包括第三泵车，以及第二泵入设备还包括第四泵车时，通过第一泵入设备和第二泵入设备分别向第二层位泵入携砂液以及向第一层位泵入补充液的示意图可以参见图4。

对套管和油管试压过程的介绍：本步骤中，对套管和油管试压的过程可以为：从套管下入封隔器至第二层位上方；对第二层位上方的套管和油管试压；待第二层位上方的套管内的压力和第二层位上方的油管内的压力在第二预设时长内的压差均小于第四预设阈值时，确定对套管和油管的试压合格。

在一种可能的实现方式中，对第二层位上方的套管和油管试压的压力可以相同或者不同。在本申请实施例中，对该套管试压的压力和对该油管试压的压力可以根据现场需要进行设置。例如，对第二层位上方的套管和油管试压的压力不同。在一种可能的实现方式中，对第二层位上方的套管试压的压力可以为15mpa，对第二层位上方的油管试压的压力可以为20mpa。

在一种可能的实现方式中，第二预设时长可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，第二预设时长可以为30min、40min或者60min。第四预设阈值可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，第四预设阈值可以为0.4mpa、0.5mpa或者0.6mpa。当第二预设时长为30min，第四预设阈值为0.5mpa时，也即待第二层位上方的套管内的压力和第二层位上方的油管内的压力在30min内的压差均小于0.5mpa时，确定对套管和油管的试压合格。

在一种可能的实现方式中，在对套管和油管试压合格后，在泵入携砂液和补充液之前，该工艺还可以包括：在试压合格后，下入防砂管柱中除油管之外的其他部件，例如，防砂筛管。安装井口，然后依次连接上述第一泵入设备和第二泵入设备，待连接好后，对第一泵入设备和第二泵入设备进行试压，在第一泵入设备和第二泵入设备的试压均合格后，从油管注入第二清水，正循环洗井至从套管返回该第二清水，关闭套管的闸门；从油管注入第三清水，在油管的压力低于第一预设阈值，第三清水的排量大于第二预设阈值时，才通过第一泵入设备从油管向第二层位泵入第二体积的携砂液，以及通过第二泵入设备从套管向第一层位泵入第一体积的补充液。

第一预设阈值和第二预设阈值可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。其中，该第一预设阈值可以为对油管进行试压时的压力。例如，对油管进行试压时的压力为20mpa，则该第一预设阈值也可以为20mpa。第二预设阈值可以为700l/min、800l/min或者900l/min。

例如，第一预设阈值为20mpa、第二预设阈值为800l/min时，该过程为从油管注入第三清水，在油管的压力低于20mpa，第三清水的排量大于800l/min时，从油管向第二层位泵入第二体积的携砂液，以及从套管向第一层位泵入第一体积的补充液。

安装的井口的型号可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，安装的井口的型号可以为250或者350。不同的型号对应的不同的承压强度。

对第一泵入设备和第二泵入设备进行试压的压力可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，对第一泵入设备和第二泵入设备进行试压的压力可以为25mpa、30mpa。当对第一泵入设备和第二泵入设备进行试压时，在1min内不刺不漏，说明对上述设备的试压合格。

其中，第二清水和第三清水可以相同或者不同，当第二清水和第三清水相同时，可以均为防砂施工前，从目标井中采出的油中携带的经处理后的水。

在一种可能的实现方式中，在向套管内下入油管前，该工艺还可以包括：清理位于套管中的砂，从套管注入第四清水，该第四清水用于将套管中的砂冲至井底；然后从套管下入通井规至第二层位，当下入通井规的过程中未遇到阻碍时，才向套管内下入油管，从而确保该套管未发生弯曲变形，为良好的套管。

步骤103：待携砂液泵入完毕后，从油管向第二层位泵入第三体积的顶替液。

该顶替液主要用于冲洗油管中的携砂液，防止携砂液中的第一覆膜砂和/或第二覆膜砂附着在油管的管壁上。

在一种可能的实现方式中，泵入的顶替液的第三体积不小于进入地层中的油管的容积。其中，可以根据油管的内径以及油管进入目标井中的深度，计算得到进入目标井中的油管的容积。例如，油管的内径为60mm，油管进入目标井中的深度为1000m，则进入目标井中的油管的容积为2.8m³，则泵入的顶替液的体积不小于2.8m³；再如，油管的内径为70mm，油管进入目标井中的深度为1750m，则进入目标井中的油管的容积为6.7m³，则泵入的顶替液的体积不小于6.7m³。在本申请实施例中，泵入的顶替液的第三体积可以根据现场需要进行计算，在此不作具体限定。

第一清水、补充液和顶替液的介绍：在一种可能的实现方式中，携砂液中的第一清水、补充液和顶替液可以相同，可以均为防砂施工前，从目标井中采出的油中携带的经处理后的水。从目标井中采出的油中携带的水和地层的配伍性好，可以重复利用，节省成本，在保证携砂液不上返的前提下，最大程度地降低成本。

在一种可能的实现方式中，当第一清水和顶替液相同时，可以通过第一泵入设备从油管向第二层位泵入第三体积的顶替液，这种情况下，不再加入第一覆膜砂和第二覆膜砂，可以直接通过第一泵车或者第三泵车从油管向第二层位泵入第三体积的第一清水。

步骤104：关闭油管的闸门和套管的闸门，等待第一覆膜砂和第二覆膜砂胶结、固化，待达到第一预设时长时，将油管下至目标井的井底。

该井底位于第二层位的下方，第一覆膜砂和第二覆膜砂胶结、固化后，可以阻挡第二层位中的砂进入油管，堵塞油管。

其中，第一预设时长可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。例如，第一预设时长可以为24h、48h或者72h。在本申请实施例中，以第一预设时长为48h为例进行说明，也即关闭油管的闸门和套管的闸门48h后，将油管下至井底。

在一种可能的实现方式中，等待第一预设时长后，第一覆膜砂和第二覆膜砂可能已经胶结、固化，因此，将油管下至井底时，可能会遇到阻碍，这种情况下，可以先将油管起出，然后下入钻头，通过钻头钻除胶结、固化的第一覆膜砂和第二覆膜砂。该钻头上设有孔眼，通过该孔眼注入清水，可以边钻除第一覆膜砂和第二覆膜砂边清洗钻掉的第一覆膜砂和第二覆膜砂。待钻除第一覆膜砂和第二覆膜砂后，重新将油管下入至井底，然后执行后续从目标井中采油的操作。

本申请实施例提供的防砂施工工艺，预先测量第一层位和第二层位的吸水量，分别得到第一体积和第二体积，然后对套管和油管进行试压，在试压合格后，从油管向第二层位泵入第二体积的携砂液，以及从套管向第一层位泵入第一体积的补充液，第一层位位于第二层位的上方。该补充液可以补充第二层位上方漏失的第一层位的压力，剩余的补充液下行，阻止从油管泵入的携砂液上返，从而阻止携砂液中的第一覆膜砂和第二覆膜砂随携砂液上返，避免防砂管柱被抱死，油管不易起出，从而提高了防砂效果。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。