一趟管柱多层防砂作业事故预测及对策

一趟管柱多层防砂作业事故预防及对策

(陈孝贤）中海油服完井服务中心湛江基地

内容概述事故实例分析事故预防及对策成功实例分析结论一.概述1、ONE-TRIP(MINI-BETA)防砂技术。2、该技术的运用存在一定风险，一旦出现井下事故，处理很难，甚至没有办法妥善处理而导致整口井报废。在下防砂工具过程中会出现井下工具功能失效、管柱插不到位；在防砂时是有砂卡、砂桥、砂穴、砂拱、砂埋等复杂事故的发生；泵砂时会出现泵压和环空压力异常变化等等复杂情况。几种常见的事故二.事故实例分析1、砂卡事例：

SZ36-1

D9井和D3井在防砂的过程中出现砂卡，上下多次活动企图解卡，可最终未能达到目的，硬拔到110吨时服务工具拉断了。最后对打捞出的工具进行分析：1）、各个密封件已礳坏，可能是密封件处漏砂而造成砂埋服务工具；2）、砾石或其他脏物落入筛管内，沉积在抛光接头处，造成服务工具被堵或卡死，从而造成服务工具不能起出或拔断的事故。2、砂桥事例：2000年在SZ36-1D13井中层防砂作业中,其平均渗透率纵向差异特大，上部K=15818.4毫达西，下部最大K=

151.4毫达西,充填时以7桶/分钟的泵速打砂，大约5分钟后出现脱砂压力，泵入砂量还不到设计的1/3。分析马上采取降低泵速，随着假象的脱砂压力也大大降低了，然后以小到大的泵速进行顶替（此时无返出无环空压力），逐渐解除砂桥（直到有返出）。这层防砂大约用时8小时，与正常情况相比，浪费了5小时。砂桥的形成：

如果射孔段的上部地层渗透率很高、而下部地层渗透率较低时，砂浆很可能大部分进入上部地层渗透率很高地层附近，砾石逐渐沉积在此位置，堵塞通向下面的通道，形成砂桥，造成充填不完整；对渗透率均质性较长射孔段来说，出现砂桥是由于充填携砂液不均匀导致脱水造成的。3、泵压和环空压力异常变化实例分析例如，SZ36-1D11井底层泥质含量1.8-30.6%,平均渗透率54.5-9000.6毫达西。1）、试挤情况如下表：泵速初始环空压力PSI最终环空压力PSI1．1053．0103945．04816037．0639783当充填一段时间，泵压突然下降，环空压力降为0，返出为0，继续泵砂，当超过设计砂量后，脱砂压力一直不能出现；这样一来，泵入时间长，不但没有出现脱砂压力，而且增加了防砂服务管柱的危险性；没有有效的防砂，而且增加了充填液向地层的漏失量。分析原因：在充填过程中，首先随着压力的增加，当大于地层破裂压力时，在近井区域产生裂缝，

漏失随之增加，裂缝不断延伸，地层结构复杂，防砂时形成“无底洞”，无法仅仅根据脱砂压力的出现来决定防砂充填砂量。3）、SZ36-1D11井防砂时相关参数情况分析事故预防及对策三.事故预防1、在下防砂工具的过程中，为了预防防砂工具功能失效、管柱插不到位，建议按以下操作来进行：1）、作业前，检查所有防砂工具的数量和质量，清洗服务工具密封件；2）、根据具体井况，合理配置防砂工具管串；3）、防砂工具在下入、起出过程中，注意安全事项。事故预防2、在防砂作业过程中，为了要对砂卡、砂桥、砂穴、砂拱、砂埋等复杂事故的发生的可能性进行评价，并采用切实可行的措施来进行预防，从以下四方面着手进行剖析：1）、根据测井资料，充分了解地层的相关资料。比如地层纵向渗透率、裂缝长度、油的特性、水层和气层的厚度及位置等；事故预防2）、同时针对具体的井身结构资料，比如井眼轨迹、最大井斜角、固井质量等资料；自由套管部分胶结胶结差无水泥胶结良好

CBL0（％）100事故预防事故预防3）、井筒、钻具必须要用砂浆液彻底进行清洗干净；4）、在防砂作业过程中,按照设计程序,力求合理配置砂液浓度，均匀充填，如果不均匀可能出现砂桥事故；当充填完毕时，应立即将服务工具串上提到反循环位置，及时反循环，直到余砂返出干净为止。事故对策1、对井斜较大或隔层较长的多层防砂井采用分几次多层防砂作业来进行，简化工具结构，减少工具密封件的磨损，从而避免类似事故的发生。2、防砂时，注意每一层的上提、下放悬重，以便正确判断是否砂卡；如果在循环位置发生砂卡，则需要进行上提、下放（注意悬重的变化）三、四次试图解卡，但不得超过服务工具的最大抗拉强度；如果在反循环位置砂卡，则在此位置多次上下活动，以期解卡，或者再次反循环；如果反循环结束，不能下放管柱至循环位置进行验充填，则提出服务工具，离开此层，不再对该层验充填。事故对策事故对策3、综合考虑地层情况，选择合适的携砂比和排量，根据挤注测试结果，选择相应的充填方式，开始以低泵速低浓度泵入砂浆，当砂即将到达充填孔时，提高砂浆浓度和泵速，同时控制返出量，砾石逐步充填炮眼和筛管，当充填至盲管并且压实后，出现脱砂压力。4、如果现场作业过程中按所设计的砂量来进行作业但怎么都不能出现脱砂压力的复杂井况，应终止充填作业，考虑起出管柱检查原因，或根据地质资料和井身结构作适当的措施，或调节携砂比和排量来控制地层的情况变化。5、针对SZ36-1和QHD32-6油田的地质特征和现场出现的特殊情况，可以采用如下的泵砂程序：计算压裂和高速水充填两种充填方式的需砂量；先以较低的砂浆浓度，泵入需砂量的1/3，增加砂浆浓度，泵入剩余的2/3（压裂和高速水充填过程）；对于压裂充填方式，尤其是很难引诱出脱砂压力时，以调节砂浆浓度和泵排量，地层破裂压力的80%的泵压泵入半个钻杆容积的砂浆，然后缓慢降低泵速，泵入另外的半个钻杆容积；最后停止加砂，顶替充填液至2倍钻杆容积停泵。等候几分钟直至液压泄进地层，上提服务工具进行反循环（两个钻杆容积），验充填效果合格后，尽量不要在地面泄压，防止由于压力激动导致砂子的反吐，造成不必要的危险。事故对策成功实例分析四.QHD32-6-F20作业描述：

从砾石充填的理论出发，当地层纵向渗透率差异很大时，地层渗透率差砾石很难进入射孔弹道内，采用低泵排量，低砂比进行充填，而地层渗透率很大时，砾石在充填过程中很容易出现砂桥、砂穴、砂拱等现象，从而影响砾石充填质量，这要采取调节适当的泵排量和砂比的预防措施；整个防砂过程完全按设计来进行，安全顺利的完成整个作业，没有任何异常现象发生（具体的看防砂时时监控资料），最终一次性充填合格,而且充填的效果良好。QHD32-6F20井的井身结构图

~~~~~~~~~~~20"Conductor79.55m

(drivepipe)

13-3/8"Casing203.82m17-1/2"Hole205.10m165~360KOP=303.00mInc.max=57.50度1255.00PBTD1653.00mDistance965.32m9-5/8"Casing1671.84m12-1/4"Hole1677.00m(MD)1224.81m(VD)9-5/8"Casingannularbackcementtopm(MD)9-5/8"Casingannularpadcement

m(MD)Rotarytable0mMeansealevel24.25mMudline44.55mOperationdeck14.50m该井的最大井斜角为57.5度QHD32-6-F20井射孔数据表(生产井)该井的中层防砂的上部平均渗透率3788.4毫达西，下部最大为217.8毫达西QHD32-6-F20井防砂管柱图表(生产井)

泵速BPM初始环空压力PSI最终环空压力PSI20040406671167.8143195在防砂前进行试挤测试，根据试挤测试的结果选择该层的充填方式(选择高速水充填)。QHD32-6-F20井防砂曲线(生产井)开始以5.97桶/分钟的泵排量打砂，砂比控制在0.54ＰＰＧ，充填４分钟后，把泵排量提高至8.02桶/分钟打砂，。QHD32-6-F20井防砂曲线(生产井)待把管内的砂全部顶替到地层后，再维持该泵排量（8.02桶/分钟，砂比控制在1.1ＰＰＧ）向平均渗透率较好的地层进行充填。QHD32-6-F20井防砂曲线(生产井)QHD32-6