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摘要：气井生产过程中因气体流速快，携砂能力强，冲击力大，常规防砂措施在强度上很难达到气井防砂要求，气井防砂一直是防砂技术领域的难题。通过对高压砾石充填防砂技术进行研究并对配套工具进行改进，使其适用于气井防砂，现场应用良好。
关键词：气井防砂；砾石充填；研究与应用
前 言
气井防砂由于工艺复杂、施工难度大一直没有突破性进展，严重影响气井的正常生产，是制约油气藏开发速度的难题之一。油井出砂及泥浆常常造成油井近井地带堵塞、污染，造成油层渗透率下降，同时大量地层砂堆积在井筒内会砂埋生产管柱；对于气井，产出气中携带的砂粒以高速冲击生产管柱和地面设备，会加速设备的磨损，甚至发生事故，影响正常生产。
目前现场应用的防砂工艺主要有机械防砂和化学防砂。机械防砂技术在现场应用中存在的主要问题是：受措施井井况制约，套坏及套管变形井将无法实施该类措施；八、九十年代流行的可捞式绕丝筛管防砂技术在现场应用中，施工工艺复杂，防砂失效后实际打捞困难，现场实施后大部分井需上大修才能捞出防砂管柱，甚至造成油井报废，逐渐不为工程技术人员所采用；人工井壁防砂技术对于解决油水井出砂问题效果很好，但由于人工井壁胶结强度低，不能耐高产气量气体的冲刷，因此还不能将其作为气井防砂的唯一措施。针对上述问题，研究并应用了新型砾石充填技术。
1 气井砾石充填技术
将压裂技术、防砂技术及高压水射流解堵技术有机的结合起来，形成一个全方位复合型油水井措施，既可以起到防砂与解堵作用，又有一定的压裂改造产层的效果，是解决出砂及地层堵塞的有效措施之一。
1.1工艺管柱
该技术施工工艺管柱主要由绕丝筛管或割缝筛管、封隔高压充填装置、扶正器及其它配套工具组成。
1.2 技术原理
施工时，封隔高压充填管柱下至预定位置座封后，打开充填通道，地面泵提供高压携砂流体，经油管、封隔高压充填工具进入地层充填压实后，充填砂继续在油套环空及近井空洞沉积压实，形成高效能的挡砂屏障。对于堵塞严重的防砂井，高压充填能压开油气层，并能在近井地带形成高渗带。填砂完成后，泵入洗井液体，不动管柱反洗井，将油管内的砂子洗到地面，上提管柱正转倒扣丢手，充填通道自动关闭，上提中心管，完成封隔高压充填防砂工艺。
该技术结合所开发的软件，针对油层物性对填砂粒径、砂量等施工参数进行科学设计，并实现防砂施工过程中的参数采集、数据拟合与动态监测，可提高综合防砂效果、延长防砂有效期。
2.3、施工工艺研究
2.3.1防砂充填砾石直径及筛管缝宽设计
根据气井出砂特点，选用绕丝筛管做为井下挡砂屏障，根据普遍应用saucier理论，充填砂粒度中值为地层砂的5～6倍，根据实验室砂样库提供的砂样筛分结果，兴隆台采油厂出砂油井粒径中值在0.15mm左右，取地层粒度中值为0.15mm，砾石粒径尺寸 d砾石=0.15×5=0.75mm，筛管尺寸：δ=1/3×d砾石=0.25mm。
2.3.2施工排量的设计
为了确保施工过程中充填砂能够有效进入地层，施工排量应确保在炮眼附近携砂液的流速大于充填砂进入炮眼携砂液的最小流速Vc，为保证有更大的充填半径，防止填砂过程中过早脱砂，现场一般选择1.7～2.1m3/min的填砂排量。
2.3.3充填砂量计算
设计时依据气井渗透率、孔隙度、出砂严重程度等，一般按每米气层1.2～1.5 m3 的经验设计砂量。
2.3.3 现场施工步骤
（1）填砂施工：
①通井至人工井底，并循环洗井至出口干净。
②下封隔高压充填装置：下井前检查装置，确保无损坏，在下接头处连接好绕丝筛管、冲管等，上接头连接好油管。
③装井口：装全上紧全套350型高压滑动井口。
④座封：组合工具下到预定位置后，用清水正洗井1～2周，记录此时悬重，从油管内投入钢球一只，待20分钟后用水泥车小排量座封，座封压力与稳定时间按以下程序操作：
⑤开启充填通道：继续升压至压力突降为零，此时球座打下，座封完成，充填通道开启。
⑥正充填：
⑦反洗井：从套管内泵入清洁液体，洗出油管内多余的砾石，洗净为止。
⑧丢手：充填完成后，上提管柱至原负荷，正转油管15～25圈倒扣丢手，确认倒开后上提管柱，充填通道自动关闭。
2）下生产管柱至设计深度，氮气气举诱喷投产。
3、 技术特点
（1）砾石填充于炮眼及近井地带的亏空外，与其它防砂方法相比较，对防砂井的产能影响小。
（2）防砂有效期达到3～5年甚至更长。
（3）人工砾石在筛管周围、地层亏空部位、裂缝中形成连续的、高渗透性的有一定压实强度的人工砂桥，可以有效的控制细粉砂向井筒方向的运移，防止近井地带堵塞，保持油井正常生产。
（4）可以减少压裂液对地层的污染。压裂结束后，填砂工具液流转换阀关闭，油井即可进行压裂液放喷反排，最大限度地缩短压裂液在地层的浸泡时间，减少地层污染。
（5）能有效地保护套管。压裂充填防砂后，油井出砂得到有效控制，可以减少因地层出砂造成地层亏空，地应力不均对套管造成的损坏。
（6）管内冲砂作业方便。由于填砂工具筛管通径大，为管内冲砂作业带来方便。
4、现场应用情况
4.1应用效果
气井砾石充填防砂技术中已成功实施12口井，全部正常生产，取得了良好的措施效果。
4.2典型井例
兴43井砂质以粉砂为主泥质胶结，胶结较疏松。该井调层后就因出砂严重，地层砂堵塞管线、刺坏气嘴而被迫关井。2003年12月实施人工井壁防砂。但单纯由树脂砂形成的人工井壁防砂强度不够，还无法完全有效地阻挡气井出砂，防砂后气井仍然出砂，无效防砂，后于2004年6月14日应用高压砾石充填筛管防砂技术进行防砂，挤入0.45～0.9mm 石英砂4.5m3。实施后实施后取得了良好的防砂效果，初期日产气17000方，目前日产气仍稳定在10000方以上，检查油嘴未见刺坏和出砂现象。截止到11月30日，已累计增气 150.94 × 104 m3 。
5结论
（1）隔高壓充填防砂技术是针对油气井防砂作业常规工艺上的缺陷，集各种常规防砂方法之优点和压裂工艺技术原理为一体而在国内首创的一项新型技术，适用于产气量高的气井。
（2）高压砾石充填筛管防砂技术其防砂强度完全能够达到气井防砂要求，为解决困扰多年的气井防砂找到了好方法，具有广阔的推广应用前景。
参考文献：
[1]梁国杰，王栋等.砾石充填防砂一次充填工具研制及应用 [J].特种油气藏，2004，1（11）： 57～59.
[3]王志刚，李爱芬，张红玲等.砾石充填防砂井砾石层堵塞机理实验研究[J].石油大学学报
关键词：气井防砂；砾石充填；研究与应用
前 言
气井防砂由于工艺复杂、施工难度大一直没有突破性进展，严重影响气井的正常生产，是制约油气藏开发速度的难题之一。油井出砂及泥浆常常造成油井近井地带堵塞、污染，造成油层渗透率下降，同时大量地层砂堆积在井筒内会砂埋生产管柱；对于气井，产出气中携带的砂粒以高速冲击生产管柱和地面设备，会加速设备的磨损，甚至发生事故，影响正常生产。
目前现场应用的防砂工艺主要有机械防砂和化学防砂。机械防砂技术在现场应用中存在的主要问题是：受措施井井况制约，套坏及套管变形井将无法实施该类措施；八、九十年代流行的可捞式绕丝筛管防砂技术在现场应用中，施工工艺复杂，防砂失效后实际打捞困难，现场实施后大部分井需上大修才能捞出防砂管柱，甚至造成油井报废，逐渐不为工程技术人员所采用；人工井壁防砂技术对于解决油水井出砂问题效果很好，但由于人工井壁胶结强度低，不能耐高产气量气体的冲刷，因此还不能将其作为气井防砂的唯一措施。针对上述问题，研究并应用了新型砾石充填技术。
1 气井砾石充填技术
将压裂技术、防砂技术及高压水射流解堵技术有机的结合起来，形成一个全方位复合型油水井措施，既可以起到防砂与解堵作用，又有一定的压裂改造产层的效果，是解决出砂及地层堵塞的有效措施之一。
1.1工艺管柱
该技术施工工艺管柱主要由绕丝筛管或割缝筛管、封隔高压充填装置、扶正器及其它配套工具组成。
1.2 技术原理
施工时，封隔高压充填管柱下至预定位置座封后，打开充填通道，地面泵提供高压携砂流体，经油管、封隔高压充填工具进入地层充填压实后，充填砂继续在油套环空及近井空洞沉积压实，形成高效能的挡砂屏障。对于堵塞严重的防砂井，高压充填能压开油气层，并能在近井地带形成高渗带。填砂完成后，泵入洗井液体，不动管柱反洗井，将油管内的砂子洗到地面，上提管柱正转倒扣丢手，充填通道自动关闭，上提中心管，完成封隔高压充填防砂工艺。
该技术结合所开发的软件，针对油层物性对填砂粒径、砂量等施工参数进行科学设计，并实现防砂施工过程中的参数采集、数据拟合与动态监测，可提高综合防砂效果、延长防砂有效期。
2.3、施工工艺研究
2.3.1防砂充填砾石直径及筛管缝宽设计
根据气井出砂特点，选用绕丝筛管做为井下挡砂屏障，根据普遍应用saucier理论，充填砂粒度中值为地层砂的5～6倍，根据实验室砂样库提供的砂样筛分结果，兴隆台采油厂出砂油井粒径中值在0.15mm左右，取地层粒度中值为0.15mm，砾石粒径尺寸 d砾石=0.15×5=0.75mm，筛管尺寸：δ=1/3×d砾石=0.25mm。
2.3.2施工排量的设计
为了确保施工过程中充填砂能够有效进入地层，施工排量应确保在炮眼附近携砂液的流速大于充填砂进入炮眼携砂液的最小流速Vc，为保证有更大的充填半径，防止填砂过程中过早脱砂，现场一般选择1.7～2.1m3/min的填砂排量。
2.3.3充填砂量计算
设计时依据气井渗透率、孔隙度、出砂严重程度等，一般按每米气层1.2～1.5 m3 的经验设计砂量。
2.3.3 现场施工步骤
（1）填砂施工：
①通井至人工井底，并循环洗井至出口干净。
②下封隔高压充填装置：下井前检查装置，确保无损坏，在下接头处连接好绕丝筛管、冲管等，上接头连接好油管。
③装井口：装全上紧全套350型高压滑动井口。
④座封：组合工具下到预定位置后，用清水正洗井1～2周，记录此时悬重，从油管内投入钢球一只，待20分钟后用水泥车小排量座封，座封压力与稳定时间按以下程序操作：
⑤开启充填通道：继续升压至压力突降为零，此时球座打下，座封完成，充填通道开启。
⑥正充填：
⑦反洗井：从套管内泵入清洁液体，洗出油管内多余的砾石，洗净为止。
⑧丢手：充填完成后，上提管柱至原负荷，正转油管15～25圈倒扣丢手，确认倒开后上提管柱，充填通道自动关闭。
2）下生产管柱至设计深度，氮气气举诱喷投产。
3、 技术特点
（1）砾石填充于炮眼及近井地带的亏空外，与其它防砂方法相比较，对防砂井的产能影响小。
（2）防砂有效期达到3～5年甚至更长。
（3）人工砾石在筛管周围、地层亏空部位、裂缝中形成连续的、高渗透性的有一定压实强度的人工砂桥，可以有效的控制细粉砂向井筒方向的运移，防止近井地带堵塞，保持油井正常生产。
（4）可以减少压裂液对地层的污染。压裂结束后，填砂工具液流转换阀关闭，油井即可进行压裂液放喷反排，最大限度地缩短压裂液在地层的浸泡时间，减少地层污染。
（5）能有效地保护套管。压裂充填防砂后，油井出砂得到有效控制，可以减少因地层出砂造成地层亏空，地应力不均对套管造成的损坏。
（6）管内冲砂作业方便。由于填砂工具筛管通径大，为管内冲砂作业带来方便。
4、现场应用情况
4.1应用效果
气井砾石充填防砂技术中已成功实施12口井，全部正常生产，取得了良好的措施效果。
4.2典型井例
兴43井砂质以粉砂为主泥质胶结，胶结较疏松。该井调层后就因出砂严重，地层砂堵塞管线、刺坏气嘴而被迫关井。2003年12月实施人工井壁防砂。但单纯由树脂砂形成的人工井壁防砂强度不够，还无法完全有效地阻挡气井出砂，防砂后气井仍然出砂，无效防砂，后于2004年6月14日应用高压砾石充填筛管防砂技术进行防砂，挤入0.45～0.9mm 石英砂4.5m3。实施后实施后取得了良好的防砂效果，初期日产气17000方，目前日产气仍稳定在10000方以上，检查油嘴未见刺坏和出砂现象。截止到11月30日，已累计增气 150.94 × 104 m3 。
5结论
（1）隔高壓充填防砂技术是针对油气井防砂作业常规工艺上的缺陷，集各种常规防砂方法之优点和压裂工艺技术原理为一体而在国内首创的一项新型技术，适用于产气量高的气井。
（2）高压砾石充填筛管防砂技术其防砂强度完全能够达到气井防砂要求，为解决困扰多年的气井防砂找到了好方法，具有广阔的推广应用前景。
参考文献：
[1]梁国杰，王栋等.砾石充填防砂一次充填工具研制及应用 [J].特种油气藏，2004，1（11）： 57～59.
[3]王志刚，李爱芬，张红玲等.砾石充填防砂井砾石层堵塞机理实验研究[J].石油大学学报