第三章常见气井堵塞防堵（解堵）技术3.1 结蜡堵塞防堵（解堵）技术目前，国内外采用抑制油井结蜡的方法有机械方法、热力方法、化学方法和物理方法。

针对沙溪庙组气藏采用的经济有效的防蜡方法有热力方法和化学方法。

热力方法中，在冬季采用井口加温，只需保持气流温度在22℃以上就不会发生蜡堵塞。

同时还必须保证井筒清洁，防止采气管柱内出现粘附节流引起大量蜡析出和水合物产生。

根据国内大多数气藏的生产特点和产出流体特征，开发出防蜡剂JD—3，其主要功能和优点有：①清蜡功能：具有使蜡质、沥青质乳化、分散、润湿、反转性能，它的非极性基团能将蜡、胶质沥青等卷离成微小的液粒而脱离附着物，极性基团伸向水，使液粒表面形成水膜，阻止液粒再聚集。

②成防蜡功能：能与蜡同时乳化或共晶，破坏蜡晶的方向，致使晶体扭曲，防止蜡晶继续生长，从根本上破坏其网络结构，从而达到抑制蜡晶析出、长大、沉积的作用。

③加注方便：对密封系统橡胶元件无损害，对油管、套管等金属无腐蚀，可用泡排车泵注[8]。

3.2 出砂堵塞防堵（解堵）技术预测油、气井是否出砂或出砂量的多少，必须研究地层的出砂临界流速及临界压差，定量分析地层的出砂程度。

不同的地层其岩石力学性质是不同的，当外界因素超出了地层固有的临界参数值，地层就会遭受破坏。

因此，通过实验和计算求得地层的强度参数和临界参数值(如：泊松比、杨氏弹性模量、剪切模量、体积模量、内聚力、内摩擦角等)，就可以对油气层的出砂情况进行预测[13]。

一、出砂预测方法1）现场观测法(1)岩心观察：用肉眼观察、手触摸等方法来判断岩心的强度。

若岩心一触即碎，或停放数日自行破裂，则表明该岩心疏松、强度低，在生产过程中易出砂。

(2) DST测试：如果DST(Dillstem test)测试期间油、气井出砂，甚至严重出砂，那么油、气井在生产初期就可能出砂。

有时DST测试期间未见出砂，但仔细检验井下钻具和工具，会发现在接箍台阶处附有砂粒，或者DST测试完毕后下探面，若发现砂面上升，则表明该井肯定出砂。

(3)临井状态：在同一油气藏中，若邻近的油气、井在生产过程中出砂，则该井出砂的可能性就大。

(4)岩石胶结物：岩石胶结物可分为易溶于水的胶结物和不易溶于水的胶结物两种。

泥质胶结物易溶于水，当油、气井含水量增加时，易溶于水的岩石胶结物就会溶解，这样将在很大程度上降低了岩石的强度。

当岩石胶结物含量较低时，岩石强度主要由压实作用提供，因此，对出水因素不敏感。

(5)综合测井法：现代测井技术给出了丰富的井下地层信息，利用测井资料和生产测试资料预测井的出砂是较好的方法。

霍树义等利用测井资料对出砂层位进行预测，利用声波时差和密度测井等获得岩石的强度，据此预测油井生产时是否出砂。

(6)试井法：对同一口井在不同时期进行试井测试，绘制渗透率随时间的变化曲线，从渗透率的变化来判断油井是否出砂。

2）经验预测法出砂经验预测法主要根据岩石的物性、弹性参数以及现场经验对易出砂地层进行出砂预测。

由于这种方法简单实用，国内外的学者对此法进行了大量的研究工作，现将目前常用的几种经验方法综述如下：(1)声波时差法：声波时差就是声波纵波沿井剖面传播速度的倒数，记为△tc=1/Vc。

一些国外公司常常采用声波时差最低临界值来进行出砂预测，若超过了这一临界值，则生产过程中就会出砂，应采取防砂措施。

△tc以油田或区块的不同而有所变化，一般情况下，当△tc>295μs/m时就应采取防砂措施，有的文献把声波时差临界值定在295~395μs/m。

(2)地层孔隙度法：孔隙度是反映地层致密程度的一个参数，利用测井和岩心室内试验可求得地层孔隙度在井段纵向上的分布。

一般情况下，当孔隙度大于30%时，表明地层胶结程度差，出砂严重；而当孔隙度在20%~30%之间时，表明地层出砂减缓；当地层孔隙度小于20%时，则表明地层出砂轻微。

(3)组合模量：组合模量法预测地层出砂是根据声速及密度测井资料，用下面的公式来计算岩石的弹性组合模量Ec：Ec=9.94×108ρrΔtc2(3-1) 式中：Ec———岩石的组合弹性模量，MPa；ρ———地层岩石的体积密度，g/cm3；Δtc———岩石的纵波声波时差，μs/m。

根据胜利油田防砂中心用该方法在一些井中进行出砂预测，结果显示预测准确在80%以上。

在对现场大量油、气井出砂统计结果分析之后，得出了如下结论：①当Ec>2.0×104MPa，正常生产时，油、气井不出砂；②当1.5×104<Ec<2.0×104MPa，正常生产时，油、气井轻微出砂；③当Ec<1.5×104MPa，正常生产时，油、气井严重出砂。

(4)出砂指数法：出砂指数计算方法是一项较为复杂的处理、分析、计算过程。

通过对声波时差及密度测井等测井曲线进行数字化计算，求得不同部位的岩石强度参数，计算出油、气井不同部位的出砂指数。

(5)地层强度法：大多数作者都认为预测出砂需考虑底层岩石的强度，因为剪切强度同油井的生产压降在本质上属同一物理单位，二者可以相互比较来确定某井的临界生产压差。

20世纪70年代初Exxon公司开始寻求二者之间的关系，发现当生产压差是岩石剪切强度的1.7倍时，岩石开始破坏并出砂。

例如，若地层剪切强度为7.0MPa(1000psi)，生产压差为11.7MPa(1700psi)时，油气井开始出砂。

(6)双参数法：如以声波时差为横轴，生产压差为纵轴，把数口井的时差、压差数据点绘在坐标图上，则出砂数据点形成一个出砂区。

把要预测井的数据绘在同一坐标上，若落在出砂区，则该井出砂，否则不出砂。

(7)多参数法：建立一个出砂井与深度、开采速度、生产压差、采油指数、泥质含量、含水率等的判别函数，用该函数判别油井是否出砂。

3）应力分析法(1)产层岩石坚固程度判别指数“C”公式法：根据研究成果，垂直井井壁岩石所受的切向应力是最大张应力。

对于任意角度的定向斜井，最大切向应力由式(3-2)表达：C=2(P f-P w)+3-4μ1-μ(10-6ρf g H-P f)sinα+2μ1-μ(10-6ρf gH-P f)cosα(3-2)式中：C———井壁岩石的最大切向应力，MPa；μ———岩石泊松比；ρf———上覆岩石平均密度，kg/m3；g———重力加速度，m/s2；P f———原始油藏压力，MPa；H———产层中部深度，m；P w———井底流压，MPa；α———井斜角，(°)。

当α=0°时，该井为直井；当α=90°时，则该井为水平井。

根据岩石破坏理论，当岩石的最大切向应力大于其抗压强度时，将会引起岩石结构的破坏而出骨架砂。

因此，垂直井的防砂判据为：σc≥C(3-3) 式中：σc———产层岩石抗压强度，MPa。

如果上式成立(即σc> C成立)，则表明在上述生产压差(P f-P w)下，井壁岩石是坚固的，不会引起岩石结构的破坏，则可以选择不采用防砂的完井方式；反之，当σc< C时，即表明岩石的抗压强度小于井壁岩石的最大切向应力，将引起岩石结构的破坏，这时，需要采取防砂的完井方式。

(2)实验室实验法：用内径2.5cm、外径8.5cm、长50cm的岩心进行破坏实验，测得岩心破坏应力σr。

若近井筒垂直有效应力为σv，则当σv>0.86σr时，地层出砂，否则地层不出砂，式中0.86是考虑了岩心初始破坏应力低的缘故。

并且该方法考虑了射孔因素的影响，在国外应用较多。

(3)岩石井壁应力分析法：分析油层的出砂机理，以线弹性理论为基础，同时考虑垂直井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响，建立井壁应力分析模型。

通过利用各应力状态及各破坏准则来判断地层是否出砂。

目前，对油、气井出砂机理的研究一般都是采用Mohr—Coulomb准则和Drucker—Prager准则，也有的用井壁岩石的拉伸和破坏准则。

引起油、气井出砂的主要因素有两个：一是流体的粘滞力和惯性力的综合作用使地层中的充填砂进入井眼引起油、气井出砂；二是由于岩石所受的应力超过其极限强度，导致岩石结构发生破坏而使骨架砂成为松散砂，被地层流体带入井中引起出砂。

(4)出砂临界压差法：当岩石承受的应力越过岩石固有的强度时，岩石就会发生破坏。

这种应力源于以下几种原因：①构造应力集中，如断层活动等；②与原始状态相比，地层产生压降；③井底流压低，在近井地带形成高压差。

Morita 认为在原地应力及渗流引起的附加应力场的联合作用下，炮眼周围的岩石已经进入塑性状态，但是仍具有承受载荷的能力，只有当炮眼周围岩石的应变超过一临界值时，炮眼才发生剪切破坏，造成出砂[14]。

二、砂堵气井沉降法解防堵方法：1.砂堵气井沉降法防堵1）热水洗管防堵该方法适用于气井堵塞物中蜡等粘稠物较少。

要求水温在80℃~90℃左右，一般从油管加注，油管加注热效率高，可充分溶解管壁的蜡质和压裂液，清洗管壁上的砂粒并将其沉入井底，缺点是注水时需停产1~2 h左右，影响生产。

注水量视油管和气井产能、压力大小而定，一般73 mm油管一次注水为300 kg，套管注可用500 kg。

2）化学防堵JD-3清蜡剂具有清蜡、防蜡功能，且加注方便。

针对砂粒和石蜡形成的混合物，采用向套管内加注清蜡剂JD-3，再注入700~800 kg左右的热水(70℃左右)稀释。

经充分浸泡溶解，使砂粒与蜡分离并沉降至井底。

根据经验，采取提产带液的方式将井筒积液排出。

待积液排尽后，逐渐降低产量，恢复正常生产。

JD-5高聚物溶解剂针对高分子聚合物尤其胍胶夹带砂粒的砂堵预防措施，采用向套管内加注JD-5溶解剂50 kg，并加入适量的热水(70℃左右)稀释，高聚物溶解后，让砂粒与其分离并沉入井底，由于该药剂对金属有一定的腐蚀性，宜采取提产方式将井内已溶高聚物尽快带出。

2、砂堵气井沉砂法解堵1）注水沉砂解堵较纯净的砂堵是压裂施工后残留在井筒或近井地带地层中的陶粒砂流动到井筒并沉积，堵塞管柱引起的。

发生时间一般在气井投产早期，短则气井投产后几小时，长则达几年。

堵塞物几乎全是压裂残砂，其它物质较少。

这种情况，通常是通过高压注射泵向油管内注入500~800 kg左右的热水(70℃左右)，清洗油管壁，将井筒中少量的蜡等粘稠物溶解，使砂粒沉入井底。

浸泡、溶解数小时后，通过提喷方式将井内的蜡等脏物及注入水排出。

提喷过程中，控制气流量大小将井内脏物带出而不激动井底砂粒。

油管堵塞解除后，再向油管加注适量热水清洗油管壁，待压力恢复后恢复正常生产。

2）化学沉砂解堵气井生产过程中出现更多的是由蜡、压裂液等夹带砂粒引起的砂堵。

出砂量较少的气井堵塞本质上讲仍可分为蜡堵、压裂液堵，只是堵塞物中夹带有砂粒，其解堵措施主要采取化学方法，将压裂液、蜡等粘稠物溶解，使其与砂粒分离，让砂粒沉降至井底，通过放喷措施将溶解后的粘稠物排出而尽量不触动井底砂粒，从而解除堵塞。