水泥砂浆自动配制工艺设计及在水防施工中的应用

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【摘 要】随着胜利油田清河采油厂开采进入中后期，油水井防砂形势日趋严峻，水防（水带干灰砂人工井壁防砂）作为油田防砂的重要手段之一，水防施工日益增加，而传统的人工水泥砂浆配制工艺在水防施工中的施工效率低、施工质量差等问题，严重的制约着油田的后期开发。通过对设备合理的综合利用，将钻井固井车组的自动配浆功能和压裂车组的自动混砂功能进行有机的整合，实现了水防施工中水泥砂浆配制的自动化，取得了较好效果。

【关键词】防砂；水带干灰砂人工井壁防砂；压裂车组；固井车组；自动化

0 前言

随着胜利油田清河采油厂开采进入中后期，清河油区许多油井面临地层能量不足的现状，水井注水驱油是保证油井正常抽油的主要措施之一，而清河油区地层矿物胶结疏松，易出砂，许多水井需要经过防砂处理才能正常注水。水泥砂防砂是水井防砂的主要措施之一，2012年清河油区水防工艺作业达25井次，且水泥砂防砂施工有日益增加的趋势。但是传统的人工水泥砂浆配制工艺在水防施工中的施工效率低、施工质量差等问题，严重制约着油田的后期开发，因此要求改进水防施工中水泥砂浆配制工艺的愿望显得尤为迫切。

1 传统的人工水泥砂浆配制工艺与缺陷

传统的水泥砂浆配制工艺，主要是依靠人工在施工前将干水泥和石英砂按重量1：2在地面搅拌均匀，封袋装好；在施工过程中根据现场的施工排量，由人工将搅拌好的水泥砂按袋加入到混砂车中，再由混砂车将干水泥、石英砂与清水搅拌好并供给钻井固井车（400型水泥车）组，钻井固井车组将搅拌好的水泥砂浆经油管泵入到地层中。图1为施工流程图。

在水防施工中：①施工排量的稳定性；②施工的连续性；③水泥砂浆的比重，是确保水防施工成功的关键。作业中施工液的供给与施工排量主要由现场的施工车辆进行控制，能够较好的操控；而水泥砂浆的比重则取决于以下两点：①施工前，水泥灰与石英砂搅拌的均匀性；②现场施工人员往混砂车混液罐内加水泥砂的连续性和稳定性。

人工搅拌水泥砂与加水泥砂在施工中的缺点明显：

①干水泥与石英砂搅拌配比差、均匀性差；②人工加入干水泥与石英砂的连续性差；③水泥砂浆比重计量性差、准确度低；④人工劳动强度大。这几种因素往往会导致整个水防施工的施工效率低施工质量差，严重时甚至会导致整个施工失败。

2 自动配制水泥砂浆工艺设计

钻井固井车组能够实现自动连续配浆功能，压裂车（700型水泥车）组可以实现精确加砂的功能，针对两套车组的特点，将两种功能进行合理组合设计自动配制水泥砂浆工艺：

（1）用一台混砂车和一台下灰车向钻井固井车供水和干水泥灰；

（2）钻井固井车配置符合设计要求的水泥浆，同时钻井固井车将配好的水泥浆供给混砂车；

（3）输砂车向混砂车供砂；

（4）混砂车输出设计要求的砂量，并将配制好的水泥浆和石英砂在混液罐内搅拌均匀，将水泥砂浆供给压裂车组；

（5）压裂车组将水泥砂浆泵入到地层中，直至施工结束。

新工艺可以将传统的人工搅拌水泥灰和石英砂，以及人工将水泥砂加入混砂车混液罐内，替换为由钻井固井车与下灰车配合以及混砂车与输砂车配合配浆的机械操作。实现由传统的人工配制转变为机械自动化配制。图2为自动工艺施工流程图。

3 自动配制水泥砂浆工艺的应用与改进

2013年5月9日，在L6-X4井进行了第一次新工艺的施工。施工曲线图如图3。

施工验证了自动水泥砂浆配制工艺的可行性，实现了水泥砂浆配制的机械化，水泥浆比重被控制在设计要求范围内，满足施工设计。但由于混砂车供给出口与砂浆液面之间有10cm-15cm的距离，造成液柱冲击液面并带入大量气体，导致搅拌罐内产生大量气泡，气泡在施工过程中导致排量不稳，造成排量波动大，砂比曲线上下起伏，流量计和油压传感器不稳，导致各项录取数据也波动较大。

针对新工艺在施工过程中所存在的问题，结合现场的实际情况，对相应的施工设备进行了改进。加长混砂车排液出口长度，并对出口进行了一个45°处理。使供液出口深入到搅拌罐液面以下，避免了水泥浆液柱在冲击液面的过程中与空气形成大量气泡的现象发生；设计加灰三通，满足两辆下灰车同时向固井车供灰的需要，保证供灰的连续性，确保施工质量。

2013年5月10日，在面4-7-195井进行了第二次新工艺的施工。施工曲线图如图4。

图4 面4-7-195井水防施工曲线图

通过改进，供水泥浆直接进入搅拌罐液面以下，避免了气泡的产生，流量计和油压传感器不再受到气泡的干扰，排量、砂比和油压曲线变得平稳。

4 结论

水泥砂浆自动配制工艺，解决了传统配浆工艺所存在的施工效率低下、施工质量差等问题。

（1）提高了水泥浆的比重以及砂比含量的稳定性；

（2）提高施工过程中加灰与加砂的连续性和稳定性；

（3）实现施工过程中对各项数据做到实时监控；

（4）大幅度降低劳动强度。