水平井防砂管柱內(nèi)腔沖洗及旋轉(zhuǎn)水射流解堵工藝

李建茂

（黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)勘探開發(fā)研究院巖心資料室，黑龍江 大慶 163712）

1 水平井防砂工藝技術(shù)現(xiàn)狀

水平井是近年來在國內(nèi)新興的采油工藝技術(shù),它可以增大井眼與油藏的接觸面積,加大泄油面積,減少滲流阻力,提高油田的整體開發(fā)效果。

樁西、河口、孤東部分油田地處灘海區(qū),特別是樁106、樁139、樁47、飛雁灘等多個(gè)區(qū)塊的施工井直接處于灘海地區(qū),勝利灘海油田定向井多為館陶組稠油出砂油藏,其開發(fā)以先期防砂開采為主,大斜度、大位移井防砂方式主要是封隔高壓一次充填、輔以壓裂防砂,水平井防砂為封隔器懸掛金屬濾砂管防砂。

目前,水平井防砂管柱主要是金屬氈濾砂管防砂。常規(guī)防砂管柱主要由丟手工具、皮碗封隔器、油管、濾砂管、扶正器、絲堵等組成,全部管柱丟在水平段內(nèi)。

2 水平井防砂管柱中心管沖砂解堵技術(shù)

2.1 連續(xù)油管沖砂

水平井芯管內(nèi)沖砂主要是指濾砂管防砂中心管的沖砂。首先下入Ф89mm油管,利用密封插頭與井下管柱進(jìn)行對接,形成循環(huán)通道,在油管中下入連續(xù)油管進(jìn)行沖洗。該工藝在油田有過成功的應(yīng)用。但由于國內(nèi)連續(xù)油管車數(shù)量有限,目前大多數(shù)處于停工狀態(tài),因此已經(jīng)沒有實(shí)施的可能。

2.2 旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵技術(shù)

結(jié)構(gòu)。水平井旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵裝置由扶正套、旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵工具、沖管等組成。沖管末端攜帶旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵工具及扶正套對準(zhǔn)水平井防砂管柱魚頂后,射流工具因扶正套的扶正作用探入中心管,沖砂管柱繼續(xù)給扶正器施加一定的負(fù)荷,扶正套上銷釘剪斷,沖管攜帶解堵工具可繼續(xù)前移進(jìn)行沖砂解堵作業(yè)。沖砂解堵施工后,扶正套可隨解堵工具帶出。

高壓水射流解堵機(jī)理。高壓水旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù)是利用井下可控轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)自振空化射流解堵裝置產(chǎn)生高壓水射流直接沖洗炮眼解堵和高頻振蕩水力波、空化噪聲(超聲波)物理解堵。

自振空化射流是近年來發(fā)展起來的利用小擾動(dòng)波在管系傳播的瞬態(tài)流理論和水聲學(xué)的流體自激振蕩原理將連續(xù)射流調(diào)制成具有強(qiáng)烈壓力振蕩和高空化初生能力的新型射流,因而可以利用其強(qiáng)烈的壓力振蕩和輻射強(qiáng)烈的空化噪聲沖擊波來解除地層堵塞,恢復(fù)或提高地層滲透率,射流的高頻振蕩以及空化的熱力和超聲波作用還可改變原油分子結(jié)構(gòu),降低原油黏度,減小巖石和油水界面上的表面張力,從而改善原油流動(dòng)性、提高原油采出程度。

2.3 工作原理

解堵施工時(shí),通過沖管聯(lián)接頭將沖管與解堵裝置連接在一起,沖管長度根據(jù)需要解堵的中心管長度而定 (一般下入的沖管應(yīng)大于中心管長度1m～2m),用油管連接沖管將解堵工具送入井中,利用滑動(dòng)沖管扶正套保護(hù)自振空化噴嘴在斜井或水平段不受損壞,并使自振空化噴嘴導(dǎo)入到防砂魚頂內(nèi)腔中,地面加壓為5kN～10kN將限位剪釘剪斷,滑動(dòng)沖管扶正器留在防砂魚頂處。沖管經(jīng)滑動(dòng)沖管扶正器內(nèi)腔將自振空化噴嘴送入到中心管中,解堵液經(jīng)地面水泥車通過油管、沖管,泵入井下解堵工具,由旋轉(zhuǎn)噴頭上的噴嘴噴出,形成高壓水射流。噴頭上沿周向分布有八個(gè)噴嘴,四個(gè)傾斜的動(dòng)力噴嘴噴出側(cè)向射流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩,使噴頭旋轉(zhuǎn)同時(shí)完成沖砂。四個(gè)徑向噴嘴產(chǎn)生徑向高頻自振空化射流,直接沖擊解堵并段。

2.4 實(shí)驗(yàn)效果分析

通過清除有細(xì)砂堵塞割縫篩管的試驗(yàn),旋轉(zhuǎn)射流解堵工具能夠有效的清除割縫篩管上的粉細(xì)砂和泥質(zhì);通過模擬井下條件的沖砂解堵試驗(yàn),當(dāng)旋轉(zhuǎn)水射流的沖擊波,通過0.3mm割縫管傳到充填砂的環(huán)空中,產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流,使充填砂中的0.1mm細(xì)砂從井筒內(nèi)返回地面。

2.5 選井條件及施工工藝

2.5.1 適用范圍和選井條件。該技術(shù)對以下條件的油水井作用效果較好:1)地層滲透率較高,具有一定產(chǎn)能,確屬近井帶污染或者生產(chǎn)過程中由于出粉細(xì)砂而造成防砂管堵塞引起產(chǎn)量下降或停產(chǎn)的油水井。2)地層污染堵塞又具有酸敏、水敏特性,不易實(shí)施酸化等其他措施的井。

2.5.2 施工設(shè)備和要求。旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù)的設(shè)備及要求為:1)作業(yè)機(jī)一臺(tái),400型水泥車兩輛,15m3水罐車兩輛。2)施工井應(yīng)有井口自封裝置,并有回水管線與回水池連接。3)地面管匯中需要與400型水泥車配套的高壓彎頭、高壓水龍帶、三通等,并應(yīng)清洗干凈,連接密封良好。4)根據(jù)油層深度和堵塞程度,地面泵壓工作壓力為15MPa～30MPa,流量為400L/min左右。5)工作介質(zhì)為清水,根據(jù)地層物性和堵塞情況可加入適量的防膨劑、解堵劑、粘土穩(wěn)定劑等添加劑,以保證工作液與地層巖石及流體配伍,并保證解堵效果。

2.5.3 施工工藝和方法。旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵技術(shù)的施工工藝和方法為:1)清水或活性水洗井,防膨液壓井,起出井內(nèi)管柱。2)按防砂管長度配好沖管長度,依次下入扶正套、旋轉(zhuǎn)射流解堵工具、連接沖管、過濾器和光油管,完成高壓水旋轉(zhuǎn)射流施工管柱,并用油管送至防砂管柱魚頂處。3)清水正洗井,洗凈油管內(nèi)的污垢和雜物。4)按上述第(5)條配好處理液后,打開井口,自井口投球,打開單向閥,兩臺(tái)車并聯(lián),一檔調(diào)壓至15MPa～30MPa,正循環(huán)打處理液;同時(shí)用作業(yè)緩慢下放管柱(越慢越好),使解堵工具從上到下連續(xù)沖洗防砂管柱,直至防砂管柱底部;然后緩慢提升油管,從下到上連續(xù)清洗防砂管柱直至防砂管頂部約1m處。這樣反復(fù)清洗四至五趟。5)處理完后,工具下至防砂管底部,倒井口流程,清水大排量反循環(huán)洗井兩至三周,排出防砂管內(nèi)清洗掉的雜物。6)起出全部管柱及清洗工具,按常規(guī)下泵或下注水管柱,開井生產(chǎn)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

該旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵工具完成后,在樁西油田樁115一平1井進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),射孔井段 1641.8m～1692.5m,射孔井段井斜角 90°,該井2004-06-06量油不出,分析為濾砂管失效,砂埋中心管。應(yīng)用定向井旋轉(zhuǎn)射流物理法解堵裝置沖中心管,沖砂井段1638m～1695m,沖出地層砂1.5m3,解堵后試擠壓力為10MPa。該井開抽后,日產(chǎn)液23t,日產(chǎn)油8.3t,含水63.7%。

后又在孤北1-P1井現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),對100m的防砂管柱進(jìn)行了解堵處理。該井自投產(chǎn)六年來,最高日產(chǎn)油12t,雖經(jīng)多次酸處理和其他解堵措施,效果都不理想,每次作業(yè)收效甚微,后來作業(yè)幾乎為無效作業(yè),直至沒有產(chǎn)能。采取沖砂解堵措施后,注汽壓力明顯下降,干度提高,注汽投產(chǎn)后最高日產(chǎn)油量22t。

自2006年1月以來,在樁139、樁106和樁l15等灘海區(qū)塊的定向井,應(yīng)用水平井旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵裝置解堵和中心管沖砂。解堵后,試擠壓力平均下降10MPa～15MPa,中心管沖砂施工,未出現(xiàn)一口卡沖管事故。實(shí)施28井次,平均有效期210d。

[1]旋轉(zhuǎn)水射流鉆徑向水平井技術(shù).中國石油大學(xué)，2003-01-01

[2]王瑞和，楊永印，步玉環(huán)，周衛(wèi)東，王樹江.旋轉(zhuǎn)水射流理論及實(shí)驗(yàn)研究[J].中國石油大學(xué)，2006-01-01.