懸掛沖管連續(xù)沖砂工具結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

師成燦，陳微熙，閆東志，馮大強

（青海油田 井下作業(yè)公司，青海 茫崖816400）①

地層出砂導(dǎo)致砂埋產(chǎn)層、砂埋管柱，使油氣水井減產(chǎn)、停產(chǎn)，通常采用沖砂作業(yè)來解決這個問題。沖砂工藝經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已形成傳統(tǒng)沖砂工藝和目前的連續(xù)沖砂工藝［1－8］，從沖砂效果和施工過程來看，連續(xù)沖砂工藝有不可替代的優(yōu)點。本文提出一種簡便、容易操作的連續(xù)沖砂工藝，以達到降低勞動強度和減少地層污染的目的。

1 工具組成

1.1 壓差式懸掛釋放裝置

結(jié)構(gòu)如圖1。該裝置是利用水力壓差控制釋放的懸掛裝置，可根據(jù)需要在設(shè)計位置完成對工具的丟手。

圖1 壓差式懸掛釋放裝置

1.2 沖管內(nèi)外懸掛組合接頭

結(jié)構(gòu)如圖2。該接頭入井時用于連接沖管和壓差式懸掛釋放裝置。引鞋外懸掛器用來懸掛內(nèi)沖管，具有扶正作用。在沖砂過程中膠皮與油管內(nèi)壁保持一定壓力的動密封。沖管懸掛器本身的錐面與外引鞋懸掛器相接觸時起到懸掛和密封的作用，沖砂結(jié)束后負責將沖管帶出地面。

圖2 沖管內(nèi)外懸掛組合接頭

1.3 沖管

沖管是1段具有一定長度、無接箍、內(nèi)外表面光滑、強度高的鋼管，結(jié)構(gòu)如圖3。沖管的連接和入井由特殊螺紋和特殊吊卡完成，連接入井后，可達到上下外徑一致的效果。

圖3 沖管

1.4 沖砂頭

結(jié)構(gòu)為開有側(cè)向通孔的與沖管內(nèi)、外徑一致的沖管短節(jié)，結(jié)構(gòu)如圖4。設(shè)計了側(cè)孔，防止沖管被堵。

圖4 沖砂頭

2 工作原理

懸掛沖管連續(xù)沖砂技術(shù)的井下管竄結(jié)構(gòu)如圖5所示。該工具的設(shè)計思路是將沖管和沖管懸掛器用卡瓦懸掛于壓差懸掛釋放裝置上，利用常規(guī)油管將其送入井內(nèi)。下油管至連接有沖砂頭的沖管和引鞋外懸掛器遇到砂面時，關(guān)封井器，接管線開泵，利用起泵壓力使沖管被壓差懸掛釋放裝置釋放，在重力和泵壓的作業(yè)用下，沖管自由向下運動，同時修井液攜地層砂上返，砂面下降。隨著砂面的降低，沖管全部伸出油管，最后沖管被懸掛于引鞋外懸掛器上，并處于密封狀態(tài)，這時地層砂全部返出井口，整個過程無需停泵即可實現(xiàn)連續(xù)沖砂，當返出液為清水、泵壓將下降至洗井泵壓時，表明已沖砂至井底。

圖5 懸掛沖管連續(xù)沖砂技術(shù)井下管竄結(jié)構(gòu)

3 主要技術(shù)參數(shù)

壓差懸掛釋放裝置外形尺寸93mm×350mm

沖管懸掛器最大外徑 59mm

沖管外徑 46mm

沖管內(nèi)徑 28mm

沖管抗拉強度 450kN

卡槽承載能力 ＞150kN

4 特點

1） 沖砂頭水眼內(nèi)徑的變化增加了水流的沖擊力，大幅減緩砂粒在井筒底部沖砂頭以下局部的沉降速率。

2） 沖砂管上設(shè)計有承重卡槽，管與管之間無接箍，卡槽承載能力＞150kN，密封方式為螺紋密封，承壓3～10MPa。

3） 內(nèi)沖砂管柱長度的計算公式為：內(nèi)沖砂管柱長度＝人工井底深度－砂面位置深度＋（5～7）m。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

目前進行了25口井的作業(yè)，沖砂進尺56.35～142.12m，泵壓0～8MPa，沖砂時間90～120min。整個操作過程井口無人操作，無需接單根。提高沖砂效率40%～50%，返出地層砂的砂比高，且集中返出井口。所以在沖砂過程中應(yīng)盡量加大排量，以克服地層砂自由下沉速度。沖砂數(shù)據(jù)如表1。

表1 幾口典型井的沖砂數(shù)據(jù)

與常規(guī)沖砂工藝對比如表2。說明選用該工具并組配相應(yīng)的管柱后，完全能替代現(xiàn)有的沖砂工藝，具有沖砂時間短、砂液集中、井口無污染、勞動強度小等優(yōu)點，比常規(guī)沖砂作業(yè)提高沖砂效率40%～50%，且保證了井下管柱安全。

表2 與常規(guī)沖砂工藝對比

6 結(jié)論

1） 現(xiàn)場應(yīng)用表明：該工具有效避免了常規(guī)沖砂作業(yè)接單根、停泵時造成的人員安全上的隱患，沖砂過程不停泵、不接單根，降低了工人勞動強度和施工風險，縮短了施工周期和壓井液在井內(nèi)滯留時間，降低對地層的污染。

2） 該工具是利用油管內(nèi)液體壓差來釋放和懸掛沖管，并使其能在常規(guī)油管中進行上下活動。通過重力與水力壓差的作用使沖管隨著砂面的降低而向下運動，實現(xiàn)連續(xù)沖砂作業(yè)。

3） 該工具結(jié)構(gòu)較為簡單，制造成本低，工藝簡單，便于現(xiàn)場操作人員掌握。具有很好的推廣價值，應(yīng)用前景廣泛。

4） 沖管的運輸成為制約該工藝推廣的主要因素。正在研究輕便、易于運輸?shù)难b置，并將該工具應(yīng)用于其他作業(yè)任務(wù)，以拓寬使用范圍。

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