低壓油井專(zhuān)用特殊旋轉(zhuǎn)沖砂彎頭

摘要：目前在石油開(kāi)采中，出現(xiàn)部分低壓漏失井，并且這些井中出砂嚴(yán)重，需要沖砂作業(yè)，但是常規(guī)沖砂工藝已經(jīng)無(wú)法建立有效循環(huán)，通過(guò)多年的研究，完成了低壓漏失井新型沖砂工藝技術(shù)，有效解決了影響油田長(zhǎng)期發(fā)展的這一瓶頸技術(shù)難題，而低壓油井專(zhuān)用特殊旋轉(zhuǎn)沖砂彎頭是該新型工藝中的關(guān)鍵裝置，安裝在雙級(jí)沖砂管柱的最上端，作用是對(duì)主系統(tǒng)中介質(zhì)分流成獨(dú)立的兩部分，并確保施工安全。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)密封 雙級(jí)

0 引言

遼河油田開(kāi)采已經(jīng)進(jìn)入中后期，油藏壓力低，儲(chǔ)層物性差，油層出砂嚴(yán)重，造成砂埋油層，影響油井的正常生產(chǎn)。由于地層壓力低（只有1～2MPa）、漏失嚴(yán)重，目前油田公司有這類(lèi)低壓漏失井達(dá)3000多口（其中漏失嚴(yán)重的大約在1000口井以上），每年需沖砂作業(yè)的油井達(dá)2000多口，而目前常規(guī)的沖砂工藝或利用暫堵劑暫堵沖砂都無(wú)法在這類(lèi)井中建立有效的循環(huán)，不僅沖不出井底的砂子，而且發(fā)生沖砂液全部漏入地層或砂卡，造成油藏污染及井下事故，嚴(yán)重制約著油井產(chǎn)量的提高，每年大約影響油井產(chǎn)量6萬(wàn)噸以上，因此低壓漏失井沖砂問(wèn)題已經(jīng)成為油田公司在修井作業(yè)方面的主要技術(shù)難點(diǎn)。到目前為止還沒(méi)有一種有效的辦法能徹底解決該問(wèn)題，我處科研人員，經(jīng)過(guò)幾年的調(diào)研、論證，并在理論計(jì)算和多次模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究成功一套低壓漏失井自吸式連續(xù)沖砂工藝技術(shù)，能夠解決該技術(shù)難題。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

其中低壓油井專(zhuān)用特殊旋轉(zhuǎn)沖砂彎頭是該工藝技術(shù)的關(guān)鍵部件。低壓油井專(zhuān)用特殊旋轉(zhuǎn)沖砂彎頭接在雙級(jí)管最上端，作用是對(duì)主系統(tǒng)中介質(zhì)分流成獨(dú)立的兩部分，并確保施工人員安全。

目前修井作業(yè)沖砂用的井口接頭一般為高壓活動(dòng)彎頭，它的設(shè)計(jì)為單管，只能實(shí)現(xiàn)液體單進(jìn)入或單流出，不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)出，因此不適應(yīng)雙級(jí)管沖砂工藝。該雙級(jí)特殊沖砂接頭是采用進(jìn)出口為一體的可旋轉(zhuǎn)雙級(jí)接頭的設(shè)計(jì)方案和思路，并配合雙級(jí)整體管柱和反循環(huán)平行管?chē)娚浔眠M(jìn)行低壓漏失井沖砂工藝的一種新產(chǎn)品。目的是通過(guò)研制出的雙管回轉(zhuǎn)式反循環(huán)沖砂接頭有效把地面動(dòng)力液輸入到反循環(huán)平行管?chē)娚浔煤碗p級(jí)整體管柱所建立的循環(huán)通道中，使高壓流體在通過(guò)噴嘴時(shí)噴射形成高速流體后，造成真空低壓攜帶井底混砂液體，并順利反排出井筒，實(shí)現(xiàn)低壓漏失井的沖砂作業(yè)。

1.1 結(jié)構(gòu)

低壓油井專(zhuān)用特殊旋轉(zhuǎn)沖砂彎頭結(jié)構(gòu)組成：該沖砂裝置是采用雙管回轉(zhuǎn)式反循環(huán)方式，主要由沖砂連接管、壓緊環(huán)、墊環(huán)、支撐殼體、三通錐形主體、彎管接頭、特種Y形密封圈、O型密封圈、推力軸承等組成，如下圖所示，上下的軸承使得該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)，中部的特種Y形密封圈和O型密封圈能夠達(dá)到靜止密封和旋轉(zhuǎn)密封的效果。

沖砂連接管是與出口管線(xiàn)連接，用于混砂液排出井筒；壓緊環(huán)和墊環(huán)主要是對(duì)推力軸承限位，以及密封內(nèi)外環(huán)空；推力軸承主要實(shí)現(xiàn)三通錐形主體可360度旋轉(zhuǎn)，保證正常上卸絲扣；O型圈、特種密封圈實(shí)現(xiàn)腔體密封，最高壓力30MPa；三通錐形主體是與進(jìn)口管線(xiàn)相連接；沖砂支撐殼體主要與井內(nèi)油管進(jìn)行絲扣連接，保證該雙管回轉(zhuǎn)式反循環(huán)沖砂接頭與井內(nèi)管柱內(nèi)外連接密封，建立循環(huán)通道。

1.2 原理

該沖砂裝置在彎管接頭處連水龍帶，沖砂連接管和支撐殼體下接雙管：中心管直接插到?jīng)_砂連接管內(nèi)，外管通過(guò)絲扣連接。接雙管后，雙管探到砂面處，泵車(chē)打壓通過(guò)水龍帶將液體從彎管接頭處進(jìn)入，上下特種丫型密封圈和O型密封圈保證了上下空間的密封，使得液體通過(guò)支撐殼體的篩孔進(jìn)入到支撐殼體與沖砂連接管之間的環(huán)形空間，由于環(huán)形空間上面的堵死，液體只能向下移，沖擊沉砂，促使混砂液從中心管內(nèi)向上返出地面。

2 性能特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)

低壓油井專(zhuān)用特殊旋轉(zhuǎn)沖砂彎頭最主要優(yōu)點(diǎn)是可以接雙級(jí)油管，能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封，進(jìn)行反循環(huán)沖砂或洗井。本裝置體積少，重量輕，可重復(fù)使用。

技術(shù)參數(shù)：

最大直徑： 170mm

最大高度： 407mm

最高承受壓力：50MPa

旋轉(zhuǎn)角度： 360°

最大流量： 60m3/h

3 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)改進(jìn)

我們通過(guò)室內(nèi)靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行多次試壓，最高壓力達(dá)到70MPa，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏失部位，而且旋轉(zhuǎn)靈活。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口三通錐形主體設(shè)計(jì)的角度不符合現(xiàn)場(chǎng)要求，使水龍帶在高壓情況下無(wú)法垂直向下，給井口操作帶來(lái)危險(xiǎn)，因此把它重新設(shè)計(jì)為彎角，使進(jìn)口在工作狀態(tài)下始終保持豎立向下，使該裝置達(dá)到操作靈活，安全可靠。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

①采用該裝置能把地面動(dòng)力系統(tǒng)與井口有效連接，形成進(jìn)出口為一體的動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)。②該裝置可以把進(jìn)出口分開(kāi)，形成兩個(gè)獨(dú)立通道，便于作業(yè)。③該裝置有旋轉(zhuǎn)功能，能保證正常油管上卸絲扣。④施工簡(jiǎn)單，操作方便，使用安全可靠。⑤該新工具為油井恢復(fù)正常生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及推廣前景

2008年1月至2011年12月，共計(jì)完成高3-51-84等150口井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，節(jié)省修井作業(yè)工期300天，節(jié)約暫堵劑1000噸，增油6600噸，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在石油行業(yè)中具有很好的推廣應(yīng)用前景。

6 結(jié)論

①通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，證明該套工藝技術(shù)完全滿(mǎn)足低壓漏失井沖砂現(xiàn)場(chǎng)要求，沖砂效果明顯。②該套裝置填補(bǔ)了中石油在漏失井修井方面的技術(shù)空白，為這類(lèi)井的修井技術(shù)發(fā)展很好提供了技術(shù)支持。③該套工藝技術(shù)獲得了1項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，技術(shù)水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。④該技術(shù)以現(xiàn)有的設(shè)備為基礎(chǔ)，地面壓力控制在安全操作范圍內(nèi)，施工工藝簡(jiǎn)單，操作方便，具有很好的推廣應(yīng)用潛力。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳奇.采油技術(shù)手冊(cè)[K].北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1977，268-272.

[2]周興全.鉆采工具手冊(cè)[K].北京：科學(xué)出版社，2002，424-429頁(yè).

作者簡(jiǎn)介：高晶：（1976-），女，遼寧大連人，工程師，現(xiàn)從事資產(chǎn)管理工作。