胡尖山油田水平井“負壓旋流+連續(xù)沖砂”試驗研究

楊 靖，唐 偉，陳 博，羅 棟，錢雄濤，楊 堃

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710200）

傳統(tǒng)的沖砂工藝雖然能滿足直井、定向井的要求，但由于安83 區(qū)塊地層嚴重虧空，導致返排率極低，同時存在卡鉆的井下風險。目前采油六廠有水平井209口，水平井在采油生產(chǎn)過程中，出砂問題比較突出，特別是近年來水平井“體積壓裂”大砂量、高砂比改造，通過沖砂作業(yè)恢復油井正常生產(chǎn)必不可少。由于水平井井身結構特殊，地層砂更容易進入井筒內，并在井筒底部形成砂床，出砂嚴重時可能砂堵井眼。與直井沖砂相比，水平井沖砂存在以下問題:（1）沖洗液在水平井段及斜井段的攜砂能力低，地層砂易沉降，停泵時很容易在大斜度井段形成砂橋，造成沖砂過程中砂卡事故的發(fā)生；（2）需沖洗的井段長；（3）砂不易被沖起和清除干凈。為利于沖洗液將砂攜走，需采用有效措施確保砂和雜質處于懸浮狀態(tài)。旋流連續(xù)沖砂工藝技術能有效地解決目前油田沖砂作業(yè)施工中存在的易砂卡、污染環(huán)境等問題，同時能解決水平井沖砂存在的問題。反循環(huán)旋流連續(xù)沖砂效率高，使沖砂液全部排入儲液池，便于回收，同時能改善工人工作條件[1]。

1 工藝原理

旋流連續(xù)沖砂工藝技術是利用普通油管實現(xiàn)水平井反循環(huán)旋流連續(xù)沖砂的，在接單根過程中不停泵，防止砂粒下沉和砂卡管柱事故的發(fā)生，同時能保護井場環(huán)境，改善工人工作條件。水平井普通油管反循環(huán)旋流連續(xù)沖砂工藝管柱（見圖1）。

圖1 水平井普通油管反循環(huán)旋

1.1 井口循環(huán)工具

工藝管柱主要有：井口自封器、工藝管、特種接頭、堵塞器等部分組成。

基本原理：自封器封住油管本體、堵塞器封堵油管內徑、特殊接頭底部膠圈封住油管與工藝管，沖砂液反洗進入油管后，油管內與工藝管環(huán)空形成壓差，特殊接頭膠圈上部彈簧開關開啟露出孔眼，沖砂液順工藝管環(huán)空返出自封器下部出液口，從而達到連續(xù)沖砂的目的。

1.2 負壓旋流沖砂裝置

負壓旋流沖砂裝置：淹沒式射流泵、截流皮碗、旋流頭、葉輪等機構組成。材質為熱處理優(yōu)質合金鋼，噴嘴采用了硬質合金材質，截流皮碗外徑φ124 mm 略小于套管內徑。

基本原理：裝置連接沖砂管柱下井，反循環(huán)沖砂作業(yè)時，沖砂液經(jīng)截流皮碗的截流作用（截流皮外和套管內壁形成初密封效果），一小部分沖砂液進入噴嘴形成高速射流在負壓區(qū)一形成負壓，高速流束經(jīng)喉管至擴散管處形成負壓區(qū)二，兩負壓區(qū)產(chǎn)生的負壓對井下混合液體形成抽汲，同時大部分沖砂液經(jīng)截流皮碗內腔進入旋流頭產(chǎn)生高速旋流帶動葉輪旋轉使井下混合物形成湍流經(jīng)抽汲作用進入管內排出井外。

1.3 操作規(guī)范

1.3.1 地面安裝 （1）將工藝管總成上部分與自封器連接好；（2）在地面上將第一根特種接頭內部安裝好堵塞器，作好標記，其余特種接頭下端接一根27/8TBG 油管；（3）在大四通上裝好洗井管線。

1.3.2 下管柱

（1）用27/8TBG 油管連接旋流沖砂器，下放管柱至砂段以上30 m～50 m 時停止下放，若在下放過程中遇積砂時，立即停止下放管柱，起出一根27/8TBG 油管。

（2）將工藝管下部分內放入一根27/8TBG 油管，27/8TBG 油管上端安裝吊卡，工藝管下部分上端安裝臨時吊卡，兩吊卡用鋼絲繩連接，用作業(yè)車大鉤掛油管吊卡，連接好油管，再將油管與工藝管下部分放入井內。

（3）將工藝管上部分及自封器，內放入一根27/8TBG 油管，27/8TBG 油管上端安裝吊卡，座在自封器上端，吊卡與自封器吊耳用鋼絲繩連接，用作業(yè)車大鉤掛油管吊卡，先連接好油管，再連接好工藝管，將油管與工藝管上部分放入井內。

（4）連接好自封器和大四通，自封器排水接頭安裝好排水管線。

1.3.3 連續(xù)沖砂 先將第一根特種接箍與工藝管總成內的27/8TBG 油管連接，開始洗井，在沖砂過程中洗井不能停止，洗通后，下放管柱，再連接特種接箍及油管，下放管柱，直至洗井到位后，停止下管柱，繼續(xù)洗井，直至返回的水無渣滓，停止反洗井。1.3.4 起管柱 洗井停止時，立即開始起管柱，在管柱沒出水平段時不能停止起管柱，將管柱起出，再拆除工藝管柱總成。

2 “負壓旋流+連續(xù)沖砂”試驗應用

2014 年8 月，在胡平某井進行“負壓旋流+連續(xù)沖砂”試驗，返排率達到88.4 %，比常規(guī)提高23.2 %（見表1）。

實驗效果：使用該工藝后用水4 038 m3，返水3 571 m3，返排率88.4 %，較該井常規(guī)沖砂時返排率65.2 %有大幅提高。該工藝的使用不僅實現(xiàn)接單根時不停泵確保返排率，而且有效降低沖砂管柱砂卡風險提高沖砂效率。

表1 負壓旋流+連續(xù)沖砂現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3 認識和建議

通過本項目大量的研究工作，得出以下認識：

（1）根據(jù)現(xiàn)場水平井生產(chǎn)需求，確定了“負壓+旋流”的設計思路。

（2）該工具設有旋轉湍流和負壓機構，具有較好的攪動、返排功能，沖砂洗井優(yōu)勢明顯。

（3）通過室內試驗驗證，裝置承壓及耐溫等參數(shù)符合設計要求，模擬試驗表明裝置性能可靠，達到預期目標。

（4）現(xiàn)場試驗表明，返排率較常規(guī)沖砂洗井提升23.2 %，能夠基本滿足現(xiàn)場需求，可靠性較高。

建議如下：

（1）工藝套管和特殊接頭公扣改為加厚扣，避免工藝套管絲扣易損傷。

（2）加強井口密封膠套強度，倒角油管配合使用，避免密封膠套易損傷。

（3）特殊接頭改進預留液壓鉗安裝位置，提高施工效率。

（4）工藝套管臨時吊卡強度加強，杜絕施工安全風險。

［1］ 顧文萍.水平井普通油管旋流連續(xù)沖砂工藝技術［J］.石油機械，2007，（9）：104-107.