射流沖砂負(fù)壓發(fā)生器研制與應(yīng)用

張 寧

（新疆油田公司重油開發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000）

射流沖砂負(fù)壓發(fā)生器研制與應(yīng)用

張 寧*

（新疆油田公司重油開發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000）

負(fù)壓發(fā)生器是水平井負(fù)壓射流沖砂工藝技術(shù)的關(guān)鍵部件之一。研制了換向和不換向2種負(fù)壓發(fā)生器，可利用負(fù)壓發(fā)生器產(chǎn)生的抽吸力和舉升力把殘液、固態(tài)顆粒等抽汲至油管并舉升到地面，有效解決了水平井沖砂液漏失嚴(yán)重和砂粒返排困難等問題，礦場(chǎng)應(yīng)用效果良好。

射流；沖砂；負(fù)壓發(fā)生器

水平井沖砂遇到的主要難題是由于油層壓力低、油砂膠結(jié)強(qiáng)、滲透性高，沖砂液大量漏失，攜砂液不能返出，沖砂成功率低[1-2]。國(guó)內(nèi)勝利、遼河、大港等油田應(yīng)用連續(xù)油管、束縛水沖砂、泡沫和聚合物沖砂、連續(xù)沖砂工藝、水平井撈砂技術(shù)等技術(shù)，未能完全解決水平井沖砂液漏失嚴(yán)重和砂粒返排困難等問題[3-5]。國(guó)外水平井主要采用連續(xù)油管沖砂，由于技術(shù)壟斷目前只技術(shù)服務(wù)，費(fèi)用較高不易推廣。及時(shí)、徹底的清除井筒積砂已成為制約負(fù)壓井正常生產(chǎn)的瓶頸技術(shù)。綜合國(guó)內(nèi)外沖砂作業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，負(fù)壓射流沖砂工藝技術(shù)將是未來沖砂技術(shù)的重要發(fā)展方向。本文對(duì)負(fù)壓射流沖砂工藝技術(shù)的關(guān)鍵部件之一——負(fù)壓發(fā)生器進(jìn)行了研制與礦場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用。

1 負(fù)壓射流沖砂技術(shù)簡(jiǎn)介

負(fù)壓射流沖砂技術(shù)工藝主要由井下管柱和地面部分組成，地面部分由進(jìn)出液管線、供液泵車、循環(huán)罐等組成，井下管柱由負(fù)壓發(fā)生器、同心管和清砂封隔器組成。該工藝基本原理為：作業(yè)時(shí)動(dòng)力液經(jīng)套管、清污封隔器上的進(jìn)液孔進(jìn)入同心管外環(huán)空進(jìn)入負(fù)壓發(fā)生器，一部分動(dòng)力液高速向內(nèi)管噴射，產(chǎn)生舉升力與抽吸力；另一部分動(dòng)力液經(jīng)清污孔，向外噴射攪起井筒污物，使其流化，流化后的固態(tài)顆粒、“死油”、砂等被進(jìn)液孔吸入內(nèi)管舉升到地面。該工藝主要用于油田油、水井的沖砂解堵作業(yè)，其主要優(yōu)點(diǎn)為：（1)物理方法抽吸井底污物，不受井內(nèi)流體化學(xué)性質(zhì)的影響；（2）地面設(shè)施不需特殊設(shè)備；（3）能有效解決井筒及近井地帶堵塞物暢通的問題；（4）利用同心雙管可以解決井筒內(nèi)不易建立循環(huán)的問題；（5）負(fù)壓發(fā)生器產(chǎn)生的抽吸力和舉升力把殘液、固態(tài)顆粒等抽汲至油管并舉升到地面；（6）攪砂噴嘴產(chǎn)生的高速流，沖散固態(tài)顆粒和高粘稠油，使其流化；（7）同心雙管用普通油管制成，上、卸螺紋操作與普通油管相同；（8）脫油污水作動(dòng)力液，無污染，低成本。

2 換向負(fù)壓發(fā)生器研制

換向負(fù)壓發(fā)生器（見圖1）的工作原理為：當(dāng)前端的導(dǎo)向頭接觸砂堵前先循環(huán)洗井，沖砂液經(jīng)同心管環(huán)空到達(dá)換向負(fù)壓發(fā)生器的橋式接頭，從中心管上的射流舉升通道進(jìn)入舉升噴嘴產(chǎn)生射流，在舉升噴嘴與喉管間造成低壓區(qū)，將井底液體從橋式接頭的外孔吸入并噴入同心管內(nèi)管舉升出來。洗井正常后，下放換向射流沖砂器并加壓重，導(dǎo)向頭與砂堵接觸。沖砂器上的彈簧被壓縮，中心管上行，射流舉升通道關(guān)閉，射流舉升停止。同時(shí)，中心管上的沖洗堵塞通道開啟，沖砂液進(jìn)入導(dǎo)向頭并從沖砂噴嘴射流噴出，沖擊、粉碎砂堵。隨著堵塞物不斷從導(dǎo)向頭前端沖開，彈簧的彈力推動(dòng)導(dǎo)向頭下行，中心管上的沖洗堵塞通道關(guān)閉，同時(shí)，中心管上的射流舉升通道開啟，又開始射流舉升，噴嘴與喉管間造成低壓區(qū)，將沖散的泥砂混合液從橋式接頭的外孔吸入并噴入同心管內(nèi)管舉升出來。如此反復(fù)，可實(shí)現(xiàn)高效清除堵塞并將其帶出。其特征在于：

（1）換向負(fù)壓發(fā)生器可反復(fù)實(shí)現(xiàn)：射流沖洗堵塞→關(guān)閉沖洗堵塞通道→開啟射流舉升通道→抽吸并射流舉升堵塞物混合液→關(guān)閉射流舉升通道→開啟沖洗堵塞通道→射流沖洗堵塞。這種沖洗和舉升交替進(jìn)行的工作方式，不會(huì)造成沖洗液分流，降低了對(duì)沖洗液排量和壓力的要求，利于控制和優(yōu)化沖洗液排量和壓力，可提高沖洗堵塞的速度和舉升效率；

（2）換向負(fù)壓發(fā)生器的導(dǎo)向頭與堵塞物接觸或離開產(chǎn)生換向動(dòng)力；

（3）中心管上的沖洗堵塞進(jìn)液孔和射流舉升進(jìn)液孔結(jié)構(gòu)，使中心管軸向運(yùn)動(dòng)即可交替換向；

（4）導(dǎo)向頭前端是齒形，中心噴嘴在齒尖后端，這種結(jié)構(gòu)既可提高導(dǎo)向頭沖擊、沖洗堵塞物的能力，又能防止堵塞中心噴嘴；

（5）噴射泵舉升，減小沖砂液和攜砂液向地層漏失。

圖1 換向負(fù)壓發(fā)生器

3 不換向負(fù)壓發(fā)生器研制

不換向負(fù)壓發(fā)生器（見圖2）工作原理與換向負(fù)壓發(fā)生器的工作原理基本相同，只是此負(fù)壓發(fā)生器上安裝的攪砂噴嘴可以沖擊、粉碎砂堵，而沒有換向功能。此負(fù)壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：可根據(jù)需要更換不同規(guī)格的噴嘴、喉管、擴(kuò)散管。

圖2 不換向負(fù)壓發(fā)生器

圖3 某井負(fù)壓射流沖砂前后生產(chǎn)曲線

4 礦場(chǎng)應(yīng)用

負(fù)壓射流沖砂工藝技術(shù)已在江漢、新疆等油田應(yīng)用50余井次，工藝成功率90%以上，取得了良好的應(yīng)用效果。這里以某油田一口水平井負(fù)壓射流清砂為例進(jìn)行分析。

該井人工井底2220.6m，砂面2197.6m，地層壓力系數(shù)0.4，屬典型的負(fù)壓井，曾多次應(yīng)用常規(guī)水力沖砂，由于沖砂液漏失量大，出口返液量少，沖砂效果不明顯。2011年10月20日，應(yīng)用負(fù)壓射流清砂技術(shù)，成功清砂至人工井底，注入液45m3，返出液50m3。投產(chǎn)后，同比減少生產(chǎn)排水期3d，日均增油1t，有效期16d，累計(jì)增油15.4t（圖3）。

5 結(jié)論

研發(fā)了水平井負(fù)壓射流沖砂工藝關(guān)鍵部件——負(fù)壓發(fā)生器，包括換向負(fù)壓發(fā)生器和不換向負(fù)壓發(fā)生器2種，可利用負(fù)壓發(fā)生器產(chǎn)生的抽吸力和舉升力把殘液、固態(tài)顆粒等抽汲至油管并舉升到地面，有效解決了水平井沖砂液漏失嚴(yán)重和砂粒返排困難等問題，礦場(chǎng)應(yīng)用效果良好。

[1]汪國(guó)慶，周承富，呂選鵬，等.連續(xù)油管旋轉(zhuǎn)沖砂技術(shù)在水平井中的應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40(5):70-73.

[2]李松巖，李兆敏，孫茂盛，等.水平井泡沫流體沖砂洗井技術(shù)研究[J].天然氣工業(yè)，2007,27(6):71-74.

[3]劉揚(yáng)，鄭剛，朱國(guó)亮，等.漏失井沖砂工藝管柱研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].石油機(jī)械，2008,36(10):67-68.

[4]姜濤.水平井沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2009,23(4):99-101.

[5]付民，高通路，張松明，等.水平井沖砂技術(shù)的應(yīng)用與改進(jìn)[J].油氣井測(cè)試，2011,20(5):59-61.

TE358

A

1004-5716(2015)08-0054-03

2014-08-08

2014-08-13

張寧（1960-），男（漢族），安徽阜陽人，工程師，現(xiàn)從事油田大、小修井作業(yè)、油田工藝技術(shù)研究和油田開發(fā)管理工作。