疏松砂巖油藏連續(xù)沖砂技術(shù)特點(diǎn)與改進(jìn)措施

林和祥+李峰+陳強(qiáng)+趙法武

摘要：出砂吐巖塊套損井治理是多年來被視為修井的禁區(qū)，這些井的存在，不僅使本井停產(chǎn)，而且還會(huì)導(dǎo)致區(qū)塊注采關(guān)系失衡，嚴(yán)重影響區(qū)塊產(chǎn)液結(jié)構(gòu)的調(diào)整和開發(fā)方案的實(shí)施，非常有必要對(duì)該類井進(jìn)行攻關(guān)研究。在修井施工中對(duì)套管內(nèi)巖石充填松散的井進(jìn)行了試驗(yàn)和探索，在磨沖作業(yè)時(shí)，不旋轉(zhuǎn)鉆具直接沖銑無進(jìn)尺，用方鉆桿磨沖鉆銑后，當(dāng)上提方鉆桿時(shí)，砂柱跟著上返，無法倒單根，動(dòng)作緩慢還易卡管柱，同時(shí)管柱上頂，存在不安全隱患，該類井多做終止施工處理。近年來，采油廠開始致力于油水井連續(xù)沖砂技術(shù)研究，通過自主創(chuàng)新，目前形成了三代連續(xù)沖砂技術(shù)。目前的連續(xù)沖砂效果優(yōu)于傳統(tǒng)的沖砂技術(shù)，且未發(fā)生任何井下工程質(zhì)量事故，整體性能穩(wěn)定，具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：出砂井；連續(xù)沖砂技術(shù)；地面換向；套管內(nèi)換向；密閉沖砂

出砂井在施工中有以下特點(diǎn)：一是采用磨沖作業(yè)時(shí)，沖砂無進(jìn)尺，常伴有管柱上頂和卡管柱現(xiàn)象二是沖開后巖屑上返速度快，無法倒單根三是沖砂至斷口后斷口連續(xù)不斷續(xù)巖，鉛模不能印證錯(cuò)斷口通徑和形態(tài)，打通道難度大四是斷口活動(dòng)性強(qiáng)，封固困難，由于以上難點(diǎn)，出砂吐巖塊套損井治理是大修技術(shù)發(fā)展的瓶頸，多年來被視為修井的禁區(qū)，這些井的存在，不僅使本井停產(chǎn)，而且還會(huì)導(dǎo)致區(qū)塊注采關(guān)系失衡，嚴(yán)重影響區(qū)塊產(chǎn)液結(jié)構(gòu)的調(diào)整和開發(fā)方案的實(shí)施，非

常有必要對(duì)該類井進(jìn)行攻關(guān)研究。

1 連續(xù)沖砂技術(shù)現(xiàn)狀

在油田實(shí)際生產(chǎn)中，圍巖長期受到上覆巖層壓力及地層附近壓力作用而處于相對(duì)平衡狀態(tài)，當(dāng)圍巖附近壓力發(fā)生變化時(shí)，圍巖的平衡被打破，這樣，圍巖附近壓力的升高或降低會(huì)引起巖石的相應(yīng)變化，一是引起巖石方位的應(yīng)力變化二是巖石蠕動(dòng)變形。巖石變形后又?jǐn)D壓套管及水泥環(huán)，引起套管變形直至錯(cuò)斷。套管錯(cuò)斷后破碎的巖石又在高壓流體的帶動(dòng)下沿著錯(cuò)斷口涌入井筒，越積越多，引起套管內(nèi)巖屑面上漲，破碎的巖屑在井筒內(nèi)堆積，巖石的堵塞反過來又會(huì)阻止流體流動(dòng)，達(dá)到平衡后處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。大修施工中，在外界流體的沖力下，砂面不斷下降，相對(duì)平衡被打破，造成斷口繼續(xù)吐巖。

1.1 常規(guī)沖砂技術(shù)

該技術(shù)是采用停泵接單根和敞口池子循環(huán)沖砂的作業(yè)方式，完成油水井沖砂、除砂作業(yè)。它具有技術(shù)簡單，現(xiàn)場操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但也存在沖砂時(shí)頻繁接單根，懸砂下沉易卡管柱，頻繁拆接水龍帶和由壬等，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且地面沒有砂水分離裝置，部分細(xì)粉砂繼續(xù)循環(huán)至井內(nèi)，造成重復(fù)沖砂的不足。例如：由于開采條件的限制和地質(zhì)條件的原因，在水平井開采過程中，井內(nèi)砂堵是最容易出現(xiàn)的問題。因此水平井連續(xù)沖砂技術(shù)是最常出現(xiàn)的工藝。當(dāng)水平井水平段較長，同時(shí)主力流動(dòng)并且流動(dòng)阻力較大時(shí)，攜砂液的流速就不能達(dá)到臨界速度，而且砂粒受重力影響的下沉速度大于攜砂速度時(shí)，就極易造成砂卡，這種情況在管柱靜止時(shí)經(jīng)常發(fā)生。面對(duì)這些情況，常規(guī)的沖砂方式很難在水平井中應(yīng)用。經(jīng)過長期的理論分析和現(xiàn)場試驗(yàn)，研發(fā)一系列專用技術(shù)和工具，形成了水平井連續(xù)沖砂技術(shù)。在水平井沖砂作業(yè)時(shí)，要充分從施工的安全性和企業(yè)的利益出發(fā)，遵循“大排量高粘度，縮短管柱在井內(nèi)靜止時(shí)間，避免砂粒二次沉淀”的原則。

1.2 連續(xù)沖砂技術(shù)

基于常規(guī)沖砂技術(shù)的不足，尤其是在側(cè)鉆井、水平井和出砂嚴(yán)重的井中成功率較低。自主創(chuàng)新研究連續(xù)沖砂工藝技術(shù)，形成三代具有技術(shù)代表性的連續(xù)沖砂技術(shù)。

1.2.1地面換向連續(xù)沖砂技術(shù)

它的設(shè)計(jì)理念是優(yōu)先考慮沖砂接單根時(shí)不停泵，作業(yè)人員通過控制換向閘門，實(shí)現(xiàn)地面換向連續(xù)沖砂作業(yè)。該工藝技術(shù)主要包括三大部分：換向自封、換向短接和地面換向閥。通過系統(tǒng)中三部分的配合使用，完成地面換向不停泵沖砂作業(yè)。但經(jīng)過一年多的現(xiàn)場試驗(yàn)，該工藝技術(shù)在應(yīng)用中存在以下不足：①地面水龍帶多，拆、接管線繁瑣；②需要專人扳動(dòng)換向閥，實(shí)現(xiàn)地面換向供液，操作復(fù)雜?；谝陨蠁栴}，限制了該項(xiàng)工藝的現(xiàn)場推廣，為此我們重新設(shè)計(jì)了連續(xù)沖砂換向方式。

1.2.2 套管內(nèi)換向連續(xù)沖砂技術(shù)

設(shè)計(jì)提出套管內(nèi)換向連續(xù)沖砂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在井口自動(dòng)換向連續(xù)沖砂。它的系統(tǒng)組成由雙重補(bǔ)償液壓自封、密封換向短接和沖砂襯管組成。利用第二代連續(xù)沖砂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)：①?zèng)_砂過程簡單，只有兩條管線，不需要任何控制；②沖砂過程中不停泵，有效避免換單根造成的砂卡管事故；③提高了沖砂作業(yè)效果，延長油井生產(chǎn)周期。然而，隨著作業(yè)施工要求的不斷提高，清潔生產(chǎn)越來越重要，而該技術(shù)沖砂出口大量油砂與污水處理難度大，進(jìn)而限制了該項(xiàng)工藝的大范圍推廣。

1.2.3 密閉連續(xù)沖砂除砂技術(shù)

設(shè)計(jì)思路是將作業(yè)沖砂整體考慮，密閉循環(huán)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)增設(shè)了除砂、排砂和收油裝置，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)沖砂的密閉供液、循環(huán)沖砂和排砂收油一體化。該技術(shù)充分利用了旋流除砂和重力沉降除砂原理，實(shí)現(xiàn)了在密閉循環(huán)條件下的油、水和砂三級(jí)分離，保證了連續(xù)沖砂和清潔生產(chǎn)的多方面要求。第Ⅲ代連續(xù)沖砂技術(shù)的研制成功，是作業(yè)沖砂技術(shù)的一次重要變革。自主研究創(chuàng)新累計(jì)連續(xù)沖砂施工成功率91.27%，最高沖砂砂柱317m， 解決了側(cè)鉆井和水平井等長井段沖砂施工難度大，沖砂過程中卡管柱和污染嚴(yán)重等問題，提高了施工質(zhì)量和效率，并在安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)中起到了積極作用，累計(jì)創(chuàng)效6200多萬元。

2 存在問題分析

隨著油田開發(fā)的不斷深入，新型驅(qū)替方式如蒸汽驅(qū)、化學(xué)驅(qū)和泡沫驅(qū)等逐漸受效，防砂治砂難度逐年加大，第Ⅲ代連續(xù)沖砂技術(shù)經(jīng)過近5年的現(xiàn)場推廣應(yīng)用，目前也面臨很多技術(shù)瓶頸。主要有（1）井口自封易損壞，使用壽命短；（2）沖砂襯管短，絲扣地面連接困難；（3）換向密封易失效，換向成功率低失敗。

3 連續(xù)沖砂技術(shù)改進(jìn)

基于連續(xù)沖砂在現(xiàn)場應(yīng)用中遇到的技術(shù)瓶頸，致使近3年的使用率不高。針對(duì)這一情況，2016年組織召開作業(yè)工、技術(shù)員和作業(yè)大隊(duì)商討會(huì)，研究連續(xù)沖砂技術(shù)發(fā)展方向，經(jīng)研究討論后，在保證主體技術(shù)思路不變的條件下，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究與改進(jìn)。

3.1 專用無接箍沖砂油管應(yīng)用

為了降低沖砂時(shí)上下活動(dòng)管柱產(chǎn)生的變徑磨阻，沖砂單根設(shè)計(jì)成無接箍油管。采用高強(qiáng)度N80加厚管材，配套高強(qiáng)度接頭，最大滑扣拉力500KN，有利用延長井口自封的使用壽命。

3.2 沖砂襯管的改進(jìn)

針對(duì)第Ⅲ代沖砂襯管地面連接困難，重新設(shè)計(jì)了襯管長度和扣型。將長度設(shè)計(jì)為4.5m，每次沖砂接2根襯管，且扣型為梯形扣，這樣方便了現(xiàn)場操作人員的安裝。

3.3 換向短接的更新綜合考慮

第Ⅲ代換向密封短接的功能，我們重新設(shè)計(jì)了通徑式換向短接，該短接只承擔(dān)換向作用，不在承擔(dān)密封作用，保證了換向成功率。

3.4 沖砂襯管底部多級(jí)密封的研究

該結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，保證了沖砂液在沖砂襯管內(nèi)的正常憋壓，實(shí)現(xiàn)換向短接的換向，并且可以在底部任意加裝多級(jí)密封，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，二級(jí)密封可以一次性滿足300m的沖砂要求。截止目前四大關(guān)鍵技術(shù)的研究在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了較好的效果。

4 結(jié)束語

（1）基于連續(xù)沖砂技術(shù)的成功改進(jìn)，下一步應(yīng)研究連續(xù)沖砂、撈砂一體管柱，實(shí)現(xiàn)高漏失井的過油層沖砂撈砂一體化。（2）現(xiàn)場試驗(yàn)證明，對(duì)第Ⅲ代連續(xù)沖砂技術(shù)的改進(jìn)是可行的，試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期效果。（3）第Ⅲ連續(xù)沖砂技術(shù)的改進(jìn)與完善，為油井下一步防砂措施的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王仕國. 第Ⅲ代密閉連續(xù)沖砂技術(shù)的研究與改進(jìn)[J]. 石化技術(shù)， 2015（7）：83-83.