可旋轉(zhuǎn)撈砂技術(shù)的研究與應(yīng)用

戴旭(遼河油田歡喜嶺采油廠作業(yè)二大隊(duì))

可旋轉(zhuǎn)撈砂技術(shù)的研究與應(yīng)用

戴旭(遼河油田歡喜嶺采油廠作業(yè)二大隊(duì))

在油田的開發(fā)過程中，油井出砂是生產(chǎn)時(shí)的存在的普遍現(xiàn)象，目前,為恢復(fù)油井正常生產(chǎn),大多采取水力沖砂的方法。油田進(jìn)入中后期開發(fā)，特別是稠油井由于地層漏失的現(xiàn)象嚴(yán)重，造成大部分井內(nèi)地層砂無法帶出地面,水力沖砂時(shí)就容易造成砂卡，砂埋等質(zhì)量事故的發(fā)生。由于地層砂無法有效帶到地面，洗井液以及大量的地層砂回落至油井內(nèi),使得地層再次污染，通過可旋轉(zhuǎn)撈砂技術(shù)能夠很好的解決上述問題。

可旋轉(zhuǎn)撈砂；研究與應(yīng)用

首要解決的就是鉆砂的問題，將部分頂驅(qū)技術(shù)引入到鉆砂環(huán)節(jié)，通過在地面旋轉(zhuǎn)油管，帶動(dòng)下端的單螺旋麻花鉆頭，鉆開堅(jiān)硬的地層。其次是引砂問題，利用鉆頭鉆削角，沿螺旋面將砂子引入到沉砂筒工作段，通過撈砂泵的作用，再將砂子吸入到沉砂筒內(nèi)。

1 結(jié)構(gòu)和用途

(1)結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)式撈砂泵主要由鉆頭、翻板、沉砂筒、止推接頭、撈砂泵、油管組成。

(2)用途：在傳統(tǒng)撈砂的基礎(chǔ)上，可對表面較堅(jiān)硬的砂橋、板結(jié)進(jìn)行磨銑、鉆進(jìn)。

(3)結(jié)構(gòu)及配套技術(shù)研究:①鉆砂。單螺旋鉆頭研制：常規(guī)鉆頭為雙螺旋，切削力量分配比較均勻，但排屑能力差，采用單螺旋鉆頭，可增大排屑量，在鉆砂的同時(shí)，可以引砂進(jìn)入撈砂筒內(nèi)。止推接頭研制：撈砂過程中，當(dāng)鉆頭接觸砂面后,上接頭行至下止點(diǎn)與下接頭嚙合，通過在地面用液壓鉗轉(zhuǎn)動(dòng)管柱帶動(dòng)可旋轉(zhuǎn)裝置，鉆松套管內(nèi)的沉砂。②撈砂。撈砂筒采用往復(fù)活塞式工作筒，旋轉(zhuǎn)過程中砂沿鉆頭內(nèi)置的螺旋面進(jìn)入撈砂工作筒，再通過上提下放管柱，將工作筒裝滿，并逐步推送到沉砂筒內(nèi)。

(4)使用特點(diǎn)：①綜合性能優(yōu)越，下入一次管柱，可實(shí)施磨鉆、撈砂兩個(gè)工序作業(yè)。②針對壓裂砂、板結(jié)性地層砂實(shí)施鉆砂作業(yè)，破開地層砂堅(jiān)硬的外殼，這是常規(guī)撈砂與沖砂工藝所不具備的。③操作工藝簡便，旋轉(zhuǎn)撈砂裝置在使用過程中，如地層砂較松散時(shí)，無需旋轉(zhuǎn)管柱，直接通過提升、下放利用抽子的抽汲功能，將含水地層砂吸入到沉砂筒內(nèi)，需要鉆進(jìn)時(shí)只需向鉆頭施加一定的鉆壓，便于止推接頭結(jié)合到一起，這時(shí)再通過旋轉(zhuǎn)管柱，驅(qū)動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)頭實(shí)施鉆削。

2 工作原理

(1)鉆砂工作原理 為解決常規(guī)撈砂與沖砂過程中無法破開砂橋、壓裂砂和板結(jié)較為嚴(yán)重的地層砂，預(yù)先在撈砂泵的頂端下入鉆頭，通過旋轉(zhuǎn)管柱驅(qū)動(dòng)鉆頭，對砂面進(jìn)行切削，破碎掉地層砂表面的硬殼。

單螺旋轉(zhuǎn)頭具有鉆削角度大，排屑量大的特點(diǎn)，在實(shí)施鉆砂的過程中，可將鉆出的砂屑沿螺旋面排出，并推送到第一級沉砂筒翻板上部，使其進(jìn)入到沉砂筒內(nèi)。

鉆砂工藝當(dāng)中還有一個(gè)重要環(huán)節(jié)——止推接頭，止推接頭是旋轉(zhuǎn)撈砂管柱的“離合器”，當(dāng)?shù)孛嫦蜚@頭旋加一定量的鉆壓時(shí)，止推接頭結(jié)合，此時(shí)旋轉(zhuǎn)管柱即可驅(qū)動(dòng)鉆頭工作。

(2)撈砂筒工作原理 撈砂筒采用往復(fù)活塞式工作筒，由泵筒、抽子、翻板、排砂孔組成，該撈砂泵依靠的是沉砂筒中的翻板，利用抽子上行產(chǎn)生的真空，將翻板打開，下行是翻板又自動(dòng)閉合，將油、砂留在沉砂筒內(nèi)，同時(shí)，油、水等流體可通過提砂孔排出，以保持沉砂筒內(nèi)有足夠和有效的存貯空間。

(3) 沉砂筒工作原理 沉砂筒是一個(gè)單向的薄壁管，每節(jié)長5～8米，配有翻板。撈砂泵施工時(shí)將鉆頭以上的油、砂吸入到沉砂筒內(nèi)，撈砂泵下行時(shí)，將油、砂留在沉砂筒內(nèi)，通過撈砂泵的多個(gè)沖程運(yùn)移，將終實(shí)現(xiàn)將地層砂清至沉砂筒，攜至地面。

(4) 技術(shù)方案 ①撈砂鉆頭設(shè)計(jì)方案。撈砂鉆頭首先要具有鉆的功能，同時(shí)還得兼有砂鏟的功能，因此選用排砂功能較強(qiáng)的單螺旋結(jié)構(gòu)的鉆頭。②沉泵筒組合配比方案。為保證撈砂泵的泵效，沉砂筒的組合不能無限制，如果井內(nèi)無液面，受氣體體積比較大的影響，容易造成氣鎖，也就是氣體在泵筒內(nèi)隨泵抽吸體積不斷增大或縮小，不能產(chǎn)生足夠的真空，翻板無法打開，因此在組配沉砂筒時(shí)，要按照油井實(shí)際進(jìn)行組配,要參考套管的尺寸。

套管規(guī)格 預(yù)計(jì)撈砂量 沉砂筒組配7寸 1-5 5節(jié)7寸 5-10 8節(jié)5寸半 1-5 5節(jié)5寸半 5-10 8節(jié)

(5) 操作方法及注意事項(xiàng) ①操作方法：a.在地面將鉆頭、止推接頭、沉砂管連接緊固。b.根據(jù)井內(nèi)所需撈砂量，組合一定數(shù)量的沉砂筒，并一同下入井內(nèi)。c.油管下至砂面以上50米時(shí)，緩慢下放，至砂面位置后，鉆壓加至50kN，使止推接頭接合。d.頂驅(qū)正旋油管，至砂面鉆開。e.采用上提下放的方式，撈砂泵工作筒與抽子開始工作，將松散的地層砂吸入沉砂筒內(nèi)。f.撈至人工井底或預(yù)定深度后，起出油管，清除沉砂筒內(nèi)地層砂。

②注意事項(xiàng)：a.至砂面上部50米時(shí)要緩慢下放，防止損傷鉆具。b.鉆壓加壓不能超過50kN，防止憋鉆。c.提放抽汲作業(yè)時(shí)，上提高度盡量控制在4米沖程范圍內(nèi)，防止頂天車。d.撈砂泵起出后，將抽子與泵筒拆分開，清洗干凈，涂抹黃油再組裝在一起。

3 結(jié)論及建議

可旋轉(zhuǎn)撈砂裝置是對傳統(tǒng)沖砂技術(shù)的一次革新，利用一次管柱，通過鉆砂技術(shù)，將原本沉積板結(jié)的地層砂沖散，再通過活塞抽汲，將沖散后的地層砂吸入深砂筒內(nèi)，再將井筒內(nèi)沉積的地層砂攜至地面，整個(gè)工藝流程彌補(bǔ)了沖砂工藝的不足，能夠最大效能的將地層砂全部攜到地面。建議增大撈砂泵的氣密性，提高撈砂泵效，減少做功損耗。