特殊沖砂裝置研究與應(yīng)用

陶俊

摘 要：本文針對(duì)套管變形井沖砂困難這一缺陷，研制了井下沖砂活動(dòng)接頭。通過利用活動(dòng)接頭的可旋轉(zhuǎn)性能，克服了沖砂管柱在進(jìn)入套變以下時(shí)管柱產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而卸扣的弊端，大大的提高了套管變形井沖砂施工的成功率。該項(xiàng)工藝適合于套管縮徑、套管扭曲、彎曲的井，對(duì)于套管錯(cuò)斷的井不提倡。

關(guān)鍵詞：沖砂施工 套變井 活動(dòng)接頭

1.前言

隨著遼河油田開發(fā)進(jìn)入后期階段，采油、注氣強(qiáng)度的增加，使得油井套管抗壓強(qiáng)度降低及固井質(zhì)量下降，套變套損井的數(shù)量越來越多，嚴(yán)重地影響了油田的采油生產(chǎn)。目前為止，錦州油田套管變形（彎曲、錯(cuò)斷、破裂）的井已達(dá)到55% 之多，而且目前報(bào)廢井和因?yàn)樘鬃冊(cè)蛉耘f帶病生產(chǎn)的油水井也占到很大的比例。鑒于這種情況，套變井的除砂成了難題，同時(shí)，解決這一難題也是非常必要的。

2.目前現(xiàn)狀及存在問題

當(dāng)前針對(duì)套變井作業(yè)采取的方式基本上有2種：

（1）在沖砂管柱底部下小直徑管（例如Φ60㎜平式管進(jìn)行探砂面、沖砂施工）。

（2）油井不探砂面，而是進(jìn)行套管試壓。

第一種措施適用于一小部分變形輕微油井的沖砂施工，但是大部分套變井由于沖砂管柱經(jīng)過套變后管柱會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，不敢繼續(xù)下沖，同時(shí)也有不少掉管的事故發(fā)生。而第二種做法只是驗(yàn)證油層沒有被完全砂埋，根本不可能知道井內(nèi)砂量，更不可能除掉井內(nèi)的砂子了。要解決套變井沖砂的難題，我們只能從第一種方法入手加以改進(jìn)，最主要的是解決掉管的問題，如果這個(gè)問題得到了解決，就能夠?qū)μ鬃兙竽懙貙?shí)施沖砂作業(yè)了。

3.主要研究思路及技術(shù)關(guān)鍵

3.1研究?jī)?nèi)容

（1）通過小直徑配套工具研究，滿足套變井內(nèi)沖砂工藝措施的需要。

（2）針對(duì)套管變形的特點(diǎn)，以及沖砂管柱在套變內(nèi)沖砂的動(dòng)態(tài)分析，需先搜集以往套變井沖砂的資料進(jìn)行分析。

3.2調(diào)查分析

我們從1995年——2005年內(nèi)的套管變形井沖砂事故統(tǒng)計(jì)發(fā)生率來看，過套變沖砂掉管事故90%以上是因?yàn)榈撞抗苤犊墼斐傻模@主要是由于管柱通過套變，在上提或下放時(shí)底部管柱可能受到擠壓力和拉伸力作用，使管柱變成扭曲形狀，底部管柱變形后再經(jīng)過套變時(shí)管柱就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)又受到上部管柱的反作用力，因此底部管柱很容易被卸扣。

根據(jù)調(diào)查，管柱折、斷的因素不到10%（據(jù)統(tǒng)計(jì)只有Φ48㎜管斷過）。

3.3套變井沖砂對(duì)管柱選擇的要求

理論上，177.8㎜套管或139.7㎜套管變形直徑不小于90㎜的井，用Φ73㎜平管（接箍外徑Φ89.5㎜）能沖下去；127㎜套管變形直徑不小于75㎜的井用Φ60㎜平管（接箍外徑Φ73㎜）能沖下去。

4.特殊沖砂裝置的技術(shù)試驗(yàn)研究

我們通過以上研究分析，成功制作了Φ73㎜平母×Φ73㎜平公活動(dòng)接頭，可以自由正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過加接變扣可以作成177.8㎜半套管用Φ89平母×Φ73平公的活動(dòng)接頭，小套管使用Φ73㎜平母×Φ60㎜平公的活動(dòng)接頭，使用活動(dòng)接頭后，當(dāng)下部管柱進(jìn)入套變，如果下部管柱受到套變擠壓、拉張的作用，管柱會(huì)形成與套變情形相匹配的變形（多為扭曲螺旋變形），在上下提放管柱時(shí)，變形的管柱在通過套變時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到活動(dòng)接頭時(shí)接頭旋轉(zhuǎn)，扭力即轉(zhuǎn)動(dòng)力被釋放，這樣管柱就不會(huì)因被卸扣而發(fā)生掉管事故了。

5.過套變沖砂工藝管柱設(shè)計(jì)

5.1工藝特點(diǎn)

（1）可滿足套變井沖砂的工藝要求，減少了操作風(fēng)險(xiǎn)。

（2）可根據(jù)實(shí)際情況采用以下兩種方式匹配管柱作業(yè)，有利于作業(yè)施工。

5.2管柱組合設(shè)計(jì)

（1）Φ48㎜/Φ60㎜/Φ73㎜平管（底部管劇成筆尖）×m+活動(dòng)接頭+Φ89㎜平管至井口。

（2）Φ60㎜筆尖 + Φ73㎜平管×10m + 活動(dòng)接頭 +Φ73㎜平管×10m +活動(dòng)接頭+ …… +Φ89㎜平管至井口。

6.過套變沖砂工藝的實(shí)際應(yīng)用

實(shí)例一，錦45-25-250井，Φ177.8㎜套管，油層井段為954.1m---1013.6m，人工井底1038.0m，2001年打印套變?cè)?42米， 最小縮徑Φ146㎜。以往多進(jìn)行套管試壓，沖砂時(shí)底部用Φ73㎜平管沖到963米時(shí)管轉(zhuǎn)，都不敢繼續(xù)下沖。因此長(zhǎng)期以來油井生產(chǎn)周期短，作業(yè)頻繁。經(jīng)我們采用井內(nèi)活動(dòng)管柱沖砂沖到井底后效果很好。沖砂管柱組合為：Φ73㎜平管（底部管劇成筆尖）×30米+活動(dòng)接頭+Φ73㎜平管×30米+活動(dòng)接頭+Φ73㎜平管×40米+活動(dòng)接頭+Φ89㎜平管至井口。起出Φ73㎜平管柱變形，但絲扣沒有卸扣。

實(shí)例二，錦45-25-270c井，上部Φ177.8㎜套管，下部為127㎜套管，側(cè)鉆點(diǎn)883.72m，油層井段為957.1m——1012.6m，人工井底1051.0m，2005年12月打印套變?cè)?76m， 最小縮徑Φ90㎜。以往用Φ60㎜平管探砂面到982.0米時(shí)管柱轉(zhuǎn)，沒有繼續(xù)往下探砂面或沖砂。我們通過采用井內(nèi)小直徑配套管柱沖砂沖到1022.0米。沖砂管柱組合為：Φ60㎜平管（底部管劇成筆尖）×45米+活動(dòng)接頭+Φ73㎜平管×200米+Φ89㎜平管×780米。起出Φ60㎜平管柱有輕微變形，但絲扣沒有卸扣。

實(shí)例三，錦45-24-G301井，Φ177.8㎜套管，油層井段為1007.0m——1058.9m，人工井底1090.0m，套變分別為815.0m， Φmin=150㎜；1018.5m， Φmin=138㎜； 1036.36m， Φmin=110㎜。根據(jù)該井為三處變形的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)沖砂管柱組合為：Φ60㎜平管（底部管劇成筆尖）×45米+活動(dòng)接頭+Φ73㎜平管×28米+活動(dòng)接頭+ Φ89㎜平管×1010米。經(jīng)過施工我們沖到了1087米，沒有出現(xiàn)井下事故。

7.結(jié)論

通過該方法加接活動(dòng)接頭進(jìn)行套變井沖砂，解決了大部分套變井除砂難題，并有效延長(zhǎng)了油井生產(chǎn)周期，減少了井下事故的發(fā)生，大大降低了作業(yè)成本，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。