作業(yè)沖砂施工問題分析與解決策略

孫亮

摘要：油水井出砂后，如果井內(nèi)的液流不能將砂帶出地面，井內(nèi)砂子逐漸沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流動(dòng)阻力，油井減產(chǎn)或停產(chǎn)，同時(shí)井下設(shè)備損壞造成砂卡。在修井作業(yè)過程中，最常見的措施便是沖砂，沖砂施工容易造成卡鉆井下事故。探?jīng)_砂作業(yè)是小修作業(yè)必備工序，每一口檢泵井有要求探?jīng)_砂作業(yè)，在沖砂施工過程中，最常見的問題為沖砂井噴、沖砂漏、砂卡管柱卡等，針對以上沖砂常見情況，本文分析了問題原因，并提出解決措施，降低事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)提高施工成功率的目的。

關(guān)鍵詞：修井作業(yè)；沖砂；井噴；沖砂漏；砂卡；解決措施

在生產(chǎn)過程中，由于地層膠結(jié)疏松或油井工作制度不合理，以及措施不當(dāng)造成油井出砂。油井出砂后，如果井內(nèi)的液流不能將砂子全部帶出地面，井內(nèi)的這些砂子就會(huì)逐步沉積，使砂柱增高，堵塞出油通道，增加油流阻力，史油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，同時(shí)會(huì)損壞井下設(shè)備造成井下砂卡事故，因此，必須積極采取措施及時(shí)清除沉沙，目前常用方法的是水利沖砂。

1常用的術(shù)語

1.1沖砂：就是利用高速流動(dòng)的液體將井底的砂子沖散，并利用循環(huán)上返的液流將沖散的砂子帶至地面的過程。

1.2正沖：沖砂液沿沖砂管向下流動(dòng)，在流出沖砂口時(shí)以較高的流速?zèng)_散砂堵，被沖散的砂子和沖砂液一起沿沖砂管與套管的環(huán)形空間返至地面。

1.3反沖：與正沖相反，沖砂液由套管和沖砂管的環(huán)形空間進(jìn)入，被沖起的砂子隨同沖砂液從沖砂管返至地面。

2沖砂噴時(shí)的處理

在沖砂過程中，特別是沖開高壓油層或高壓氣層時(shí)，由于油層砂埋時(shí)間長，聚集了較大的能量，突然沖開后地層能量突然釋放，平衡地層壓力的井筒液柱壓力與地層壓力迅速失去平衡，造成地層內(nèi)的高壓流體推動(dòng)井內(nèi)液柱迅速上升，井口失去控制造成井噴。針對沖砂過程中發(fā)生的此類現(xiàn)象，必須引起足夠的重視，否則將會(huì)釀成重大事故。

2.1井史調(diào)查：沖砂前，必須對井史進(jìn)行全面的調(diào)查，對本井所有層段的原始地層能量、地層壓力系數(shù)、有沒有井噴史、本層段相鄰井有沒有井噴史、與本層段注水井注水壓力、注水狀況等數(shù)據(jù)做好詳細(xì)的記錄，做到心中有數(shù)，方可進(jìn)行沖砂作業(yè)。

2.2常規(guī)沖砂井噴的處理：在做好調(diào)查的基礎(chǔ)上，采取常規(guī)的預(yù)防措施是不足的，井內(nèi)的地層每時(shí)每刻都在進(jìn)行變化，可能原先的正常層段，由于地殼的運(yùn)動(dòng)、生產(chǎn)壓差地層坍塌等原因造成層間竄通成為高壓層，因此在沖砂沖開每一個(gè)層段前，先要將層段以上的砂子循環(huán)出井筒，然后再?zèng)_開砂埋層，這是因?yàn)槿绻麤_開高壓層時(shí)發(fā)生井噴，流體噴出還可以采取搶噴措施控制井噴，如果流體內(nèi)含有砂子，將會(huì)對井口裝置產(chǎn)生噴砂切割的效果，會(huì)迅速損壞井口防噴裝置，造成井噴失控的惡性事故。沖開砂埋層時(shí)，應(yīng)循環(huán)15min以上，觀察出口是否與進(jìn)口排量一致，如果出口排量大，進(jìn)口排量小，并發(fā)現(xiàn)出口產(chǎn)生大量的氣泡，應(yīng)判斷有井噴預(yù)兆，應(yīng)及時(shí)停止沖砂，提出沖砂單根油管，裝好井口，在油套管上裝好壓力表，控制進(jìn)出口排量一致，觀察壓力表壓力差別，通過油套壓力差，計(jì)算出沖開高壓層的地層壓力，迅速通知值班干部按計(jì)算數(shù)值準(zhǔn)備壓井液進(jìn)行壓井作業(yè)，在壓井液到井場之前，不要停止循環(huán)，如果此時(shí)停止循環(huán)關(guān)井，高壓層如果噴出的如果是氣體，比如地層深度3000m，井內(nèi)的修井液為密度1.0g/cm3的清水，地層噴出氣體團(tuán)的壓力為30MPa，關(guān)井后氣體團(tuán)迅速從油套環(huán)空上升，由于體積不變，壓力也不變，氣體團(tuán)上升到井口時(shí)井口壓力將升到30MPa，現(xiàn)場常用的生產(chǎn)井口的額定工作壓力為25MPa，井口將損壞造成井噴失控。在沖開高壓油層時(shí)出口立即增大，來不及提出單根搶裝井口時(shí)，應(yīng)要把油管單根的油管接箍下到封井器管封閘板以下，居中關(guān)閉管封閘板，防止能內(nèi)壓力過大將油管噴出，并在井口采取防頂措施后，繼續(xù)控制排量循環(huán)洗井，計(jì)算井內(nèi)地層壓力，采取壓井措施。

2.3利用沖砂防溢防噴裝置沖砂：沖砂防溢防噴裝置是2013年的一項(xiàng)發(fā)明專利，在現(xiàn)場已經(jīng)應(yīng)用了100余口井，在預(yù)防沖砂溢流污染和井噴方面效果顯著。此裝置的原理是：由兩組對裝的單流閥組成，一個(gè)為上接頭，接在沖砂水龍頭油管下部，其余若干個(gè)為下接頭，接在沖砂時(shí)加深油管的接箍上，分開時(shí)各自關(guān)閉形成封閉，壓力越高封閉越嚴(yán)密，連接時(shí)一起時(shí)相互打開形成循環(huán)通道，正沖反沖不受限制。同時(shí)在沖砂沖開高壓油層時(shí)，突然發(fā)生井噴，不論正沖和反沖，需要循環(huán)時(shí)正常循環(huán)，不需要循環(huán)時(shí)卸開上下接頭之間的連接絲扣，井內(nèi)空間自動(dòng)關(guān)閉，可以在井內(nèi)不噴不溢的情況下采取控制措施，避免了井噴事故的發(fā)生。

3沖砂漏時(shí)的處理

砂埋層有高壓層也有漏失層，沖砂沖開漏失層時(shí)雖然不像沖開高壓層發(fā)生井噴那樣危險(xiǎn)，但是同樣會(huì)發(fā)生各種事故，尤其是卡管柱事故，同樣不能輕視。對于沖開層段之前的井史調(diào)查工作，沖砂噴時(shí)已經(jīng)說過，此處不再贅述。

在現(xiàn)場施工中，沖砂漏分以下幾種情況：沖開油層先觀察排量15min，要是發(fā)現(xiàn)進(jìn)口排量大，出口排量小，變化不是很明顯時(shí)，說明層段輕微漏失，可以加大排量繼續(xù)沖砂到設(shè)計(jì)深度；出口排量小于進(jìn)口排量25%時(shí)，沖砂應(yīng)控制速度，循環(huán)洗井時(shí)間比正常沖砂不漏時(shí)增加50%的時(shí)間，已保證沖散的砂粒及時(shí)返出地面；出口排量小于進(jìn)口排量50%時(shí)，此時(shí)加大排量已不能滿足施工需要，不能再加深管柱繼續(xù)沖砂，正循環(huán)時(shí)要上提管柱10-20m后繼續(xù)循環(huán)，反循環(huán)時(shí)可不提管柱繼續(xù)循環(huán)，同時(shí)要組織車輛，進(jìn)行雙泵車沖砂施工，如果不能組織雙泵車，循環(huán)一段時(shí)間及時(shí)提管柱，提管柱到原砂面以上100m的距離，這段時(shí)間要連續(xù)施工，不能停工，管柱離開原砂面100m后可停工等再組織下次雙泵車施工；沖開油層出口立即不返液，馬上提管柱至原砂面以上100m，此時(shí)越快越好，決不能停工，否則即發(fā)生卡管柱事故，提至原砂面以上100m之后如果不再上提要不斷活動(dòng)管柱，再組織利用暫堵劑沖砂，雙泵車已經(jīng)不起作用。

4沖砂卡管柱的處理

在沖砂過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生卡管柱事故，卡管柱的原因分為多種，處理時(shí)較困難，針對現(xiàn)場沖砂施工中發(fā)生的卡管柱事故，探討幾種處理方法。

4.1循環(huán)時(shí)間短管柱卡處理：利用油管沖砂時(shí)需要不斷加深管柱，一般是利用帶水龍頭的單根油管沖下，循環(huán)一段時(shí)間，待砂子上返一段距離后，再提出帶水龍頭的單根油管，下入加深油管，再繼續(xù)接帶水龍頭的油管繼續(xù)沖砂，如果循環(huán)時(shí)間短，下入加深油管后，再接上帶水龍頭的單根油管時(shí)，砂子下沉卡住管柱，開泵循環(huán)不通，上提管柱卡，此時(shí)應(yīng)采取活動(dòng)管柱加上憋壓解卡的辦法，就是從油管內(nèi)打壓10MPa左右，加上不斷活動(dòng)管柱，砂埋10m左右時(shí)基本上80%左右的砂卡都能處理出來，循環(huán)正常后，不能再繼續(xù)下沖，加大排量，循環(huán)時(shí)間增長1倍以上，保證不再卡管柱。如果砂埋較深超過10m，只有采取計(jì)算卡點(diǎn)，倒扣處理出卡點(diǎn)以上的管柱，采取套沖方式處理出砂埋管柱。

4.2漏失卡管柱的處理：沖砂沖開漏失層后，出口立即不返液，說明砂埋層漏失嚴(yán)重，此時(shí)如果采用的正沖砂方式，沖起的砂子在油套環(huán)形空間內(nèi)會(huì)立即下落，埋住沖砂的管柱，如果此時(shí)環(huán)空內(nèi)的砂子較少，可以活動(dòng)管柱解卡成功，如果環(huán)空內(nèi)的砂子較多，活動(dòng)解卡無效，只有采取計(jì)算卡點(diǎn)，倒出卡點(diǎn)以上管柱，下逃銑管套沖砂埋管柱打撈處理。

參考文獻(xiàn)：

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